Hirnforschung

Valiantsin Darafeyeu, PhD-Kandidat an der Universität Basel

Der 22-jährige Valiantsin Darafeyeu, PhD-Kandidat an der Universität Basel, erhält das mit 60’000 Franken dotierte Forschungsstipendium der Schweizerischen Hirnliga. Seine Forschung beschäftigt sich mit der Amblyopie, einer Sehentwicklungsstörung, bei der das Gehirn Sehreize eines Auges nicht richtig verarbeitet. Ziel seines Projekts ist es, herauszufinden, welche Bereiche des Gehirns dafür verantwortlich sind – ein wichtiger Schritt für neue Behandlungen.

Mit dem Forschungsstipendium fördert die Schweizerische Hirnliga Valiantsin Darafeyeus wissenschaftliche Arbeit während eines Jahres.

Wie das «stumpfe Auge» die visuellen Schaltkreise des Gehirns beeinflusst

 

Neue Forschungsansätze befassen sich damit, die Sehkraft von Menschen mit einem sogenannten «stumpfen Auge» zu erhalten. Bei dieser Sehstörung sieht ein Betroffener nicht richtig, weil sein Hirn die Signale nicht richtig verarbeiten kann. Der Nachwuchsforscher Valiantsin Darafeyeu von der Universität Basel befasst sich mit diesen Therapieansätzen. Er ist der Gewinner des mit 60'000 Franken dotierten Forschungsstipendiums der Schweizerischen Hirnliga.

Ein «stumpfes Auge», auch Amblyopie genannt, ist eine entwicklungsbedingte Sehstörung. Dabei verarbeitet das Gehirn die Sinneseindrücke eines Auges nicht richtig, wodurch eine verminderte Sehkraft entsteht. Etwa drei Prozent der Weltbevölkerung sind davon betroffen. Obwohl viele Betroffene mit Kontaktlinsen oder Augenklappen behandelt werden, reichen diese Massnahmen oft nicht aus, um die Sehschwäche zu korrigieren. Der Grund liegt darin, dass Amblyopie nicht durch ein organisches Problem des Auges selbst verursacht wird, sondern durch die Art und Weise, wie das Hirn visuelle Signale verarbeitet und interpretiert.

 

Ein Blick auf unsere Sehbahnen

Um zu verstehen, wie Amblyopie das Sehen beeinflusst, lohnt sich ein Blick auf die Sehbahnen im Gehirn. Im visuellen Kortex, dem wichtigsten Sehzentrum des Gehirns, arbeiten zwei Signalwege zusammen. Sie verleihen den Bildern, die unsere Augen aufnehmen, einen Sinn:

• Der Feedforward-Weg leitet Informationen von den Augen zum visuellen Kortex und teilen uns mit, was sich vor uns befindet.
• Danach sendet der Feedback-Weg die Informationen von höheren Hirnregionen zurück zum visuellen Kortex und hilft, das Gesehene zu interpretieren – etwa wenn ein Objekt teilweise verdeckt ist.

Es hat sich gezeigt, dass Menschen mit Amblyopie länger brauchen, um Konturen zu erkennen. Zudem nehmen sie ihre Umgebung nicht als Ganzes wahr, sondern suchen sie mit den Augen ab. Dies unterstützt die These von Valiantsin Darafeyeu, dass vor allem der Feedback-Weg durch Amblyopie beeinträchtigt ist, und weniger der Feedforward-Weg.

Die Forschung von Valiantsin Darafeyeu verspricht herausragende Erkenntnisse und neue Therapieansätze. Darum hat der Vorstand der Schweizerischen Hirnliga sein Projekt unter zahlreichen Bewerbungen als besonders vielversprechend auserkoren.

 

Neues Forschungsverfahren

In seinem Forschungsprojekt untersucht Darafeyeu, wie Amblyopie die Sehbahnen verändert. Der Doktorand an der Universität Basel setzt dafür fortschrittliche Bildgebungsverfahren in Tiermodellen ein. So misst er die Aktivität der Feedforward- und Feedback-Wege im visuellen Kortex. Darafeyeu vergleicht dabei normale Modelle mit solchen, die eine Amblyopie aufweisen. Dies ermöglicht es ihm, sowohl einzelne Gehirnzellen als auch grössere Netzwerke zu analysieren.

