Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was transkranielle Magnetstimulation im Gehirn bewirkt

05.06.2018

Neue Erkenntnisse, wie transkranielle Magnetstimulation (TMS) auf Verschaltungen von Nervenzellen wirkt, haben Forscher der Ruhr-Universität Bochum gewonnen. Sie nutzten fluoreszierende Farbstoffe, die Auskunft über die Aktivität von Nervenzellen geben. Am Beispiel von kortikalen Karten zeigten sie im Tiermodell, dass TMS-Stimulation Nervenzellverbindungen in der Sehrinde des Gehirns empfänglicher für Reorganisationsprozesse macht. TMS wird zur Therapie verschiedener Erkrankungen des Gehirns wie Depressionen, Alzheimer oder Schizophrenie angewandt; die genaue Wirkweise ist bislang jedoch wenig erforscht.

Die aktuellen Ergebnisse beschreibt ein Team um Privatdozent Dr. Dirk Jancke vom Bochumer Optical Imaging Lab in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, kurz PNAS, vom 4. Juni 2018.


Dirk Jancke ist Leiter des Optical Imaging Lab an der RUB

© RUB, Kramer

Auswirkung auf kortikale Karten in der Sehrinde untersucht

Das Team untersuchte, wie sich eine TMS-Stimulation auf sogenannte Orientierungskarten im visuellen Teil des Gehirns auswirkt. Diese Karten sind zum Teil genetisch festgelegt, aber auch durch die Interaktion mit der Umwelt geprägt.

Die Sehrinde enthält zum Beispiel eine kortikale Karte für Reize mit kontrastreichen Kanten bestimmter Orientierungen, die gewöhnlich die Grenzen von Objekten markieren. Bestimmte Zellen antworten bevorzugt auf Reize mit einer bestimmten Orientierung, wobei ähnliche Winkel in nebeneinanderliegenden Hirnbereichen verarbeitet werden.

Für die Studie verwendeten die Forscher hochfrequente TMS und verglichen, wie Nervenzellen vorher und nachher auf Bildreize mit einer bestimmten Kantenorientierung reagierten. Das Ergebnis: Die Nervenzellen antworteten nach der Magnetstimulation variabler; die Präferenz für einen bestimmten Winkel war also nicht mehr so stark ausgeprägt wie vor der TMS.

„Man könnte sagen, die Nervenzellen waren nach der TMS-Behandlung für eine Weile unentschlossener und damit offen für neue Aufgaben“, veranschaulicht Dirk Jancke. „Die Behandlung öffnet so ein Zeitfenster für plastische Prozesse.“

Kurzes visuelles Training verändert Karten

Speziell analysierte das Team, wie sich ein passives visuelles Training nach einer TMS-Behandlung auswirkt. Eine nur 20-minütige Stimulation mit Bildreizen einer bestimmten Kantenorientierung führte dazu, dass sich die Gehirnbereiche vergrößerten, deren Zellen bevorzugt auf den präsentierten Kantenwinkel reagieren. „Die Karte in der Sehrinde hat sich innerhalb kurzer Zeit dem neuen Informationsgehalt der visuellen Stimulation angepasst“, sagt Jancke.

„Ein solches Verfahren, also ein gezieltes sensorisches oder motorisches Training nach Anwendung von TMS, könnte daher ein möglicher Ansatz für therapeutische Maßnahmen und auch für bestimmte Formen sensomotorischen Trainings sein“, erklärt Dirk Jancke.

Wirkweise der Methode schwer zu untersuchen

Die transkranielle Magnetstimulation ist ein nicht invasives und schmerzfreies Verfahren, bei dem eine Magnetspule über dem Kopf positioniert wird. Der gewählte Gehirnbereich kann dann über Magnetwellen gezielt gehemmt oder aktiviert werden.

Bislang ist wenig über die Wirkung des Verfahrens auf Zellebene bekannt, weil das starke Magnetfeld der TMS die Signale anderer Methoden überlagert, mit denen Forscher die Auswirkungen der TMS beobachten könnten. Messverfahren mit hoher zeitlicher Auflösung wie das EEG werden durch den Magnetpuls gestört. Andere Verfahren, wie die funktionelle Kernspintomografie, sind zudem nicht schnell genug und haben eine zu geringe räumliche Auflösung.

Um die Gehirnaktivität nach TMS-Anwendung zu messen, nutzt Janckes Team spannungsabhängige Farbstoffe. Diese werden in den Membranen der Nervenzellen verankert. Wird die Zelle erregt, fluoreszieren die Moleküle. Lichtsignale geben somit Aufschluss über die Aktivität von Zellen.

