Nervenzellen gemeinsam außer Takt

7. August 2014
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Manchmal ist man sich unsicher, ob man eine alltägliche Routine wie immer erledigt hat oder nicht. Das Gehirn hat einen bestimmten Mechanismus, mit dem es Abläufe von räumlichen Ereignissen speichert. Einen Teil dieses Mechanismus konnten Forscher nun erklären.

Die Wissenschaftler um Professor Richard Kempter vom Bernstein Zentrum Berlin und der Humboldt-Universität zu Berlin sagten mit einem Computermodell voraus, wie einige Nervenzellen bestimmte Neuronen in anderen Hirnregionen anregen, in einem speziellen Rhythmus zu feuern.

Um zu beobachten, wie der Takt zustande kommt, simulierten die Forscher das Verhalten von Nervenzellen in den verschiedenen Hirnbereichen am Computer. Das Ergebnis ihres Modells: Der Rhythmus kann von einer Region an die nächste weitergeleitet werden und muss nicht einzeln in den jeweiligen Bereichen entstehen. „Räumliche Sequenzen, wie Wegstrecken, werden im sogenannten Hippocampus verarbeitet“, erklärt Jorge Jaramillo, Erstautor der Studie. Der Hippocampus hat für das explizite Gedächtnis (Fakten, Ereignisse, Sequenzen) entscheidende Bedeutung. Hier wurden Neurone gefunden, die für das sogenannte „Ortfeld“ zuständig sind: Sie feuern, wenn wir uns an einer bestimmten Stelle im Raum befinden.

„Wenn wir die gesamten Hirnströme mittels Elektroenzephalographie (EEG) messen, sieht man im Hippocampus ganz typische Aktivitätsschwingungen, auch Theta-Rhythmus genannt.“ Nervenzellen, die gerade aktiv räumliche Informationen kodieren, feuern zeitlich versetzt zu dem Rhythmus. Durch entsteht ein komplexes räumlich-zeitliches Muster von elektrischer Aktivität im Gehirn, das eine bedeutende Rolle für das Speichern von räumlichen Informationen hat. Der phasenverschobene Rhythmus ist in verschiedenen Unterregionen des Hippocampus beobachtet worden – bislang war unklar, wie er in den einzelnen Bereichen entsteht. „Letztendlich können wir mit dem Wissen auch andere, nicht räumliche Gedächtnisformen verstehen, da sich die Grundprinzipien ähneln “, sagt Jaramillo.

Originalpublikation:

Modeling Inheritance of Phase Precession in the Hippocampal Formation
Jorge Jaramillo et al.; The Journal of Neuroscience, doi: 10.1523/JNEUROSCI.5136-13.2014; 2014

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Medizin, Neurologie

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