Mahshid Gazorpak, PhD-Kandidatin in Molekular- und Verhaltensneurowissenschaften an der ETH Zürich

Das erste Forschungsstipendium 2021 über 60'000 Franken der Schweizerischen Hirnliga geht an Mahshid Gazorpak, PhD-Kandidatin in Molekular- und Verhaltensneurowissenschaften an der ETH Zürich. Sie erforscht, wie Stress-Rezeptor-Proteine die Stressreaktion im Gehirn beeinflussen. Man erhofft sich aus dieser Forschung neue Erkenntnisse und Therapiemöglichkeiten für die Behandlung stressbedingter psychischer Erkrankungen wie Depressionen oder Angststörungen.

Mit dem Forschungsstipendium fördert die Schweizerische Hirnliga Mahshid Gazorpaks wissenschaftliche Arbeit während eines Jahres.

Proteine manipulieren, Stress lindern

Proteine sind die Bausteine der Zellen. Sie beeinflussen unser Verhalten – beispielsweise, wie unser Gehirn mit Stress umgeht. Ein Protein, das bei Stress eine zentrale Rolle spielt, ist das Glukokortikoid-Rezeptorprotein, kurz GR. Mahshid Gazorpak geht davon aus, dass das Stressempfinden verringert werden kann, wenn dieses Protein deaktiviert wird. Ihre These will die Stipendiatin mit eigens entwickelten Molekülen, «GR-Löschern», überprüfen. Diese Art der Proteinmanipulation wird damit erstmals in der Hirnforschung eingesetzt.

Weil Gazorpaks Forschung herausragende Erkenntnisse und neue Therapiemethoden verspricht, hat der Vorstand der Schweizerischen Hirnliga ihr Projekt unter zahlreichen eingegangenen Bewerbungen als besonders vielversprechendes Nachwuchsprojekt auserkoren.

Neue Methode für die Hirnforschung

Mahshid Gazorpak erforscht, wie das GR-Protein die Stressreaktion steuert. Sie nimmt an, dass es stresshemmend wirkt, wenn die GR-Proteine ausgelöscht sind. Bisherige Studien stützen diese These. Jedoch fehlte bislang eine passende Untersuchungsmethode, um diesen Ansatz weiterzuverfolgen.

Nun verwendet Gazorpak erstmals speziell für ihre Untersuchung designte Moleküle, um das GR-Protein im Gehirn gezielt «aufzuspüren». Auch in anderen medizinischen Disziplinen gilt diese Methode der Proteinmanipulation aktuell als sehr vielversprechend; so wird sie zurzeit für die Behandlung von Prostatakrebs klinisch getestet.

Gezielte Anwendung, weniger Nebenwirkungen

Die «GR-Löscher» lassen sich ganz gezielt einsetzen, wodurch das Risiko für Nebenwirkungen sinkt. Bereits eine kleine Dosis, direkt ins Gehirn injiziert, soll für die Proteinmanipulation ausreichen. Zunächst will die Stipendiatin die «GR-Löscher» an Gehirnzellen im Reagenzglas testen. Danach werden sie erstmals am lebenden Tiermodell angewendet.

Gazorpaks Forschungsprojekt konzentriert sich auf den Hippocampus, einen Bereich des Gehirns, der für Emotionen und Erinnerungen zuständig ist. Nachdem die «GR-Löscher» direkt in den Hippocampus lebender Mäuse gespritzt werden, wird geprüft, ob und wie die Löscher-Moleküle mit den GR-Proteinen interagieren. Wenn sie interagieren, so die These, sollten die Proteine unwiederbringlich abgebaut werden und die behandelten Mäuse danach weniger stark auf Stress reagieren.

Diese neue Methode wie auch die möglichen Erkenntnisse aus Mahshid Gazorpaks Forschungsprojekt bergen enormes Potential für die Neurowissenschaft und für die Therapie stressbedingter Erkrankungen wie Depressionen oder Angststörungen. Die Schweizerische Hirnliga hat dieses Projekt deswegen ausgewählt, um der Nachwuchsforscherin mit dem Forschungsstipendium der Schweizerischen Hirnliga den Einstieg in ihr Forschungsprojekt und die Arbeit daran während eines Jahres zu ermöglichen.

Weitere an der Forschung Beteiligte: Dr. Katharina Gapp (Betreuerin); Prof. Johannes Bohacek