Plastizität und Regeneration

Plastizität ist eine grundlegende Eigenschaft von Nervensystemen. Veränderungen im Nervensystem, z.B. beim Lernen, können nur entstehen, wenn die Neurone plastisch sind. Plastische Veränderungen gibt es darüber hinaus bei Entwicklungsvorgängen und bei Reparatur- und Kompensationsprozessen. Die Veränderungen spielen sich auf verschiedenen Ebenen, von der Molekularbiologie bis hin zum Verhalten ab. Viele Mechanismen der Plastizität findet man in unterschiedlicher Ausprägung auch bei Insekten.

Das Hauptparadigma in der AG ist die Regeneration im Nervensystem nach einer Verletzung, auch wenn einige Projekte sich mit Lern- und Entwicklungsprozessen befassen. Bei einer Verletzung des Nervensystems werden Reparatur- und Kompensationsmechanismen aktiviert. Diese Vorgänge weisen Ähnlichkeiten zu entwicklungsbiologischen Prozessen bei der Ontogenese auf. Bei der "Reparatur" im Nervensystem kommt es zur Degeneration und Entfernung der beschädigten Neuronenabschnitte und anschliessend zu Wachstumsprozessen. Die Mechanismen des zielgerichteten Wachstums der regenerierenden Nervenfasern werden neurophysiologisch, -anatomisch und molekularbiologisch untersucht. Elektrophysiologische Experimente zeigen, daß die regenerierenden Rezeptorfasern neue neuronale Verbindungen eingehen. Mit verhaltensphysiologischen Versuchen kann dann die Funktionalität der regenerierten synaptischen Verbindungen untersucht werden. Die neuronalen Netzwerke werden nach einer Verletzung aber auch durch kompensatorisches Wachstum intakter Nervenzellen verändert. Neurochemische und -physiologische Untersuchungen entschlüsseln die daran beteiligten Mechanismen.

Neuere Ergebnisse zeigen z.B. eine Ausweitung der zentralnervösen Repräsentation von sensorischen Axonen nach einer Regeneration der Sinnesorgane (Beinläsion, siehe Abbildungen). Andere Ergebnisse deuten auf ein differenzielles axonales Regenerationsvermögen von unterschiedlichen Neuronentypen hin. Diese Arbeiten können daher viel zum Verständnis der Mechanismen bei der Regeneration beitragen.