• Gehirnrhythmen koordinieren die Kommunikation der Nervenzellen

    Aktuelle Befunde deuten an, dass die rhythmische elektrische Aktivität von Nervenzellen die komplexe Kommunikation verschiedener Hirnregionen bei Bewegungen steuert.

     

Gehirnrhythmen koordinieren die Kommunikation der Nervenzellen

Den Zusammenhang zwischen Bewegungsprozessen und Hirnrhythmen haben Dr. Constantin von Nicolai und Dr. Markus Siegel vom Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN) der Universität Tübingen anhand der neuronalen Aktivität bei der Bewegung auf einem Laufband unter die Lupe genommen. Gemeinsam mit Kollegen aus Hamburg und Oxford untersuchten die Tübinger Wissenschaftler die Kopplung verschiedener Hirnrhythmen zwischen der Hirnrinde und dem Striatum.

 

Es zeigten sich bei den Untersuchungen zwei prominente Hirnrhythmen mit direkter Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit. Die beiden Rhythmen – ein langsamer und ein schneller Hirnrhythmus - treten nicht isoliert voneinander auf, sondern haben ein charakteristisches Interaktionsmuster: Die Phase der langsamen Rhythmen moduliert die Stärke schneller Rhythmen durch eine sogenannte Phasen-Amplituden-Kopplung. Zudem sind die langsamen Rhythmen zwischen der Hirnrinde und dem Striatum präzise synchronisiert. Zusammengenommen scheinen die beiden Prozesse, so die Tübinger Wissenschaftler, die Pulse schneller Rhythmen zwischen den Hirnregionen zu koordinieren.

 

Die Befunde lassen einen grundlegenden Mechanismus vermuten, mit dem verschiedene Hirnrhythmen bei der Kommunikation zwischen Hirnregionen interagieren können. Langsame Hirnrhythmen synchronisieren dabei offenbar die Aktivität von Hirnregionen auf einer globalen Skala, während schnelle Rhythmen wichtig für die lokale Informationsverarbeitung sind, berichten Nicolai und Kollegen, deren Studie im „Journal of Neuroscience“ publiziert wird. Die Koordinierung schneller Rhythmen zwischen Hirnregionen durch langsame Rhythmen könnte demnach der Integration von lokalen und globalen Informationsverarbeitungsprozessen dienen.

 

Die Untersuchungsergebnisse können möglicherweise, so die Forscher, zu einem besseren Krankheitsverständnis neurologischer Erkrankungen wie beispielsweise dem Morbus Parkinson beitragen. Denn Störungen der von den Tübinger Wissenschaftlern untersuchten Interaktionen zwischen Gehirnrinde und Striatum treten nach ihren Angaben auch bei der Parkinsonerkrankung auf.