Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn die Gehirnhälften gegeneinander spielen

24.02.2012
Berner Neurowissenschaftler haben herausgefunden, wie die beiden Hirnhälften Reize durch Berührungen untereinander abstimmen – und auch gegenseitig unterdrücken.
Das kann für Schlaganfall-Patienten ein neuer Therapieansatz sein.
Reize durch Berührungen werden im Körper über Nervenbahnen zum Gehirn weitergeleitet – und kreuzen sich dabei: Werden wir an der rechten Hand berührt, löst dies eine Aktivität in der linken Gehirnhälfte aus.

Dennoch müssen die beiden Hirnhälften ihre Wahrnehmung abstimmen – und die Signale stets der anderen Hirnhälfte mitteilen. Sie tun dies über den sogenannten Balken, eine breite Nervenbahn, die beide Hirnhälften miteinander verbindet.

Dabei werden nicht nur aktivierende, sondern auch hemmende Signale vermittelt: Soll sich etwa nur die linke Hand bewegen, wird die Aktivität in der linken Hirnhälfte unterdrückt, damit sich nicht auch die rechte Hand mitbewegt. Durch eine gegenseitige Unterdrückung halten die Gehirnhälften ihre Aktivität im Gleichgewicht – ähnlich dem gleichzeitigen Drücken von Gas- und Bremspedal.

Wie dieser Unterdrückungs-Mechanismus auf zellulärer Ebene funktioniert, war bislang unbekannt. Eine Forschergruppe unter der Leitung von Prof. Matthew Larkum vom Institut für Physiologie der Universität Bern, des Inselspitals Bern und der Berliner Humboldt-Universität konnte ihn nun entschlüsseln. Die Erkenntnisse sind grundlegend für zahlreiche Interaktionen zwischen den Hirnhälften und könnten zum Beispiel bei der Behandlung von Schlaganfällen von Bedeutung sein. Die Studie wird heute im Journal «Science» publiziert.

Die Wahrnehmung besser verstehen

Mit verschiedenen Techniken untersuchten die Forschenden die Signalübermittlung von Nervenzellen im Gehirn einer Ratte, nachdem sie deren Hinterpfote stimuliert hatten. Wenn die rechte und linke Hinterpfote gleichzeitig stimuliert wurden, kam es zu einer Unterdrückung der Zellaktivität von bis zu einer halben Sekunde in beiden Hirnhälften. «Dieser Schaltmechanismus der Nervenzellen hilft uns, einige Rätsel in der Signalübermittlung im Gehirn zu lösen», sagt Larkum.

Für die Untersuchung nutzten die Forschenden einen neue Technologie, die sogenannte Optogenentik, die Optik und Genetik verbindet. Damit konnten sie genetisch veränderte Zellen mit Licht stimulieren und so den Signalweg zwischen den Hirnhälften präzise verfolgen. Die Ergebnisse lassen etwa das «Neglect-Syndrom» besser verstehen: Bei diesem Phänomen nehmen Patienten nach einem Schlaganfall nur noch die eine Hälfte ihres Körpers wahr. Dies hängt mit einer gestörten Signalübermittlung im Gehirn zusammen – eine Gehirnhälfte ist «hyperaktiv», weil sie von der anderen nicht mehr wie gewohnt unterdrückt wird.

Erfolg von Grundlagen- und klinischer Forschung

Eine Forschergruppe der Abteilung für kognitive und restorative Neurologie am Inselspital hat Neglect-Patienten untersucht und festgestellt, dass starke Magnetfelder in der Nähe des Kopfes die Symptome verringern. In einer Zusammenarbeit mit den Autoren dieser Studie konnten die Forschenden am Inselspital zeigen, dass eine magnetische Stimulation von Rattenhirnen denselben zellulären Unterdrückungs-Mechanismus auslöst wie bei der gleichzeitigen Stimulation beider Hinterpfoten.

«Diese Nervenschaltungen und damit das Zusammenspiel zwischen den Hirnhälften zu verstehen, ermöglicht unter anderem eine gezieltere und effektivere Behandlung von Schlaganfallpatienten», erklärt Larkum. Die Erkenntnisse aus der Studie sind laut den Forschenden weitreichend, da sie auf verschiedene kognitive Fähigkeiten und Krankheiten anwendbar sind, die mit der Kommunikation beider Hirnhälften zusammenhängen. «Unsere Studie zeigt auch wie wichtig es ist, Grundlagenforschung und klinische Forschung zu verbinden – eine Aufgabe, die die Universität Bern und das Inselspital zusammen sehr gut lösen.»

Bibliographische Angaben: Lucy M. Palmer, Jan M. Schulz, Sean C. Murphy, Debora Ledergerber, Masanori Murayama, Matthew E. Larkum: The Cellular Basis of GABAB-Mediated Interhemispheric Inhibition, Science in Press.

Nathalie Matter | Universität Bern
Weitere Informationen:
http://www.unibe.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Neue Therapieansätze bei RET-Fusion - Zwei neue Inhibitoren gegen Treibermutation
26.06.2017 | Uniklinik Köln

nachricht Bei Notfällen wie Herzinfarkt und Schlaganfall immer den Notruf 112 wählen: Jede Minute zählt!
22.06.2017 | Deutsche Herzstiftung e.V./Deutsche Stiftung für Herzforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mainzer Physiker gewinnen neue Erkenntnisse über Nanosysteme mit kugelförmigen Einschränkungen

27.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wave Trophy 2017: Doppelsieg für die beiden Teams von Phoenix Contact

27.06.2017 | Unternehmensmeldung

Warnsystem KATWARN startet international vernetzten Betrieb

27.06.2017 | Informationstechnologie