Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schaltstelle statt Durchgangsstation: Motorische Steuerung im Hirnstamm

17.10.2012
Die obere Vierhügelplatte, eine neuronale Struktur die das Dach des menschlichen Hirnstamms bildet, ist in die Kontrolle von Hand- und Armbewegungen eingebunden.
Das zeigen Wissenschaftler der Neurologischen Universitätsklinik Tübingen und des Hertie-Instituts für klinische Hirnforschung (HIH) in einer aktuellen Studie, die in der Zeitschrift Journal of Neuroscience erschienen ist. Der Hirnstamm wird vor allem mit basalen, sehr einfachen Funktionen in Verbindung gebracht. Bisher ging man davon aus, dass der Hirnstamm die vom Großhirn kommenden Bewegungsbefehle lediglich weiterleitet. Die jetzt erhobenen Daten zeigen aber, dass es sich um eine wichtige Schaltstation handeln könnte.

Eigentlich sind die Colliculi Superiores (obere Hügelchen) der sogenannten Vierhügelplatte eine der am besten untersuchten Strukturen des Gehirns von Primaten, zu denen auch die Menschen gehören. Bisher ist man davon ausgegangen, dass diese Region des Gehirns einfachste visuelle Eindrücke verarbeitet und schnelle Augenbewegungen steuert.
„Wenn sie im Augenwinkel etwas bemerken und mit einem schnellen Reflex hinschauen dann waren ihre Colliculi Superiores am Werk“ so Dr. Marc Himmelbach, Wissenschaftler am Hertie Institut für Hirnforschung und der Neurologischen Universitätsklinik Tübingen. „Genau gleich funktionieren die Colliculi auch bei vielen Tieren. Für einige Arten ist es sogar der einzige Teil des Gehirns, der Gesehenes verarbeitet.“

Bis vor kurzem dachte man, dass damit die Möglichkeiten dieser Struktur erschöpft sind und alle komplexeren Aufgaben ausschließlich vom Großhirn bestimmt und gesteuert werden. In den letzten Jahren haben jedoch einige Arbeiten über Affen gezeigt, dass mehr dahinter sein könnte, wenn es um diesen Bereich des Hirnstamms geht. So hat eine Arbeitsgruppe in Bochum in den Colliculi von Affen einzelne Neuronen gefunden, die nicht nur bei Augenbewegungen, sondern auch bei Armbewegungen aktiv waren. Eine ungewöhnliche Entdeckung, die zum einen von vielen Forschern angezweifelt wurde, zum anderen nicht einfach auf das bereits etwas anders organisierte Gehirn des Menschen übertragen werden konnte.
Wissenschaftler in Tübingen haben jetzt mit Hilfe der funktionellen Kernspintomographie diese Beobachtungen beim Menschen bestätigt. Funktionelle Messungen so tief im Gehirn sind allerdings mit zahlreichen Problemen behaftet. „Zwei Jahre lang haben wir Vormessungen durchgeführt und unsere Methoden perfektioniert, ohne zu wissen ob es am Ende klappen wird“, so Walter Linzenbold über sein Promotionsprojekt. Am Ende war es dann aber klar: wenn sie Arme und Hände bewegten war bei den menschlichen Probanden genau an den Stellen eine erhöhte Hirnaktivität zu sehen, an denen bei Affen die Neuronen verstärkt feuerten.

Projektleiter Dr. Marc Himmelbach sieht darin vor allem auch ein wichtiges Beispiel für die notwendige Interaktion von human- und tierexperimentellen Methoden in den Neurowissenschaften: „Ohne die Befunde aus den Bochumer Experimenten hätten wir überhaupt nicht gewusst, wo wir eigentlich hinschauen müssen. Wir hätten jahrelang Unmengen von Daten erheben können, ohne irgendetwas zu finden.“
Die Ergebnisse liefern einen wichtigen Baustein für das Verständnis des sensomotorischen Systems des Menschen. „Eigentlich gilt die Verknüpfung von Sensorik und Motorik, von Wahrnehmen und Handeln, inzwischen schon fast als langweiliges und nicht mehr ganz aktuelles Thema in der Hirnforschung. Aber hier sieht man, dass es noch viel unbekanntes Terrain gibt.“ erläutert Marc Himmelbach und betont: „Es wäre vermessen, diese Beobachtungen zum jetzigen Zeitpunkt mit technischen Anwendungen oder der Heilung von Krankheiten zu verbinden. Bedeutend sind diese Beobachtungen, weil sie einerseits bisher geltende Modelle der Bewegungssteuerung infrage stellen und damit einen wichtigen und langfristigen Einfluss auf diesen Forschungsbereich haben könnten. Andererseits zeigen sie, dass Messungen der Hirnfunktion am Hirnstamm des Menschen mit der Kernspintomographie überhaupt zuverlässig möglich sind.“

Originaltitel der Publikation

Signals from the deep: reach-related activity in the human superior colliculus.
Autoren: Walter Linzenbold, Marc Himmelbach
Journalof Neuroscience 2012 Oct 3;32(40):13881-8
doi: 10.1523/JNEUROSCI.0619-12.2012.

