Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zusammenspiel von Gehirnrhythmen koordiniert die Kommunikation der Nervenzellen

24.04.2014

Obwohl wir uns dessen nur selten bewusst sind, beruhen schon einfachste Bewegungen unseres Körpers wie das Heben einer Hand auf der komplexen Kommunikation zahlreicher verteilter Hirnregionen. Neuere Befunde legen nahe, dass die rhythmische elektrische Aktivität von Nervenzellen wesentlich für diese Kommunikationsprozesse ist. Jedoch ist die genaue Funktion verschiedener Hirnrhythmen und ihrer Wechselwirkungen bislang weitestgehend unbekannt.

Dr. Constantin von Nicolai und Dr. Markus Siegel vom Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN) der Universität Tübingen haben in einer neuen Studie, die aktuell im 'Journal of Neurosience' publiziert wird, neue Erkenntnisse zu diesen Fragen gewonnen.

Gemeinsam mit Kollegen aus Hamburg und Oxford untersuchten die Tübinger Wissenschaftler die Kopplung verschiedener Hirnrhythmen zwischen der Hirnrinde und dem Striatum. Das Corpus striatum („Streifenkörper“) ist als Teil der sogenannten Basalganglien eine in der Tiefe des Gehirns liegende Struktur des motorischen Systems, die eine wichtige Rolle für die Generierung von Körperbewegungen spielt.

Um den Zusammenhang zwischen Bewegungen und Hirnrhythmen besser zu verstehen, untersuchten von Nicolai und Kollegen die neuronale Aktivität unter Bewegung auf einem Laufband. Die Wissenschaftler fanden zwei prominente Hirnrhythmen – einen langsamen und einen schnellen –, die beide von der Laufgeschwindigkeit abhingen.

Diese Rhythmen traten nicht isoliert voneinander auf, sondern zeigten ein charakteristisches Interaktionsmuster: Die Phase der langsamen Rhythmen, also der genaue Zeitpunkt im Aktivitätszyklus, modulierte die Stärke schneller Rhythmen durch eine sogenannte Phasen-Amplituden-Kopplung. Zudem waren die langsamen Rhythmen zwischen der Hirnrinde und dem Striatum präzise synchronisiert. Die Tübinger Wissenschaftler konnten zeigen, dass diese beiden Prozesse zusammen Pulse von schnellen Rhythmen zwischen den Hirnregionen koordinieren.

Diese Ergebnisse zeigen einen neuen grundlegenden Mechanismus auf, wie verschiedene Hirnrhythmen für die Kommunikation zwischen Hirnregionen zusammenarbeiten können. Langsame Hirnrhythmen synchronisieren die Aktivität von Hirnregionen auf einer globalen Skala, während schnelle Rhythmen wichtig für die lokale Informationsverarbeitung sind. Die Koordinierung schneller Rhythmen zwischen Hirnregionen durch langsame Rhythmen könnte also der Integration von lokalen und globalen Informationsverarbeitungsprozessen dienen.

Die Ergebnisse von von Nicolai und Kollegen leisten auch einen Beitrag zum besseren Verständnis von Erkrankungen des Gehirns. So spielen Veränderungen von Hirnrhythmen wahrscheinlich auch eine Rolle bei verschiedenen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen, wie etwa dem Morbus Parkinson. Tatsächlich treten Störungen der von den Tübinger Wissenschaftlern untersuchten Interaktionen zwischen Gehirnrinde und Striatum auch bei der Parkinsonerkrankung auf. Die Studie liefert wichtige Hinweise für ein besseres Verständnis solcher komplexer Krankheitsmuster.

Publikation:
von Nicolai C, Engler G, Sharott A, Engel AK, Moll CK and Siegel M: Corticostriatal Coordination through Coherent Phase-Amplitude Coupling. Journal of Neuroscience 34(17):5938-5948, April 23, 2014.

Kontakt:
Dr. Constantin von Nicolai
Universität Tübingen
Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN)
Otfried-Müller-Str. 25 ∙ 72076 Tübingen
Telefon: +49 7071 29-88817
E-Mail: constantin.von-nicolai[at]cin.uni-tuebingen.de

Dr. Karl Guido Rijkhoek | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht
18.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Pflanzen können drei Eltern haben
18.10.2017 | Universität Bremen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

18.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik