Astrozyten, die sternförmigen Stützzellen des Gehirns, spielen eine bislang unterschätzte Rolle bei der Entwicklung flexibler und präziser motorischer Koordination in der späten Adoleszenz. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Direktor C. Justin Lee und Senior Research Fellow Hong Sungho vom Center for Memory and Glioscience des Institute for Basic Science (IBS) in Südkorea sowie Professor Erik De Schutter vom Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) hat diesen Mechanismus im Kleinhirn entschlüsselt. Die Studie erschien am 18. Februar 2026 in Experimental & Molecular Medicine.
Motorische Koordination ermöglicht es Tieren und Menschen, Bewegungen verschiedener Körperteile flexibel zu kombinieren – insbesondere in komplexen oder veränderlichen Umgebungen. Obwohl die strukturelle Reifung der beteiligten neuronalen Schaltkreise im Kleinhirn bereits früh im Leben weitgehend abgeschlossen ist, verbessert sich die Koordinationsfähigkeit bis ins Erwachsenenalter. Die Forschenden gingen der Frage nach, warum diese Diskrepanz besteht.
Im Zentrum der Untersuchung standen die tonische Inhibition in den Granulazellen des Kleinhirns – eine kontinuierliche, „immer aktive“ GABA-vermittelte Hemmung, die die neuronale Erregbarkeit stabilisiert. Elektrophysiologische Messungen an jungen Mäusen (3–4 Wochen) und adulten Mäusen (8–12 Wochen) zeigten, dass die Gesamtstärke der tonischen Inhibition altersunabhängig blieb. Entscheidend war jedoch ein Wechsel der Quelle: Bei jungen Tieren stammte das extrazelluläre GABA hauptsächlich aus neuronalem Spillover (diffundierendes GABA aus inhibitorischen Synapsen). Bei adulten Mäusen dominierte hingegen GABA, das von Astrozyten über Bestrophin-1-Kanäle (Best1) freigesetzt wird.
Dieser Übergang wird durch eine starke Zunahme der GABA-Transporter-Aktivität (GATs) im Erwachsenenalter begünstigt: Die verstärkte Clearance reduziert den Einfluss neuronalen Spillover-GABA und lässt die unabhängige, kontinuierliche Astrozyten-Freisetzung zur Hauptkomponente werden.
Ein großskaliges Computermodell des Kleinhirn-Netzwerks mit etwa einer Million Neuronen bestätigte, dass astrozytengetriebene tonische Inhibition die Interaktionen zwischen Granulazell-Populationen verringert. Dadurch können Gruppen von Neuronen, die unterschiedliche Körperteile repräsentieren, unabhängiger voneinander Signale verarbeiten – eine Voraussetzung für flexiblere Bewegungsstrategien.
Verhaltensexperimente mit einem tiefenlernbasierten 3D-Posture-Analysesystem untermauerten die Modellvorhersagen: Adulte Mäuse zeigten eine breitere Palette an Gliedmaßen-Koordinationsmustern als junge Tiere. Dieser Zuwachs an Bewegungsvielfalt fehlte jedoch bei adulten Mäusen mit Best1-Gen-Knockout, bei denen die astrozytenvermittelte Inhibition gestört war. Sowohl junge als auch Best1-defiziente adulte Mäuse wiesen eng gekoppelte Gliedmaßenbewegungen auf, was auf reduzierte Unabhängigkeit der Körperteile hinweist.
Die Ergebnisse zeigen, dass der Übergang zu astrozytengetriebener tonischer Inhibition einen zentralen Mechanismus für die späte Reifung motorischer Flexibilität darstellt. Direktor C. Justin Lee betont, dass die Studie das klassische, neuronenzentrierte Verständnis der Hirnentwicklung um die Interaktion mit Astrozyten erweitert. Die Erkenntnisse könnten künftig Entwicklungs- und degenerative Bewegungsstörungen besser erklären und Impulse für die Entwicklung von Bewegungssteuerungen in Robotik und Physical AI geben.
Die Originalpublikation trägt den Titel „Astrocytes Shape Motor Coordination Development in Late Adolescence“ (DOI: 10.1038/s12276-026-01657-8).
