Neurowissenschaft Gehirne haben Taktgefühl

Bei Krankheiten wie Autismus oder Schizophrenie sind die Gehirne nicht nur sprichwörtlich aus dem Takt gekommen
Bei Krankheiten wie Autismus oder Schizophrenie sind die Gehirne nicht nur sprichwörtlich aus dem Takt gekommen
© Colourbox
Auch Gehirne sollten nicht aus dem Takt kommen: Neue Forschungen haben ergeben, dass Gehirnzellen in einem bestimmten Rhythmus am besten arbeiten. Bei Krankheiten wie Autismus scheint dieser verloren.

Gehirnzellen arbeiten in einem bestimmten Rhythmus am besten. Bei Krankheiten wie Schizophrenie und Autismus werden Informationen zwar aufgenommen, aber nicht richtig verarbeitet. In beiden Fällen schwingen die Nervenzellen nicht im richtigen Rhythmus, wie Karl Deisseroth von der Universität in Stanford und seine Kollegen herausgefunden haben. Ihre Ergebnisse, die vermuten lassen, dass Menschen mit Schizophrenie, Autismus oder Depressionen nicht nur sprichwörtlich aus dem Takt geraten sind, veröffentlichen sie diese Woche in den Fachmagazinen "Nature" und "Science".

In Versuchen mit Mäusen konnten die Wissenschaftler die sogenannten Gammawellen gezielt einstellen. Dabei veränderte sich die Leistung des Gehirns beim Verarbeiten von Informationen, wie die Forscher im Fachmagazin "Nature" berichten. Gammawellen erscheinen beim Messen von Hirnströmen immer dann, wenn sich die Probanden stark konzentrieren oder lernen. Für ihre Entstehung sei eine bestimmte Art von Neuronen verantwortlich, die das Protein Parvalbumin erzeuge, konnten die Forscher zeigen. Die Wissenschaftler entwickelten dazu eine Technik, mit der sie einzelne Zellen genetisch verändern und mit Licht stimulieren können. Regten sie auf diese Weise bei Experimenten mit Mäusen die Parvalbumin-Neuronen an, produzierten diese Gammawellen. Hemmten die Forscher die Zellen hingegen, so unterdrückten diese die Wellen. "Das ist der erste wirkliche Nachweis, dass diese Neuronen tatsächlich an der Erzeugung von Gammawellen beteiligt sind", sagte Deisseroth.

Einfluss auf die Informationsverarbeitung

Der Wissenschaftler und sein Team konnten auch sehen, dass das Zusammenspiel der Neuronen und Gammawellen einen erheblichen Einfluss auf die Geschwindigkeit des Informationsflusses hat. Die Schwingungen sollen vor allem bei der Informationsübertragung zwischen verschiedenen Zelltypen im Gehirn eine wichtige Rolle spielen. Wichtig könnte diese Entdeckung im Zusammenhang mit der Tatsache werden, dass bei Autisten die Gammawellen eine andere Intensität aufweisen, während bei Schizophrenie zu wenig Parvalbumin-Neuronen vorhanden sind.

In weiteren Versuchen, über die Deisseroth und Kollegen in der Online-Ausgabe von "Science" berichten, kontrollierten die Wissenschaftler die Schwingungen von Neuronen, die den Botenstoff Dopamin freisetzen. Dabei nutzen die Forscher ebenfalls die Technik, mit der sie Neuronen im Gehirn von Mäusen genetisch verändern und mit Licht stimulieren können.

Für das Experiment wurden die Mäuse in eine Box mit drei Räumen gesetzt. Zu Beginn der Untersuchung favorisierte keines der Tiere einen bestimmten Raum. Wurden jedoch die genetisch veränderten Neuronen hochfrequenten Lichtimpulsen ausgesetzt, kehrten die Mäuse bevorzugt in den Raum zurück, in dem dies geschehen war. Die Wissenschaftler um Deisseroth schlossen daraus, dass das Befeuern der Dopamin erzeugenden Neuronen mit hochfrequenten Lichtimpulsen mit stärkerem Belohnungslernen korreliert. "Wir haben verschiedene Rhythmen getestet und herausgefunden, dass langsamere Schwingungen sehr viel weniger effektiv waren, wohingegen hochfrequente Rhythmen einen starken Belohnungseffekt hervorriefen", sagte Deisseroth. Die Arbeitsweise dieser Dopamin erzeugenden Neuronen besser zu verstehen, könnte den Wissenschaftlern zufolge unter anderem für die Behandlung von Depressionen von Bedeutung sein.

DDP/lea DDP

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