Spezifische Trigger- und Endaktivität von Gehirnzellen
Forscher haben entdeckt, dass bestimmte Neuronen im Gehirn den Beginn und das Ende neuronaler Aktivität signalisieren, wenn wir neue Bewegungs- oder Verhaltensmuster lernen.
Darüber hinaus stellten sie fest, dass diese Gehirnaktivität für das Lernen und Ausführen neuartiger Aktionssequenzen wesentlich ist - eine Aktivität, die bei Patienten mit Erkrankungen wie Parkinson oder Huntington häufig beeinträchtigt wird.
Das Verhalten von Tieren, einschließlich unseres eigenen, ist sehr komplex und wird oft als eine Folge bestimmter Aktionen oder Bewegungen angesehen, von denen jede einen präzisen Start- und Stoppschritt aufweist.
Dies zeigt sich in einer Vielzahl von Fähigkeiten, von der Flucht vor einem Raubtier bis zum Klavierspielen. In allen gibt es einen ersten Schritt und einen, der das Ende signalisiert.
In dieser neuesten Arbeit untersuchten die Forscher die Rolle bestimmter Gehirnschaltungen in den Basalganglien in diesem Prozess.
Sie untersuchten das Striatum, seinen dopaminergen Input (Dopamin-produzierende Neuronen, die in das Striatum hineinragen) und seinen Output zur Substantia nigra, einem weiteren Bereich in den Basalganglien, und stellten fest, dass beide eine wesentliche Rolle bei der Initiierung und Beendigung von Neuem spielen erlernte Verhaltenssequenzen.
Sie stellten fest, dass, wenn Mäuse lernen, eine bestimmte Verhaltenssequenz auszuführen, eine bestimmte neuronale Aktivität in diesen Gehirnkreisläufen auftritt und die Initiations- und Terminierungsschritte signalisiert.
Interessanterweise sind dies die Schaltkreise, die bei Patienten mit Parkinson- und Huntington-Krankheit degenerieren, die sowohl beim Sequenzlernen als auch bei der Einleitung und Beendigung freiwilliger Bewegungen Beeinträchtigungen aufweisen.
Darüber hinaus konnten die Forscher diese Schaltkreise bei Mäusen genetisch manipulieren und zeigten, dass dies zu Defiziten beim Sequenzlernen der Mäuse führt - wiederum ein Merkmal, das bei menschlichen Patienten mit Basalganglienstörungen gemeinsam ist.
Laut dem Forscher Rui Costa aus Portugal sind die Auswirkungen dieser Ergebnisse:
„Für die Ausführung erlernter Fähigkeiten wie Klavierspielen oder Autofahren ist es wichtig zu wissen, wann jeder bestimmte Bewegungsablauf gestartet und gestoppt werden muss. Wir haben die neuronalen Schaltkreise gefunden, die an der Initiierung und Beendigung von Aktionssequenzen beteiligt sind das sind gelernt.
"Dies kann von besonderer Bedeutung für Patienten sein, die an der Huntington- und Parkinson-Krankheit leiden, aber auch für Menschen, die an anderen Störungen wie Zwang leiden."
Der Co-Forscher Xin Jun vom Nationalen Institut für Alkoholmissbrauch und Alkoholismus der National Institutes of Health (USA) fügt hinzu: „Diese Start / Stopp-Aktivität tritt während des Lernens auf und stört genetisch stark das Lernen neuer Aktionssequenzen.
"Diese Ergebnisse könnten einen möglichen Einblick in den Mechanismus geben, der den bei Parkinson- und Huntington-Patienten beobachteten Störungen des Sequenzlernens und der Ausführung zugrunde liegt, die Basalganglien-Neuronen verloren haben, die für die Erzeugung von Initiations- und Terminierungsaktivität in ihrem Gehirn wichtig sein können."
Quelle: Instituto Gulbenkian de Ciencia
