Überblick
Der Neokortex ist eine faszinierende Gehirnstruktur, die mit den höheren kognitiven Fähigkeiten von Säugetieren und insbesondere von Primaten in Verbindung gesetzt wird. Innerhalb der Primatenordnung hat sich eine unterschiedliche Morphologie des Neokortex in Form von Größen- und Faltungsunterschieden entwickelt. Dabei lassen große und stark gefaltete Neokortizes, wie z.B. der Neokortex des Menschen, von kleinen und nahezu ungefalteten Neokortizes, wie z.B. der Neokortex des Weißbüschelaffen, unterscheiden. Die Nachwuchsgruppe „Gehirnentwicklung und -evolution“ möchte die genetischen Grundlagen für diese Unterschiede zwischen verschiedenen Primatenarten identifizieren.
Die Entwicklung des Neokortex und insbesondere der unterschiedlichen Morphologie des Neokortex hängt in erster Linie von der Aktivität und dem Verhalten der kortikalen neuralen Stamm- und Vorläuferzellen (cNPCs) ab. Diese Zellen produzieren während eines bestimmten Zeitraums der kortikalen Entwicklung (Neurogenese) den Großteil aller Neurone des erwachsenen Neokortex. Die Anzahl der Neurone ist dabei ein entscheidendes Kriterium für das Aussehen des Neokortex: Je mehr Neurone gebildet werden desto größer und stärker gefaltet ist der Neokortex. Die Anzahl der Neurone hängt mit der Aktivität und dem Verhalten der cNPCs zusammen. Somit ist die Regulation der Aktivität und des Verhaltens dieser cNPCs eine entscheidende Grundlage für die Neokortex-Morphologie und Veränderungen in dieser Regulation können zu unterschiedlicher Neokortex-Morphologie führen.
Die Regulation der cNPCs erfolgt über Gene, die spezifisch in diesen Zellen und z.B. nicht in Neuronen exprimiert sind. Wir sind an genau jenen Genen interessiert, die spezifisch in cNPCs aber unterschiedlich zwischen verschiedenen Primatenspezies exprimiert sind. Diese Gene sind höchst wahrscheinlich für unterschiedliches Verhalten der cNPCs und damit für unterschiedliche Neokortex-Morphologie zwischen verschiedenen Primatenspezies verantwortlich. Eine zentrale Rolle dabei nehmen Transkriptionsfaktoren ein, da sie die Expression mehrerer Gene regulieren und somit Veränderungen in diesen Transkriptionsfaktoren einen starken Einfluss auf das Verhalten und die Aktivität von cNPC haben können.
Eine Familie von Transkriptionsfaktoren, die sogenannten Zinkfingertranskriptionsfaktoren (ZNFs), hat sich insbesondere in Primaten ausgedehnt. ZNFs sind negative Regulatoren der Transkription, die durch die sogenannte Zinkfingerdomäne definiert werden, welche ihnen die Bindung an spezifische DNA-Sequenzen erlaubt. Für viele dieser ZNFs wurden wichtige Rollen in der neuralen Entwicklung und in der Entstehung von Hirnfehlbildungen vorgeschlagen. Aufgrund der Expansion der ZNFs in den Primaten und ihren möglichen Beitrag zur neuralen Entwicklung und zu Hirnfehlbildungen halten wir diese Transkriptionsfaktoren für wichtige Kandidaten für die Regulation unterschiedlicher Neokortex-Morphologie innerhalb der Ordnung der Primaten.