Fehlgeleitete Nervenzellen bringen Hirn aus dem Takt

Wenn Nervenzellen während der Gehirnentwicklung nicht an den richtigen Ort wandern, kommt es zur sogenannten periventrikulären Heterotropie. Dies ist eine Erkrankung, die oft mit Anfällen und Lernschwierigkeiten einhergeht. Ein internationales Team um Professorin Silvia Cappello, Forschungsgruppenleiterin am Biomedizinischen Centrum der LMU und Mitglied im Exzellenzcluster SyNergy, hat nun die Eigenschaften dieser fehlplatzierten Nervenzellen untersucht und eine Erklärung für ihre Hyperaktivität gefunden.

Die Forschenden züchteten aus Stammzellen von Patientinnen und Patienten mit periventrikulärer Heterotropie ein dreidimensionales Mini-Gehirnmodell, ein sogenanntes zerebrales Organoid, und untersuchten die Funktionsweise des neuronalen Netzwerks im Organoid. Dabei stellen sie fest, dass betroffene Nervenzellen leichter erregbar sind und eine größere elektrische Aktivität zeigen. Besonders Mutationen in einem bestimmten Gen (DCHS1) senkten die Reizschwelle dieser Nervenzellen. Zusätzlich zeigte sich, dass diese Nervenzellen eine komplexere Morphologie und veränderte synaptische Verbindungen zu ihren Nachbarn haben. Das könnte erklären, warum sie überaktiv sind. Die Forschenden konnten diese Überaktivität mittels des antiepileptischen Wirkstoffs Lamotrigin rückgängig machen

„Unsere Ergebnisse ermöglichen neue Einblicke, wie die Vernetzung des Gehirns gestört wird“, sagt Cappello. „Sie könnten dazu beitragen, einige der mit der Erkrankung assoziierten neurologischen Beeinträchtigungen zu erklären und langfristig neue Behandlungsansätze für betroffene Menschen eröffnen.“

F. Di Matteo et al.: Neuronal hyperactivity in neurons derived from individuals with gray matter heterotopia. Nature Communications 2025