Forscher identifizieren Gehirnzellen, die für Verschiebungen im Schlaf-Wach-Rhythmus verantwortlich sind
Ein Forschungsteam des Zentrums für Hirnforschung der Medizinischen Universität Wien hat eine bestimmte Zellgruppe im Gehirn identifiziert, die für durch Psychostimulanzien verursachte Verschiebungen im Schlaf-Wach-Rhythmus verantwortlich ist. Eine molekular definierte Zellpopulation des Hypothalamus stellt einen Kontrollpunkt bei der Regulierung des zirkadianen Rhythmus im Gehirn dar und steuert durch seine Aktivität die Wirkung von Psychostimulanzien. Durch diesen neuronalen Mechanismus können Psychostimulanzien eine Steigerung der Aufmerksamkeit und Aktivität bewirken, selbst während zirkadianer Ruhe- und Schlafphasen.
Der zirkadiane Rhythmus ist die Fähigkeit von Tieren, ihre physiologischen Prozesse über einen Zeitraum von etwa 24 Stunden zu synchronisieren. Hierzu gehört der Schlaf-Wach-Rhythmus als zentrales Regulationselement. Das Zentrum zur Steuerung dieser Gehirnfunktion befindet sich im Hypothalamus. Menschen mit unregelmäßigen Schlaf-Wach-Rhythmen, sei es aufgrund nächtlicher Aktivität oder Jetlag, verwenden häufig Psychostimulanzien, um die zirkadianen Verschiebungen auszugleichen und ihren Schlafrhythmus zu korrigieren.
Das Forscherteam um Tibor Harkany und Roman Romanov von der Abteilung für Molekulare Neurowissenschaften am Zentrum für Hirnforschung der Medizinischen Universität Wien konnte nun eine dafür verantwortliche molekular definierte Zellgruppe (Th+/Dat1+) im Hypothalamus identifizieren für die zirkadianen Veränderungen der Aktivitätsmuster, die durch Psychostimulanzien ausgelöst werden. Es ist bekannt, dass einige Menschen mit chronischen Störungen ihres Tagesrhythmus, wie zum Beispiel Piloten, das Psychostimulans Amphetamin verwenden, um auch während ihrer biologisch vorgegebenen Ruhezeiten wach und aktiv zu bleiben. Die neue Studie des Teams um Tibor Harkany und Roman Romanov hat diesen Effekt nun in einem Mausmodell getestet und charakterisiert.
Zu diesem Zweck wurde mithilfe chemogenetischer, optogenetischer und verhaltensbezogener Methoden die Gruppe von Zellen im Hypothalamus identifiziert, die direkt auf die Stimulanzien reagiert. Das Forschungsteam enthüllte außerdem die funktionellen Schaltkreise, in die diese Zellen eingebettet sind. Sie konnten das laterale Septum, einen Bereich des Gehirns, der autonome Prozesse reguliert und an der Steuerung der Fortbewegung beteiligt ist, als einen weiteren wichtigen Gehirnbereich identifizieren, der an den durch Amphetamine ausgelösten Regulierungsprozessen beteiligt ist.
Wir könnten eine neue Region des Gehirns definieren, nämlich das laterale Septum, das über die Aktivität von Dopaminrezeptoren an zirkadianen Rhythmen beteiligt ist, wo Psychostimulanzien ihre stimulierende Wirkung entfalten können. Werden dort die Rezeptoren gehemmt oder stimuliert, hat das direkten Einfluss auf die Aktivität des Organismus.“
Roman Romanov, Abteilung für Molekulare Neurowissenschaften, Zentrum für Hirnforschung, Medizinische Universität Wien
„Unsere neuen Erkenntnisse zu den Modulationsmodi des circadianen Rhythmus bieten Ansatzpunkte für neue Forschungen zu den funktionellen Wirkungen von Psychostimulanzien“, fügt Tibor Harkany hinzu. „Mit der Identifizierung der Rezeptoren im lateralen Septum eröffnen wir eine neue Möglichkeit für die Entwicklung neuer Therapieansätze zur Behandlung von Erkrankungen, die mit Hyperaktivität oder Verschiebungen zirkadianer Aktivitätsmuster einhergehen.
Quelle:
Referenz:
Korchynska, S., et al. (2022) Ein hypothalamischer Dopamin-Locus für durch Psychostimulanzien induzierte Hyperlokomotion bei Mäusen. Naturkommunikation. doi.org/10.1038/s41467-022-33584-3.
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