Warum evolutionär alte Hirnareale wichtig sind: RUB-Wissenschaftler untersuchen Augenreflex

Hirnstrukturen, die sich früh in der Evolution entwickelten, führen bei Neugeborenen Funktionen aus, die später die Großhirnrinde übernimmt. Neue Hinweise für diese Theorie hat ein Forscherteam der RUB im visuellen System von Affen gefunden. Die Wissenschaftler untersuchten einen Bewegungsreflex der Augen, den so genannten optokinetischen Nystagmus. Sie stellten fest, dass zunächst Kerne im Hirnstamm diesen Reflex steuern und erst später Signale der Großhirnrinde (Neokortex) hinzukommen. PD Dr. Claudia Distler-Hoffmann vom Lehrstuhl für Allgemeine Zoologie und Neurobiologie und Prof. Dr. Klaus-Peter Hoffmann vom Lehrstuhl für Tierphysiologie berichten im Journal of Neuroscience.

Warum der Neokortex Hilfe braucht

Um sensomotorische Funktionen (z.B. Augenbewegungen) zu steuern, besitzt das erwachsene Gehirn verschiedene Strukturen im Neokortex, dem evolutionär jüngsten Teil des Großhirns. „Das wirft die Frage auf, warum ältere Strukturen im Hirnstamm nicht ganz die Funktionen verloren haben, die auch der Neokortex steuern kann“, so Hoffmann. Der Neokortex von Primaten ist zu Beginn des Lebens jedoch nicht voll funktionsfähig und kann den optokinetischen Nystagmus daher nicht kontrollieren. „Das ist höchstwahrscheinlich auch beim Menschen so“, sagt Distler-Hoffmann. Trotzdem funktioniert dieser Reflex direkt nach der Geburt.

Erst Hirnstamm, dann Hirnrinde

Die Forscher untersuchten, welche Informationen den optokinetischen Nystagmus in den ersten Wochen nach der Geburt kontrollieren. In den ersten beiden Wochen wird der Reflex von Signalen der Netzhaut gesteuert, die zu zwei Kernen des Hirnstamms weitergeleitet werden. Erst im Lauf des ersten Lebensmonats übernimmt der Neocortex das Kommando. Der Reflex, den die Forscher auf Verhaltensebene beobachten, ist unter Hirnstamm- und Neokortexkontrolle beinahe identisch. Er tritt z.B. auf, wenn man eine bewegte Szene beobachtet. Zunächst folgen die Augen der vorbeiziehenden Szene, dann bewegen sie sich schnell in die entgegengesetzte Richtung in ihre Ausgangsposition zurück. Der Reflex ist auch die Grundlage für die langsamen Augenfolgebewegungen, mit denen Affen und Menschen bewegte Objekte „im Blick“ behalten.

Fehlentwicklungen des Sehsystems frühzeitig erkennen

Der optokinetische Nystagmus verändert sich auf Verhaltensebene, wenn sich das Sehsystem nicht normal entwickelt. Linsenfehler, Hornhauttrübung und Schielen beeinflussen den Reflex. „Diese Erkenntnisse aus der Forschung mit Primaten sind wichtig, um Fehlentwicklungen des Sehsystems bei Neugeborenen und Kleinkindern frühzeitig zu erkennen und zu behandeln“, erklärt Distler-Hoffmann.

Titelaufnahme

C. Distler, K.-P. Hoffmann (2011): Visual pathway for the optokinetic reflex in infant macaque monkeys, Journal of Neuroscience, doi: 10.1523/JNEUROSCI.4302-11.2011

Weitere Informationen

PD. Dr. Claudia Distler-Hoffmann, Fakultät für Biologie und Biotechnologie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel.: 0234/32-24365

claudia.distler@rub.de

Redaktion
Dr. Julia Weiler