Förderung

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die Arbeiten im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 874 (Teilprojekt A2, Eysel/Jancke), der sich seit 2010 an der Ruhr-Universität Bochum der Frage widmet, wie Sinneseindrücke im Gehirn verarbeitet werden. Außerdem wurde die Studie durch die German-Israeli Project Cooperation (DIP, JA 945/3-1, SL 185/1-1), das Schwerpunktprogramm (SPP) 1665 (JA 945/4-1) und durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt.

Originalveröffentlichung

Vladislav Kozyrev, Robert Staadt, Ulf Eysel, Dirk Jancke: TMS-induced neuronal plasticity enables targeted remodeling of visual cortical maps, in: PNAS, 2018, DOI: 10.1073/pnas.1802798115

Pressekontakt

Privatdozent Dr. Dirk Jancke
Optical Imaging Lab
Institut für Neuroinformatik
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 27845
E-Mail: dirk.jancke@.rub.de

Text: Judith Merkelt-Jedamzik, Julia Weiler

Dr. Julia Weiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Darmbakterien das Herzinfarktrisiko beeinflussen
10.12.2018 | Berliner Institut für Gesundheitsforschung / Berlin Institute of Health (BIH)

nachricht Neues über ein Pflanzenhormon
07.12.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Neue Methode verpasst Mikroskop einen Auflösungsschub

Verspiegelte Objektträger ermöglichen jetzt deutlich schärfere Bilder / 20fach bessere Auflösung als ein gewöhnliches Lichtmikroskop - Zwei Forschungsteams der Universität Würzburg haben dem Hochleistungs-Lichtmikroskop einen Auflösungsschub verpasst. Dazu bedampften sie den Glasträger, auf dem das beobachtete Objekt liegt, mit maßgeschneiderten biokompatiblen Nanoschichten, die einen „Spiegeleffekt“ bewirken. Mit dieser einfachen Methode konnten sie die Bildauflösung signifikant erhöhen und einzelne Molekülkomplexe auflösen, die sich mit einem normalen Lichtmikroskop nicht abbilden lassen. Die Studie wurde in der NATURE Zeitschrift „Light: Science and Applications“ veröffentlicht.

Die Schärfe von Lichtmikroskopen ist aus physikalischen Gründen begrenzt: Strukturen, die näher beieinander liegen als 0,2 tausendstel Millimeter, verschwimmen...

Im Focus: Supercomputer ohne Abwärme

Konstanzer Physiker eröffnen die Möglichkeit, Supraleiter zur Informationsübertragung einzusetzen

Konventionell betrachtet sind Magnetismus und der widerstandsfreie Fluss elektrischen Stroms („Supraleitung“) konkurrierende Phänomene, die nicht zusammen in...

Im Focus: Drei Nervenzellen reichen, um eine Fliege zu steuern

Uns wirft so schnell nichts um. Eine Fruchtfliege kann dagegen schon ein kleiner Windstoß vom Kurs abbringen. Drei große Nervenzellen in jeder Hälfte des Fliegenhirns reichen jedoch aus, um die Fliege mit Hilfe visueller Signale wieder auf Kurs zu bringen.

Bewegen wir uns vorwärts, zieht die Umwelt in die entgegengesetzte Richtung an unseren Augen vorbei. Drehen wir uns, verschiebt sich das Bild der Umwelt im...

Im Focus: Researchers develop method to transfer entire 2D circuits to any smooth surface

What if a sensor sensing a thing could be part of the thing itself? Rice University engineers believe they have a two-dimensional solution to do just that.

Rice engineers led by materials scientists Pulickel Ajayan and Jun Lou have developed a method to make atom-flat sensors that seamlessly integrate with devices...

Im Focus: Drei Komponenten auf einem Chip

Wissenschaftlern der Universität Stuttgart und des Karlsruher Institutes für Technologie (KIT gelingt wichtige Weiterentwicklung auf dem Weg zum Quantencomputer

Quantencomputer sollen bestimmte Rechenprobleme einmal sehr viel schneller lösen können als ein klassischer Computer. Einer der vielversprechendsten Ansätze...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Eine Norm für die Reinheitsbestimmung aller Medizinprodukte

10.12.2018 | Veranstaltungen

Fachforum über intelligente Datenanalyse

10.12.2018 | Veranstaltungen

Plastics Economy Investor Forum: Treffpunkt für Innovationen

10.12.2018 | Veranstaltungen

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

Klein und vielseitig: Schlüsselorganismen im marinen Stickstoffkreislauf nutzen Cyanat und Harnstoff

10.12.2018 | Studien Analysen

Ungesundes Sitzen vermeiden: Stuhl erkennt Sitzposition und motiviert zur Änderung der Körperhaltung

10.12.2018 | Energie und Elektrotechnik

Eine Norm für die Reinheitsbestimmung aller Medizinprodukte

10.12.2018 | Veranstaltungsnachrichten

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