Das Gehirn als zweiteiliges Verbundorgan

Bisher ging die Wissenschaft davon aus, dass unser Gehirn ein einheitliches Organ darstellt, das während der frühen Embryonalentwicklung aus einer einzigen Gruppe von Vorläuferzellen hervorgeht. Eine aktuelle Studie eines Forschungsteams um Rayyan Jokhai und Kyle Loh von der Stanford University stellt dieses jahrzehntelange Dogma nun grundlegend infrage (Jokhai et al., 2026). Die Ergebnisse zeigen, dass das Denkorgan entwicklungsgeschichtlich aus zwei getrennten Systemen besteht, die eng miteinander verwachsen sind.

Bereits in einem der frühesten Stadien der Embryonalentwicklung, der sogenannten Gastrulation, bilden sich zwei völlig parallele und voneinander unabhängige Vorläuferpopulationen im Ektoderm. Während das vordere neurale Ektoderm den Ursprung für das Vorder- und Mittelhirn bildet, entsteht das Hinterhirn aus einem völlig separaten, hinteren neuralen Ektoderm. Diese beiden Vorläuferzellen unterscheiden sich von Beginn an grundlegend in ihrer Genaktivität sowie in ihrer Chromatinstruktur, welche die Zugänglichkeit der DNA steuert. Vergleichende Analysen mit verschiedenen Tierarten wie Hühnern, Zebrafischen und Meereswürmern zeigten zudem, dass diese Zweiteilung tief verwurzelt ist und sich vermutlich bereits vor rund 550 bis 600 Millionen Jahren im Laufe der Evolution herausgebildet hat.

Diese Entdeckung klärt nicht nur, warum es der Forschung bisher kaum gelang, spezifische Hinterhirnzellen in der Petrischale zu züchten, sondern eröffnet auch völlig neue Wege für die medizinische Forschung. Da die Vorläufer traditionell wie Vorder- und Mittelhirn behandelt wurden, scheiterten bisher viele Versuche der Züchtung. Dem Team gelang es nun erstmals, funktionsfähige Hinterhirnneuronen aus menschlichen Stammzellen zu erzeugen. Dies bietet wertvolle Modellierungsmöglichkeiten, um schwere neurodegenerative Erkrankungen wie die amyotrophe Lateralsklerose (ALS) oder spinale Muskelatrophie (SMA) besser zu erforschen, bei denen genau diese Regionen und die darin liegenden lebenswichtigen Nervenzellen zerstört werden.

Literatur

Jokhai, R. T., Dundes, C. E., Ahsan, H. S., Kang, R. S., Salomon-Shulman, R. E. A., Rajan, A., Kim, Y. S., Stanton, L. J., Xu, C., Do, S., McDonald, B. D., Andrade López, J. M., Urrutia, H. A., Greenfeld, H., Wong, A., Qu, Y., Petkovic, A. S., Miao, Y., Garcia, K. C., Monje, M., Wagner, D. E., Bronner, M. E., Lowe, C. J., & Loh, K. M. (2026). Two parallel neural ectoderm progenitors contribute to the developing brain. Nature Neuroscience, doi:10.1038/s41593-026-02433-7