Nervenzellen Forscher steuern Muskeln mit Licht

Forscher ist es bei Mäusen gelungen, Muskeln allein mit Lichtreizen zu kontrollieren. Die Methode steht noch am Anfang ihrer Entwicklung, aber eines Tages könnten auf diese Weise die Muskeln von Gelähmten wieder zum Leben erweckt werden.

Künsterliches Bild eins Neurons: Die Zellen kontrollieren die Bewegungen von Muskeln.
Corbis

Künsterliches Bild eins Neurons: Die Zellen kontrollieren die Bewegungen von Muskeln.


Muskeln haben einen Chef, die Nervenzellen. Diese befehlen den Fasern, wann sie sich zusammenziehen müssen und wann sie sich wieder entspannen dürfen. Nur so ist es möglich, Bewegungen gezielt zu steuern: Vom Gehirn rasen Befehle auf Nervenbahnen zum entsprechenden Körperteil und sorgen dort für die gewünschte Regung. Nun ist es Forschern bei Mäusen gelungen, in das System einzugreifen. Indem sie - mithilfe von Licht - die Aktivität von Nervenzellen steuerten, schafften sie es, auch die Kontrolle über die zugehörigen Muskeln zu gewinnen.

Mit der Untersuchung verfolgen die Wissenschaftler zwei Ziele: Zum einen ermöglichen ihnen die Lichtreaktionen, Vorgänge in Muskelzellen genau zu untersuchen und Grundlagenforschung zu betreiben. Zum anderen könnte die Entwicklung aber auch praktische Anwendungen hervorbringen. So hoffen die Forscher, mit ähnlichen Technologien eines Tages Menschen behandeln zu können, die durch einen Schlaganfall oder eine Verletzung des Rückenmarks gelähmt sind.

Bei den Betroffenen sind die Muskeln zwar durch ihre fehlende Benutzung verkümmert, theoretisch aber voll funktionsfähig. Die Lähmung beruht in diesen Fällen alleine darauf, dass die Befehle der Nervenzellen aus dem Gehirn nicht mehr bei den Muskeln ankommen. Ist es möglich, Nervenzellen auf dem Weg - wie bei den Mäusen - künstlich zu aktivieren, könnten auch die Muskeln wieder zum Leben erweckt werden. Ebenfalls denkbar sei eine Therapiemöglichkeit für Spastiker, bei denen die Muskeln infolge einer zerebralen Lähmung versteift sind, berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe des Fachblatts "Nature Medicine". Derartige Anwendungen sind allerdings noch weit entfernt.

Ein Algen-Gen im Mäuse-Erbgut

Für ihre Mäuse-Versuche nutzten die Forscher die Techniken der so genannten Optogenetik, bei der ein Algen-Gen in das Erbgut von Versuchstieren eingebaut wird. Dadurch beginnen die Tiere, ein lichtsensitives Protein zu produzieren, das sich auf der Oberfläche von Nervenzellen anlagert. Trifft anschließend Licht mit einer bestimmten Wellenlänge auf die Proteine, aktivieren diese die Nervenzellen - und somit auch die zugehörigen Muskeln.

Derartige Versuche sind nicht neu. Bei der aktuelle Studie gelang es den Forschern allerdings erstmals, die Kontrolle über die Nerven- und Muskelzellen eines Säugetiers zu erlangen. "Unsere Gruppe ist darauf fokussiert, bei Menschen mit körperlichen Behinderungen die Bewegungen wieder herzustellen", sagt Scott Delp, einer der beiden Autoren. Mit den optischen Stimulationen sei es nun auch möglich, das Feuern von Nervenzellen bei Säugetieren künstlich auszulösen - ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Bewegungskontrolle.

Auch früher gab es schon Bemühungen, mithilfe von elektrischen Impulsen verlorene motorische Fähigkeiten wieder zu erlangen. So plazierten Forscher zum Beispiel eine Art Manschette um Nervenzellen, um diese künstlich zu aktivieren - mit erstaunlichen Resultaten: Der Eingriff ermöglichte es Querschnittsgelähmten, wieder zu laufen, wenn auch nur für ein paar Minuten. Allerdings lassen sich derartige Impulse nur schwer steuern, lösen falsche Muskelkontraktionen aus und führen schnell zur Ermüdung. Andere Behandlungs-Ansätze für Gelähmte arbeiten etwa daran, verletzte Nervenzellen wieder zu kitten oder durch Stammzellen zu ersetzen.

irb

Mehr zum Thema


© SPIEGEL ONLINE 2010
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH


Die Homepage wurde aktualisiert. Jetzt aufrufen.
Hinweis nicht mehr anzeigen.