Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Signale aus der Tiefe des Hirns: Kontrollmodul für Arm- und Handbewegungen entdeckt

22.08.2013
Selbst bei vermeintlich einfachen Bewegungen, wie dem Greifen nach einer Kaffeetasse, müssen viele Gehirnareale in einer Funktionsschleife zusammenarbeiten.

Als Kontrollmodul für Arm- und Handbewegungen fungieren dabei die beiden oberen Hügel der Vierhügelplatte – eine neuronale Struktur, die das Dach des menschlichen Hirnstamms bildet. Das belegt jetzt eine von Tübinger Hirnforschern durchgeführte Studie.

Besonders relevant sind die neuen Forschungsergebnisse mit Blick auf die hohe Dichte von Netzwerken verschiedenster Funktionen im Hirnstamm. Deren Funktionsstörungen sind unter anderem an der Entstehung von Dystonien, einer Gruppe von neurodegenerativen Bewegungsstörungen beteiligt.

Mit Hilfe der funktionellen Kernspintomographie, kurz fMRT, haben die Hirnforscher die oberen Hügel der Vierhügelplatte gesunder Probanden untersucht. Das in Tübingen entwickelte hochsensitive fMRT-Messprotokoll zeigte eindeutige Signale aktiver Neuronen in den Colliculi Superiores, wenn die Probanden eine Armbewegung ausführten. Damit beweisen die Forscher erstmals, dass die oberen Hügel nicht nur Teil der Verarbeitung visueller Reize und Durchgangsstation von Bewegungsbefehlen für die Augen sind. Sie übernehmen auch eine Funktion als Kontrollmodul für die Bewegungen der oberen Gliedmaßen.

Kontrolle von Bewegungsabläufen besser verstehen
„Da die beiden superioren Colliculi auch Grundlage unserer Fähigkeit sind, sich rasch neuen Objekten zuwenden zu können, mussten wir sichergehen, dass wir auch die richtigen Signale erfassen“, beschreibt Professor Uwe Ilg, Forschungsgruppenleiter am Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH), Neurologische Klinik, Universitätsklinikum Tübingen, die Herausforderungen des Versuchsaufbaus. Die Colliculi Superiores „arbeiten“, wie auch zahlreiche andere Hirnareale, kontralateral: Der rechte obere Hügel ist für die visuellen Reize auf der linken Seite des Körpers verantwortlich und der linke Hügel für die entsprechenden Reize im rechten Gesichtsfeld.

In ihrer Versuchsanordnung haben die Forscher deshalb die Teilnehmer angewiesen, nach rechts auf ein Objekt zu blicken und nach links auf ein anderes Objekt zu zeigen. „Somit lösten wir die visuelle Stimulation von der ausgeführten Bewegung. Dadurch gelang es uns, die im fMRT sichtbaren Aktivitätsmuster zu unterscheiden. „Eine solche Präzision hatte man bei fMRT-Messungen im Hirnstamm bisher für unmöglich gehalten“, sagt Dr. Marc Himmelbach, Mitglied im Vorstand des Hertie-Instituts für klinische Hirnforschung (HIH), Neurologische Klinik, Universitätsklinikum Tübingen.

Überdies ist Himmelbach und Ilg damit auch der Transfer von Ergebnissen aus Studien an nicht-humanen Primaten gelungen. Sie zeigten die Kontrollmodul-Funktion bereits beim Makaken. „Mit diesem Brückenschlag vom Tierversuch in die klinische Praxis zeigen wir außerdem, dass in diesem Fall die gleichen Systeme und Verknüpfungen bei Tier und Menschen vorhanden sind“, so Himmelbach.

Bewegungsstörungen als Folge neurodegenerativer Krankheiten
Mit den motorischen Netzwerken des Mittelhirns werden vor allem die Dystonien in Verbindung gebracht. Diese Bewegungsstörungen zeichnen sich durch Fehlhaltungen und verdrehende Bewegungen von Armen, Händen oder anderen Körperteilen aus. Dystonien sind bisher nicht ursächlich behandelbar. Nach Expertenschätzungen sind in Deutschland bis zu 320.000 Menschen durch Dystonien in ihrem täglichen Leben beeinträchtigt. Eine amerikanische Forschergruppe konnte vor kurzem im Tierexperiment zeigen, dass ein Versagen der Verknüpfung zwischen der schwarzen Substanz des Mittelhirns und der Vierhügelplatte zum Auftreten von Dystonien führt. Die Substantia nigra, wie die schwarze Substanz auch genannt wird, ist auch für das Auftreten der Bewegungsstörungen bei Parkinson verantwortlich. „Wir hoffen mit unserer Grundlagenforschung auch neue Anstöße, zum Beispiel für die weitere Entwicklung der tiefen Hirnstimulation zur Behandlung von Dystonien liefern zu können", sagt Himmelbach.
Originaltitel der Publikation
Himmelbach M, Linzenbold W, Ilg UJ (2013) Dissociation of reach-related and visual signals in the human superior colliculus. Neuroimage 82: 61-67.
Pressekontakt bei Rückfragen
Silke Jakobi
Leiterin Kommunikation
HIH Hertie-Institut für klinische Hirnforschung
Zentrum für Neurologie, Universitätsklinikum Tübingen
Otfried-Müller-Str. 27
72076 Tübingen
Tel. 07071/29-88800
Fax 07071/29-4796
silke.jakobi@medizin.uni-tuebingen.de

Silke Jakobi | idw
Weitere Informationen:
http://www.medizin.uni-tuebingen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Neuer Ansatz gegen Gastritis
10.08.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

nachricht Wenn Schimmelpilze das Auge zerstören
10.08.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie