Gehirnregionen neu verschalten

Foto: Gehirn-Modell

Durch Reizung der Nervenzellen kann
man die Gehirnaktivität beeinflussen;
© Hemera

Durch eine Kombination von funktioneller Magnetresonanz- Tomographie mit Mikrostimulation und Elektrophysiologie konnten die Forscher verfolgen, wie sich große Populationen von Nervenzellen im Vorderhirn von Ratten neu vernetzen. Dieser Hirnbereich ist aktiv, wenn wir uns an etwas erinnern oder uns orientieren. Die gewonnen Erkenntnisse sind damit der erste experimentelle Nachweis dafür, dass sich große Teile des Gehirns verändern, wenn Lernprozesse stattfinden.

Die Eigenschaft von Synapsen, Nervenzellen oder ganzen Hirnarealen, sich in Abhängigkeit von ihrer Verwendung zu verändern, nennen Wissenschaftler neuronale Plastizität. Sie ist ein elementarer Mechanismus für Lern- und Gedächtnisprozesse. Obwohl die Effekte der Langzeit-Potenzierung innerhalb des Hippocampus seit längerer Zeit bekannt sind, war bislang unklar, wie synaptische Veränderungen in dieser Struktur die Aktivität ganzer Neuronennetzwerke außerhalb des Hippocampus beeinflussen können.

Dies haben die Wissenschaftler um Nikos Logothetis, Direktor am Max-Planck-Institut (MPI) für biologische Kybernetik, nun erstmals systematisch erforscht. Das besondere an ihrer Untersuchung ist die Kombination verschiedener Methoden: Während der Kernspintomograph Bilder über die Durchblutung im Hirn liefert und daher ein indirektes Maß für die Aktivität großer Nervennetze ist, messen Elektroden im Gehirn direkt die Aktionspotentiale und damit die Stärke der Nervenleitungen. Es zeigte sich, dass nach experimenteller Stimulation die so erzeugte Verstärkung der Reizübertragung erhalten blieb.

"Uns ist es gelungen, langfristige Umorganisation in den Nervennetzen aufgrund veränderter Aktivität an den Synapsen nachzuweisen", sagte Doktor Santiago Canals vom MPI für biologische Kybernetik in Tübingen. Die Veränderungen zeigten sich in einer besseren Kommunikation zwischen den Hemisphären und in einer Verstärkung von Verschaltungen im limbischen System und in der Hirnrinde. Während die Hirnrinde unter anderem für Sinneswahrnehmungen und Bewegungen zuständig ist, verarbeitet das limbische System Emotionen und ist für die Entstehung von Triebverhalten mitverantwortlich.

MEDICA.de; Quelle: Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik