Myelin ist für das Verständnis von Sprache wichtig

Nach neueren Untersuchungen mit Mäusen optimiert Myelin die Informationsverarbeitung im Gehirn, wobei Myelin-bildende Gliazellen entscheidend für die zeitliche Verarbeitung akustischer Signale sind. In einer Konversation können Menschen einzelne Worte leicht verstehen und auseinanderhalten, doch im Gehirn wird die zeitliche Struktur von Sprache mit ihrer schnellen Abfolge von Lauten und Pausen und dem charakteristischen Rhythmus durch elektrische Impulse kodiert. Moore et al. (2020) haben nun herausgefunden, dass Nervenzellen die zeitliche Abfolge akustischer Signale nur dann verarbeiten können, wenn sie mit bestimmten Gliazellen zusammenarbeiten. Nervenzellen leiten bekanntlich elektrische Signale mit Hilfe ihrer Axone weiter, wobei die Geschwindigkeit und zeitliche Präzision, die für die Verarbeitung im Gehirn erforderlich ist, nur dank des Myelins erreicht wird, der von Oligodendrozyten gebildeten elektrischen Isolierung der Axone. Diese Gliazellen erhöhen einerseits die Nervenleitgeschwindigkeit, andererseits versorgen die Oligodendrozyten die Nervenzellen mit Energie in Form von Laktat. In der aktuellen Studie hat man deshalb das Hörsystem untersucht, das auf die kontinuierliche Weiterleitung von Informationen spezialisiert ist und entsprechend konstant Energie benötigt. Dabei hat man die neuronale Aktivität der für das Hören spezialisierten Hirnrinde in Tierversuchen an genetisch veränderten Mäusen gemessen, die unterschiedliche Mengen an Myelin produzieren. Die Ergebnisse zeigen, dass weniger Myelin mit geringerer Nervenzellaktivität auf wiederholte akustische Reize einhergeht, d. h., dass die Nervenzellen der Mäuse mit weniger oder gar keinem Myelin kurze Pausen innerhalb eines langanhaltenden Tons schlechter identifizieren können, was beim Menschen eine wichtige Voraussetzung für die Spracherkennung darstellt. Auch in Lern- und Verhaltensstudien zeigte sich, dass die genetisch veränderten Mäuse die in langen Tönen eingebetteten Pausen nicht als solche wahrnehmen können, d. h., Myelin ist unabhängig von der eigentlichen Nervenleitgeschwindigkeit bedeutsam, damit Nervenzellen die zeitliche Abfolge akustischer Reize korrekt entschlüsseln können. Um die Frage zu klären, ob das daran liegen könnte, dass Oligodendrozyten den Axonen Energie zur Verfügung stellen, hat man eine dritte Mausmutante untersucht, bei der lediglich die Energiezufuhr von Gliazellen zu den Axonen verringert war, die ansonsten aber normale Myelin-Werte aufweist. Interessanterweise zeigten diese Tiere die gleichen Defizite der zeitlichen Kodierung akustischer Signale, was es sehr wahrscheinlich macht, dass auch beim Verlust des Myelins die geringere Energieversorgung durch Gliazellen jener entscheidende Faktor für die Defizite bei der Verarbeitung akustischer Reize ist.

Literatur

Moore, Sharlen, Meschkat, Martin, Ruhwedel, Torben, Trevisiol, Andrea, Tzvetanova, Iva D., Battefeld, Arne, Kusch, Kathrin, Kole, Maarten H. P., Strenzke, Nicola, Möbius, Wiebke, de Hoz, Livia & Nave, Klaus-Armin (2020). A role of oligodendrocytes in information processing. Nature Communications, doi:10.1038/s41467-020-19152-7.