Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schrittmacher für den Schlaf - das Großhirn

09.08.2007
Kieler und Lübecker Forscher belegen das Zusammenspiel von Hirnregionen im Schlaf

Der Thalamus, ein Teil des Zwischenhirns, wird oft als "Tor zum Bewusstsein" bezeichnet, da er von der Außenwelt kommende Sinnesreize filtert und zum Großhirn weiterleitet. Ein Computermodell, das die Auswirkungen von Schwingungen der Großhirnrinde während des Schlafes auf den Thalamus simuliert, haben jetzt die Kieler Physiker Jörg Mayer, Professor Heinz Georg Schuster und Dr. Jens Christian Claussen und der Lübecker Neurowissenschaftler Matthias Mölle zusammen entwickelt. Klinische Messungen in Lübeck bestätigen, dass die Großhirnrinde im Schlaf als Taktgeber für den Thalamus arbeitet.

Der Arbeitsgruppe gelang es, den Mechanismus zu identifizieren, der die thalamischen Schwingungen steuert. "Dies könnte in Zukunft ermöglichen, Schlaf durch äußere Signale besser zu beeinflussen", meint Professor Heinz Georg Schuster. Die Studie erscheint morgen (10.08.07) in der Fachzeitschrift Physical Review Letters.

Das typische Muster thalamischer Aktivität während der Anfangsphasen des Schlafes sind so genannte Schlafspindeln, eine Folge von Wellen mit einer Frequenz von zirka 13 Hertz, die rund 1 Sekunde anhalten, die durch ruhige Perioden von etwa 4 Sekunden getrennt sind. Diese Schwingung bewirkt, dass die eingehende Information gefiltert wird. Schlafspindeln werden beim Menschen mit EEG (Elektroenzephalografie) gemessen. Wie voran gegangene Messungen an Tieren und EEG-Analysen zeigen, werden diese Schlafspindeln nicht selbstständig vom Thalamus generiert. Sie entstehen vielmehr im Wechselspiel von Großhirnrinde und Thalamus, dem thalamokortischen System.

"In unserer Arbeit zeigen wir an einem Computermodell des thalamokortischen Systems, dass sich viele experimentelle Beobachtungen reproduzieren lassen, wenn man annimmt, dass die Großhirnrinde im Schlaf der Taktgeber thalamischer Schwingungen ist", erklärt der Hauptautor Jörg Mayer vom Institut für Theoretische Physik und Astrophysik an der Uni Kiel. Das experimentell beobachtete gleichzeitige Auftreten der Schlafspindeln in weiten Teilen des Thalamus wird durch die Kopplung der Großhirnrinde an den Thalamus getaktet. Dies unterscheidet sich fundamental vom Wachsein: Da nämlich leitet der Thalamus die eingehende Information an die Großhirnrinde weiter. Im Schlaf ist nun die Großhirnrinde dominierend und schaltet weite Teile des Thalamus gleich, was zu einer starken Verminderung des Informationsflusses durch den Thalamus führt.

In dem Kieler Modell wurden reale EEG-Daten der Großhirnrinde an ein Computermodell des Thalamus gekoppelt, und somit konnte die Reaktion des künstlichen Thalamus mit gemessenen thalamischen EEG-Daten verglichen werden. Die Reaktion ist dieselbe.

Die Arbeit ist ein Ergebnis des fachübergreifenden Sonderforschungsbereiches (SFB) 654 "Plastizität und Schlaf" der Universitäten Kiel und Lübeck. Darin werden die Mechanismen untersucht, durch die Schlaf die Gedächtnisbildung verstärkt. Darauf aufbauend sollen schlafmedizinische Strategien entwickelt werden, um Erkrankungen besser behandeln zu können, bei denen Störungen der Gedächtnisbildung vorliegen, zum Beispiel bei schizophrenen oder Epilepsie-Patienten. Sprecher des SFB ist Professor Jan Born, Direktor des Instituts für Neuroendokrinologie der Universität zu Lübeck.

Kontakt:
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Institut für Theoretische Physik und Astrophysik
Jörg Mayer, Tel: 0431/880-4097, Fax: 0431/880-4094
e-mail: mayer@theo-physik.uni-kiel.de

Susanne Schuck | idw
Weitere Informationen:
http://prl.aps.org/
http://www.uni-kiel.de/download/pm/2007/2007-061-1.jpg

Weitere Berichte zu: Großhirnrinde Schlafspindel Thalamus

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neue Harmonien in der Optoelektronik
21.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen
20.07.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Im Focus: Das Proton präzise gewogen

Wie schwer ist ein Proton? Auf dem Weg zur möglichst exakten Kenntnis dieser fundamentalen Konstanten ist jetzt Wissenschaftlern aus Deutschland und Japan ein wichtiger Schritt gelungen. Mit Präzisionsmessungen an einem einzelnen Proton konnten sie nicht nur die Genauigkeit um einen Faktor drei verbessern, sondern auch den bisherigen Wert korrigieren.

Die Masse eines einzelnen Protons noch genauer zu bestimmen – das machen die Physiker um Klaus Blaum und Sven Sturm vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

Technologietag der Fraunhofer-Allianz Big Data: Know-how für die Industrie 4.0

18.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Pharmakologie - Im Strom der Bläschen

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Verbesserung des mobilen Internetzugangs der Zukunft

21.07.2017 | Informationstechnologie

Blutstammzellen reagieren selbst auf schwere Infektionen

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie