Ein Forscher unterrichtet Studenten im Grundstudium in einem Labor der Tianjin-Universität in Tianjin in Nordchina, 15. November 2024. (Xinhua/Li Ran)
BEIJING, 19. Februar (Xinhua) -- Forscher des Instituts für Automatisierung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) haben die intrinsische Beziehung zwischen der topologischen Struktur der Verbindungen in der menschlichen Hirnrinde und genetischen Merkmalen aufgedeckt, wie aus einer im Journal of Neuroscience veröffentlichten Studie hervorgeht.
Neuronale Netze würden beim Denken, Lernen oder Wahrnehmen der Welt funktionieren, wobei Billionen von Verbindungen einen schnellen Informationstransfer ermöglichen würden, erklärte Fan Lingzhong, ein Forscher am Institut.
Die Studie befasst sich mit einer grundlegenden Frage: Wie entstehen diese komplexen Verbindungen und warum weisen die verschiedenen Gehirnregionen eine so geordnete Verteilung über die Hirnrinde auf?
„Das Gehirn beginnt während der Embryonalentwicklung, einem genetischen ‚Bauplan’ zu folgen“, so Fan.
Die Forscher stellten eine Hypothese auf: Die genetische Kodierung und die kortikale Konnektivität stehen aufgrund der enormen numerischen Diskrepanz zwischen Genen und neuronalen Verbindungen nicht in direktem Zusammenhang. Stattdessen würden Gene wahrscheinlich die räumliche Organisation der Faserbahnen der weißen Substanz durch effiziente Organisationsprinzipien steuern und spezifische eingebettete Muster im Kortex bilden, sagte Li Deying, Hauptautor der Arbeit und Doktorand am Institut.
Durch die Analyse umfassender Datensätze identifizierte das Team drei dominante topologische Achsen, welche die Konnektivität des Gehirns steuern: dorsal-ventral, anterior-posterior und medial-lateral.
Diese Achsen spiegeln laut Li nicht nur Muster kortikaler Verbindungen wider, sondern stimmen auch eng mit den embryonalen morphogenetischen und genetischen Gradienten während der Entwicklung überein.
Ein wichtiges Ergebnis der Studie, betonte Fan, sei die Definition einer „globalen Konnektivitätstopologie“ im gesamten Gehirn, die eine signifikante Übereinstimmung mit der Genexpression zeige.
Dies deutet darauf hin, dass Gene die komplexe neuronale Vernetzung durch vereinfachte Regeln beeinflussen, was impliziert, dass die Organisation des Gehirns einer unsichtbaren, genetisch geprägten Regel folgt.
(gemäß der Nachrichtenagentur Xinhua)