Medienkontakt

Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH), Universitätsklinikum Tübingen
Zentrum für Neurologie, Sektion Neuropsychologie
Dr. Marc Himmelbach
Tel. 0 70 71/29-8 76 00
E-Mail: marc.himmelbach@uni-tuebingen.de

Hertie-Institut für klinische Hirnforschung
Leiterin Kommunikation
Silke Jakobi
Telefon: 07071-28 8 88 00
Mail: silke.jakobi@medizin.uni-tuebingen.de
Universitätsklinikum Tübingen
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Dr. Ellen Katz
Telefon: 07071-29 80 112
Mail: ellen.katz@med.uni-tuebingen.de

Dr. Ellen Katz | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de
http://www.medizin.uni-tuebingen.de/Patienten/Kliniken/Neurologie.html
http://www.medizin.uni-tuebingen.de/Patienten/Institute/Hertie_Institut+f%C3%BCr+klinische+Hirnforschung-p-743.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Graphen Nanoflocken: ein neues Instrument für die Präzisionsmedizin
19.08.2019 | Schweizerischer Nationalfonds SNF

nachricht Sind die Darmbakterien die eigentlichen Manager beim Zu- und Abnehmen?
19.08.2019 | Universität Greifswald

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: "Qutrit": Komplexe Quantenteleportation erstmals gelungen

Wissenschaftlern der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und der Universität Wien ist es gemeinsam mit chinesischen Forschern erstmals gelungen, dreidimensionale Quantenzustände zu übertragen. Höherdimensionale Teleportation könnte eine wichtige Rolle in künftigen Quantencomputern spielen.

Was bislang nur eine theoretische Möglichkeit war, haben Forscher der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und der Universität Wien nun erstmals...

Im Focus: Laser für durchdringende Wellen: Forscherteam entwickelt neues Prinzip zur Erzeugung von Terahertz-Strahlung

Der „Landau-Niveau-Laser“ ist ein spannendes Konzept für eine ungewöhnliche Strahlungsquelle. Er hat das Zeug, höchst effizient sogenannte Terahertz-Wellen zu erzeugen, die sich zum Durchleuchten von Materialen und für die künftige Datenübertragung nutzen ließen. Bislang jedoch scheiterten nahezu alle Versuche, einen solchen Laser in die Tat umzusetzen. Auf dem Weg dorthin ist einem internationalen Forscherteam nun ein wichtiger Schritt gelungen: Im Fachmagazin Nature Photonics stellen sie ein Material vor, das Terahertz-Wellen durch das simple Anlegen eines elektrischen Stroms erzeugt. Physiker des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) waren maßgeblich an den Arbeiten beteiligt.

Ebenso wie Licht zählen Terahertz-Wellen zur elektromagnetischen Strahlung. Ihre Frequenzen liegen zwischen denen von Mikrowellen und Infrarotstrahlung. Sowohl...

Im Focus: A miniature stretchable pump for the next generation of soft robots

Soft robots have a distinct advantage over their rigid forebears: they can adapt to complex environments, handle fragile objects and interact safely with humans. Made from silicone, rubber or other stretchable polymers, they are ideal for use in rehabilitation exoskeletons and robotic clothing. Soft bio-inspired robots could one day be deployed to explore remote or dangerous environments.

Most soft robots are actuated by rigid, noisy pumps that push fluids into the machines' moving parts. Because they are connected to these bulky pumps by tubes,...

Im Focus: Crispr-Methode revolutioniert

Forschende der ETH Zürich entwickelten die bekannte Crispr/Cas-Methode weiter. Es ist nun erstmals möglich, Dutzende, wenn nicht Hunderte von Genen in einer Zelle gleichzeitig zu verändern.

Crispr/Cas ist in aller Munde. Mit dieser biotechnologischen Methode lassen sich in Zellen verhältnismässig einfach und schnell einzelne Gene präzise...

Im Focus: Wie schwingen Atome in Graphen-Nanostrukturen?

Innovative neue Technik verschiebt die Grenzen der Nanospektrometrie für Materialdesign

Um das Verhalten von modernen Materialien wie Graphen zu verstehen und für Bauelemente der Nano-, Opto- und Quantentechnologie zu optimieren, ist es...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gedanken rasen zum Erfolg: CYBATHLON BCI Series 2019

16.08.2019 | Veranstaltungen

Impfen – Kleiner Piks mit großer Wirkung

15.08.2019 | Veranstaltungen

Internationale Tagung zur Katalyseforschung in Aachen

14.08.2019 | Veranstaltungen

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

Wie synthetische Zellen schädliche Bakterien bekämpfen

19.08.2019 | Biowissenschaften Chemie

Neuartiger Ventiltrieb spart 20% Treibstoff

19.08.2019 | Energie und Elektrotechnik

Deutschlandweit einziges Chinatron an der Uni Ulm: Wegbereiter des bionischen Baumstamms

19.08.2019 | Biowissenschaften Chemie

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