Wie das Gehirn kommuniziert

Foto: Nervenzellen

Die Nervenzellen beider
Gehirnzellen müssen miteinander
kommunizieren, damit der
Körper bestimmte Funktionen
ausführen kann; © Humboldt-
Universität zu Berlin

Auf dem Weg zum Gehirn kreuzen sich die Nervenbahnen im menschlichen Körper. Dies hat zur Folge, dass die Reize in der gegenüberliegenden Hirnhälfte verarbeitet werden. Also berührt uns zum Beispiel jemand an der rechten Hand, kommt diese Berührung in unserer linken Hirnhälfte an. Trotzdem müssen beide Hirnhälften ihre Aktivitäten abstimmen. Da einige Funktionen, wie zum Beispiel Sprache, dominant nur in einer Hemisphäre ausgeprägt sind, müssen deren Signale immer der anderen Hirnhälfte mitgeteilt werden.

Noch offensichtlicher ist dies bei alltäglichen Aufgaben wie der Koordination der Hände oder der Füße, die eine sehr präzise Kommunikation der beiden Gehirnhälften nötig macht. Die Signale, die die Hirnhälften erreichen, werden dabei via eine massive Nervenbahn, dem sogenannten Balken, von der einen Hemisphäre der Großhirnrinde zur anderen gesendet.

Die Forschergruppe um Matthew Larkum vom Exzellenzcluster NeuroCure an der Charité – Universitätsmedizin Berlin und der Humboldt-Universität zu Berlin erforscht Mechanismen im Gehirn, die die Aktivitäten von Neuronen in der Großhirnrinde kontrollieren. In ihrer aktuellen Studie in Zusammenarbeit mit der Universität Bern konzentrierten sich die Neurowissenschaftler dabei auf die Verarbeitung von Tastempfindungen. Hierzu benutzten Larkum und sein Team eine Reihe von Methoden wie beispielsweise intrazelluläre Messungen einzelner Nervenzellen im intakten Gehirn und verschiedene bildgebende Verfahren während der sensorischen Stimulation der Hinterpfote einer Ratte.

Dabei fanden die Forscher jetzt heraus, dass die Reizung der rechten und linken Pfote der Ratte eine relativ langsame, fast halbsekundenlange anhaltende hemmende Wirkung auf die Aktivität der Nervenzellen hat. „Das ist sehr langsam“, stellt Larkum fest. „Normalerweise erfolgt die Signalübertragung um ein Vielfaches schneller. Daher wollten wir wissen, welche Nervenschaltung diesem Mechanismus zugrunde liegt und die zellulären Kommunikationswege identifizieren“, erklärt er weiter.

Dies gelang ihnen mithilfe einer neuen Technologie, der sogenannten Optogenetik, die es ermöglicht spezifische Nerven mit Licht zu stimulieren. So konnten die Forscher zeigen, dass Nervenfasern, die aus der gegenüberliegenden Hemisphäre kommen, eine spezielle Gruppe von lokalen hemmenden Nervenzellen aktivieren. Diese Nervenzellen wiederum aktivieren langsam wirkende Rezeptoren, die zu einer geringeren Aktivität in den anderen Nervenzellen derselben Hemisphäre führen.

MEDICA.de; Quelle: Humboldt-Universität zu Berlin