Adult hippocampal neurogenesis is age dependent and differently modulated in male and female wild house mice

Das Gehirn ist kein statisches Organ, das seine Entwicklung in der Kindheit abschließt; bei vielen Säugetieren, einschließlich des Menschen, wächst es auch im Laufe des Lebens weiter und bildet neue Nervenzellen. Dieser Prozess, bekannt als adulte hippocampale Neurogenese, findet in einer spezifischen Region namens Hippocampus statt, die entscheidend für Lernen, Gedächtnis und das emotionale Gleichgewicht ist. Man kann sich diese Region wie eine Baustelle vorstellen, auf der frische Neuronen geboren werden, heranreifen und sich dann in bestehende Netzwerke integrieren, um dem Gehirn zu helfen, sich an neue Erfahrungen anzupassen. Wissenschaftler wissen schon lange, dass dieser Bauprozess verlangsamt wird, wenn Tiere älter werden, aber der Großteil dessen, was wir wissen, stammt aus der Untersuchung von Mäusen in sterilen Laboratorien. Diese Labormäuse leben unter perfekten, unveränderlichen Bedingungen, was die Frage aufwirft: Altert das Gehirn auf die gleiche Weise, wenn ein Tier mit der realen Welt konfrontiert ist, mit ihrem unvorhersehbaren Wetter, sozialen Kämpfen und der ständigen Notwendigkeit, Nahrung zu finden und Fressfeinden zu entkommen? Um dies zu beantworten, mussten Forscher Wildtiere untersuchen, deren Leben von der Geburt bis zum Tod vollständig dokumentiert wurde, um zu sehen, wie Alter und die eigenen chemischen Signale des Körpers in einer natürlichen Umgebung interagieren.

Ein Team von Wissenschaftlern setzte sich zum Ziel, dies zu untersuchen, indem sie eine große Population von Wildmäusen untersuchte, die in einer Scheune in der Nähe von Zürich, Schweiz, lebten. Diese spezifische Gruppe von Mäusen wurde über zwei Jahrzehnte lang genau beobachtet, was bedeutete, dass die Forscher das exakte Alter jedes gefangenen Individiums kannten, das von zwei Monaten bis zu über zwei Jahren reichte. An einem einzigen Tag im Dezember fingen sie 73 dieser Mäuse – 32 Männchen und 41 Weibchen – und sammelten sorgfältig ihre Gehirne und kleine Haarproben. Das Ziel war es, die Anzahl der neuen, jungen Nervenzellen im Hippocampus zu zählen und zu sehen, wie sich diese Zahlen mit dem Alter veränderten. Sie wollten auch verstehen, wie die interne Chemie des Körpers diesen Prozess beeinflusste. Dazu analysierten sie die Haarproben auf Spiegel von Stresshormonen, Sexualhormonen und Signalmolekülen namens Endocannabinoide. Im Gegensatz zu Bluttests, die nur zeigen, was in einem bestimmten Moment im Körper geschieht, fungiert Haar wie ein langsames Tonbandgerät, das eine Aufzeichnung der Hormonspiegel über die vergangenen zwei bis drei Monate bewahrt. Dies ermöglichte es den Wissenschaftlern, das langfristige chemische Umfeld zu sehen, in dem jede Maus gelebt hatte.

Die auffälligste Erkenntnis war, dass das Alter der stärkste Einzelfaktor war, der bestimmte, wie viele neue Gehirnzellen produziert wurden. Mit zunehmendem Alter der Mäuse sank die Produktion neuer Neuronen drastisch und folgte einem steilen Rückgang, der bemerkenswert ähnlich zu dem war, was bei Labormäusen beobachtet wurde. Dieser Rückgang trat sowohl bei Männchen als auch bei Weibchen auf und war so konsistent, dass das Alter allein fast die gesamte Variation in der Anzahl der gefundenen neuen Zellen erklären konnte. Interessanterweise blieb, während die Zahl der neuen Zellen sank, die Gesamtzahl der reifen Nervenzellen im Hippocampus stabil, was darauf hindeutet, dass das Gehirn seine Kernstruktur beibehält, selbst wenn es aufhört, neue Teile hinzuzufügen. Die Forscher prüften auch, ob der Stress des Fangens und Handlings die Ergebnisse beeinflusste, fanden jedoch heraus, dass die Zeit, die die Mäuse vor der Untersuchung in Käfigen verbrachten, oder die Zeit zwischen dem Tod der Maus und der Entnahme des Gehirns keinen Einfluss auf die Zählungen hatten. Der Rückgang war ein natürlicher Teil des Alterns und kein Artefakt der Untersuchungsmethode.

Als die Wissenschaftler die im Haar gespeicherten Hormone betrachteten, wurde das Bild komplexer und offenbarte überraschende Unterschiede zwischen den Geschlechtern. Isoliert betrachtet war ein höheres Niveau des Stresshormons Corticosteron mit weniger neuen Gehirnzellen verbunden, was die bisherige Vorstellung bestätigte, dass Stress schädlich für das Gehirn sei. Ebenso waren höhere Spiegel von Testosteron und Progesteron mit einem Rückgang der neuen Zellproduktion assoziiert, ein Befund, der der Erwartung widersprach, dass Testosteron das Gehirn bei Männchen schützen könnte. Wenn die Forscher jedoch alle Hormone gemeinsam analysierten und dabei das Alter des Tieres berücksichtigten, änderte sich die Geschichte. Das Stresshormon Corticosteron verlor seine Bedeutung als Prädiktor. Stattdessen hing der Einfluss der anderen Chemikalien vollständig davon ab, ob die Maus männlich oder weiblich war.

Bei den weiblichen Mäusen wurde der Rückgang der neuen Gehirnzellen primär durch das Alter angetrieben, gefolgt von den Spiegeln von Testosteron und Progesteron. Die Forscher stellten fest, dass die Progesteronspiegel bei Weibchen mit der Anzahl der durchgegangenen Trächtigkeiten ansteigen, und sie fanden heraus, dass eine Geschichte vieler Trächtigkeiten stark mit weniger neuen Gehirnzellen verknüpft war. Dies deutet darauf hin, dass für Weibchen die biologischen Kosten der Reproduktion gegen die Fähigkeit des Gehirns, neue Neuronen zu generieren, abgewogen werden könnten. Bei den männlichen Mäusen war die Dynamik anders. Der wichtigste chemische Prädiktor für neue Gehirnzellen war kein Hormon, sondern ein Endocannabinoid namens 2-Arachidonoylglycerol oder 2-AG. Dieses Molekül, das Teil des natürlichen Signalsystems des Körpers ist, zeigte eine positive Beziehung mit dem Wachstum neuer Zellen bei Männchen. Selbst wenn das Alter berücksichtigt wurde, war ein höherer 2-AG-Spiegel bei Männchen mit mehr neuen Neuronen assoziiert, was es zum stärksten einzelnen Faktor für sie machte. Für Weibchen spielte diese Chemikalie nicht dieselbe dominante Rolle.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass, obwohl das Altern die universelle Kraft ist, die die Produktion von Gehirnzellen verlangsamt, die chemischen Signale, die diesen Prozess modulieren, nicht für alle gleich sind. Der Körper nutzt keinen einheitlichen Bauplan für beide Geschlechter; stattdessen schafft das Zusammenspiel zwischen Alter, Reproduktionsgeschichte und spezifischen chemischen Signalen eine einzigartige Landschaft für Männchen und Weibchen. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Plastizität des Gehirns in der Wildnis tief mit der Lebensgeschichte eines Individuums und der geschlechtsspezifischen Physiologie verknüpft ist. Durch den Schritt über die kontrollierte Umgebung des Labors hinaus, um Tiere in ihrem natürlichen Lebensraum zu beobachten, entdeckten die Forscher, dass die Regeln, die die Gehirngesundheit bestimmen, nuancierter sind als bisher angenommen. Das Gehirn altert nicht einfach nur; es altert unterschiedlich, je nachdem, ob man eine männliche oder weibliche Maus ist, geformt durch die spezifischen chemischen Signale, die sich über Monate des Lebens in der Wildnis angesammelt haben.