Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Ampel im Gehirn

10.02.2017

Forschungsgruppe liefert neue Einsichten zur Rolle von Teilbereichen des präfrontalen Cortex

Die Entscheidung, wann das Gehirn auf einen externen Reiz mit der Unterdrückung von Handlungsimpulsen reagiert und wann nicht, hängt ganz maßgeblich vom Gleichgewicht zwischen Arealen der Bewegungshemmung und -erregung im präfrontalen Cortex (PFC) ab.


Foto: Michael Veit

Neuronale Verknüpfungen an der Stirnseite der Großhirnrinde sorgen dafür, dass sich das Gehirn bewusst für oder gegen eine Reaktion entscheiden kann. Wie die einzelnen Areale des präfrontalen Cortex in diesem Prozess zusammenwirken und welche jeweilige Rolle ihnen dabei zukommt, war bisher unbekannt.

Ein internationales Team um die Freiburger Forscherin Stefanie Hardung aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Ilka Diester, einem Mitglied des Exzellenzclusters BrainLinks-BrainTools und des Bernstein Center Freiburg, hat jetzt die Rolle von fünf Unterregionen des präfrontalen Cortex in der Bewegungsentscheidung identifiziert. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin „Current Biology“ veröffentlicht. Die Studie könnte vor allem für die weitere Erforschung von Erkrankungen mit Impulskontrollstörung von Bedeutung sein.

„Die unterschiedlichen Areale des präfrontalen Cortex lassen sich am Beispiel einer Ampel erklären“, sagt Stefanie Hardung. „So sind bestimmte Unterregionen des PFC für die Hemmung von Reizen verantwortlich, andere wiederum für die Reaktionsvorbereitung oder für die Erregung.“

In einem Versuch trainierten die Forscherinnen und Forscher gentechnisch manipulierte Ratten auf reaktives und proaktives Stoppen: „Während sich reaktives Stoppen auf Situationen bezieht, in denen ein Tier durch ein externes Signal zum Stoppen aufgefordert wird, entwickelt sich proaktives Stoppen durch eine zielgerichtete subjektive Entscheidung“, so Hardung. Ratten, die einen Hebel festhalten, sollten diesen als Reaktion auf ein Signal loslassen.

Ein anderes Signal bedeutete, dass die Tiere den Hebel weiterhin betätigen sollten. Die Optogenetik erlaubte es der Forschungsgruppe, gentechnisch manipulierte Gehirnzellen mithilfe von Licht gezielt zu deaktivieren. So konnte das Team systematisch bestimmte Unterregionen des PFC der Versuchstiere abschalten und den Einfluss der jeweiligen Regionen auf die Bewegungsentscheidung testen. Die Optogenetik ermöglichte es der Gruppe außerdem, die Ergebnisse direkt mit dem Verhalten desselben Tieres zu vergleichen, wenn alle Areale intakt waren.

Die Deaktivierung bestimmter PFC-Areale veränderte die Leistungsfähigkeit deutlich: Eine Unterdrückung von Gebieten des infralimbischen Cortex (IL) oder des orbitofrontalen Cortex (OFC) behinderte die Fähigkeit der Ratten, auf externe Reize schnell zu reagieren. Wurde dagegen der prälimbische Cortex (PL) deaktiviert, reagierten die Ratten mehrheitlich vorzeitig. Wenn alle Areale intakt waren, beobachteten die Forscher mithilfe elektrophysiologischer Messmethoden, dass die neuronale Aktivität im PL kurz vor den vorzeitigen Reaktionen bedeutend zurückging.

Die Erkenntnisse der Forscher stützen die Annahme, dass der infralimbische und der prälimbische Cortex in der Steuerung proaktiver Bewegung als Reaktion auf externe Reize sowie der orbitofrontale Cortex in der Kontrolle von reaktivem Verhalten die Rolle von Gegenspielern einnehmen. Daher könnte ihre Studie als Ausgangspunkt für neue Ansätze in der Erforschung von Impulskontrollstörungen wie der Aufmerksamkeits-Defizit-Hyperaktivitäts-Störung (ADHS) oder Zwangsstörungen dienen.

„Die Optogenetik ist für die Versuchstiere weniger belastend als chirurgische oder pharmakologische Eingriffe“, erklärt Hartung. „Sie erlaubt es uns, unterschiedliche Hirnareale schnell und reversibel zu deaktivieren, ohne die Vernetzungen und Schaltungen zu beeinträchtigen. Daher bietet sich unser Tiermodell besonders an, um Impulskontrollstörungen zu erforschen.“

Kontakt:
Michael Veit
Bernstein Center Freiburg
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-9322
E-Mail: michael.veit@bcf.uni-freiburg.de

Levin Sottru
Exzellenzcluster BrainLinks-BrainTools
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-67721
E-Mail: sottru@blbt.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Gut vorbereitet ist halb verdaut
16.11.2018 | Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung

nachricht Übergangsmetallkomplexe: Gemischt geht's besser
16.11.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Im Focus: A Chip with Blood Vessels

Biochips have been developed at TU Wien (Vienna), on which tissue can be produced and examined. This allows supplying the tissue with different substances in a very controlled way.

Cultivating human cells in the Petri dish is not a big challenge today. Producing artificial tissue, however, permeated by fine blood vessels, is a much more...

Im Focus: Optimierung von Legierungswerkstoffen: Diffusionsvorgänge in Nanoteilchen entschlüsselt

Ein Forschungsteam der TU Graz entdeckt atomar ablaufende Prozesse, die neue Ansätze zur Verbesserung von Materialeigenschaften liefern.

Aluminiumlegierungen verfügen über einzigartige Materialeigenschaften und sind unverzichtbare Werkstoffe im Flugzeugbau sowie in der Weltraumtechnik.

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

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

Gut vorbereitet ist halb verdaut

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Emulsionen masschneidern

15.11.2018 | Materialwissenschaften

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