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 Neue Erkenntnisse zur Schlaganfall-Rehabilitation: Entspannung besser als Laufbandtraining?
19.09.2019 | Universität Greifswald

nachricht Forscher entwickeln "Landkarte" für Krebswachstum
19.09.2019 | Universität Leipzig

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: 'Nanochains' could increase battery capacity, cut charging time

How long the battery of your phone or computer lasts depends on how many lithium ions can be stored in the battery's negative electrode material. If the battery runs out of these ions, it can't generate an electrical current to run a device and ultimately fails.

Materials with a higher lithium ion storage capacity are either too heavy or the wrong shape to replace graphite, the electrode material currently used in...

Im Focus: Nervenzellen feuern Hirntumorzellen zum Wachstum an

Heidelberger Wissenschaftler und Ärzte beschreiben aktuell im Fachjournal „Nature“, wie Nervenzellen des Gehirns mit aggressiven Glioblastomen in Verbindung treten und so das Tumorwachstum fördern / Mechanismus der Tumor-Aktivierung liefert Ansatzpunkte für klinische Studien

Nervenzellen geben ihre Signale über Synapsen – feine Zellausläufer mit Kontaktknöpfchen, die der nächsten Nervenzelle aufliegen – untereinander weiter....

Im Focus: Stevens team closes in on 'holy grail' of room temperature quantum computing chips

Photons interact on chip-based system with unprecedented efficiency

To process information, photons must interact. However, these tiny packets of light want nothing to do with each other, each passing by without altering the...

Im Focus: Happy hour für die zeitaufgelöste Kristallographie

Ein Forschungsteam vom Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD), der Universität Hamburg und dem European Molecular Biology Laboratory (EMBL) hat eine neue Methode entwickelt, um Biomoleküle bei der Arbeit zu beobachten. Sie macht es bedeutend einfacher, enzymatische Reaktionen auszulösen, da hierzu ein Cocktail aus kleinen Flüssigkeitsmengen und Proteinkristallen angewandt wird. Ab dem Zeitpunkt des Mischens werden die Proteinstrukturen in definierten Abständen bestimmt. Mit der dadurch entstehenden Zeitraffersequenz können nun die Bewegungen der biologischen Moleküle abgebildet werden.

Die Funktionen von Biomolekülen werden nicht nur durch ihre molekularen Strukturen, sondern auch durch deren Veränderungen bestimmt. Mittels der...

Im Focus: Happy hour for time-resolved crystallography

Researchers from the Department of Atomically Resolved Dynamics of the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD) at the Center for Free-Electron Laser Science in Hamburg, the University of Hamburg and the European Molecular Biology Laboratory (EMBL) outstation in the city have developed a new method to watch biomolecules at work. This method dramatically simplifies starting enzymatic reactions by mixing a cocktail of small amounts of liquids with protein crystals. Determination of the protein structures at different times after mixing can be assembled into a time-lapse sequence that shows the molecular foundations of biology.

The functions of biomolecules are determined by their motions and structural changes. Yet it is a formidable challenge to understand these dynamic motions.

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

92. Neurologie-Kongress: Mehr als 6500 Neurologen in Stuttgart erwartet

20.09.2019 | Veranstaltungen

Frische Ideen zur Mobilität von morgen

20.09.2019 | Veranstaltungen

Thermodynamik – Energien der Zukunft

19.09.2019 | Veranstaltungen

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

Ferroelektrizität verbessert Perowskit-Solarzellen

20.09.2019 | Energie und Elektrotechnik

HD-Mikroskopie in Millisekunden

20.09.2019 | Biowissenschaften Chemie

Kinobilder aus lebenden Zellen: Forscherteam aus Jena und Bielefeld 
verbessert superauflösende Mikroskopie

20.09.2019 | Medizintechnik

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