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 Die neue Achillesferse von Blutkrebs
22.05.2018 | Ludwig Boltzmann Gesellschaft

nachricht Schnelltests für genauere Diagnose bei Hirntumoren
17.05.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

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: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Im Focus: Achema 2018: Neues Kamerasystem überwacht Destillation und hilft beim Energiesparen

Um chemische Gemische in ihre Einzelbestandteile aufzutrennen, ist in der Industrie die energieaufwendige Destillation gängig, etwa bei der Raffinerie von Rohöl. Forscher der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) entwickeln ein Kamerasystem, das diesen Prozess überwacht. Dabei misst es, ob es zu einer starken Tropfenbildung kommt, was sich negativ auf die Trennung der Komponenten auswirken kann. Die Technik könnte hier künftig automatisch gegensteuern, wenn sich Messwerte ändern. So ließe sich auch Energie einsparen. Auf der Prozesstechnik-Messe Achema in Frankfurt stellen sie die Technik vom 11. bis 15. Juni am Forschungsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Halle 9.2, Stand A86a) vor.

Bei der Destillation werden Flüssigkeiten durch Verdampfen und darauffolgende Kondensation des Dampfes in ihre Bestandteile getrennt. Ein bekanntes Beispiel...

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rotierende Rugbybälle unter den massereichsten Galaxien

23.05.2018 | Physik Astronomie

Invasive Quallen: Strömungen als Ausbreitungsmotor

23.05.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie

23.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics