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Narkose ändert die neuronale Choreographie

Auch während einer tiefen Anästhesie bleiben Nervenzellen hochaktiv, wie Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin zeigen konnten. Die Zellen ändern aber in der Narkose augenscheinlich ihren Arbeitsmodus.

Neurone arbeiten den aktuellen Befunden zufolge unter einer Anästhesie synchron und reagieren unerwartet empfindlich auf Umweltreize. Das hat das Forscherteam um Dr. Mazahir T. Hasan vom Exzellenzcluster NeuroCure an der Charité gemeinsam mit Kollegen am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung Heidelberg gezeigt.

Die Wissenschaftler haben die Gehirnaktivität von Mäusen visualisiert und im wachen, bewussten Zustand und unter Anästhesie verglichen. „Wir haben ein Fluoreszenzprotein eingesetzt, das elektrische Signale in Lichtsignale umwandelt. Die Anzahl und die durchschnittliche Höhe der Entladungen sowie die Synchronizität der Nervenzellen im Netzwerk konnten so aufgezeigt werden“, berichtet Dr. Hasan.

Das Ergebnis: Das Bewusstsein basiert nicht einfach auf der Anzahl aktiver Nervenzellen im Kortex. Es scheint vielmehr von den Feinheiten, wie diese miteinander kommunizieren, abzuhängen und davon, wie sie ihr Verhalten gegeneinander kontrastieren können. Denn während die Nervenzellen des Kortex im wachen Zustand in komplexen Mustern zu unterschiedlichen Zeiten aufleuchten, ist unter einer Anästhesie zu beobachten, dass sie gleichzeitig und gleichartig aktiv sind. „Entgegen der plausiblen Annahme, das Gehirn sei unter Anästhesie nicht aktiv, verändert es lediglich die Art und Weise zu arbeiten. Die Stärke der Nervenzellentladungen ändert sich laut unserer Studie dabei nicht“, so Erstautor Thomas Lissek, Neurobiologe in Heidelberg.

Nicht erwartet worden war ferner die Beobachtung, dass Nervenzellen unter Anästhesie sensibler als im wachen Zustand auf Reize aus der Umwelt reagieren. „Das ist eine überraschende Beobachtung, da eine Anästhesie insbesondere verwendet wird, um Schmerz- und Umweltreize während einer Operation einzudämmen“, so Thomas Lissek. Eine Hirnregion, die normalerweise für Tastinformation zuständig ist, reagierte seinen Angaben zufolge sogar auf akustische Reize.

Die neuen Einblicke in die Aktivitätsmuster der Neurone geben Hinweise, welche zellulären Parameter mit Bewusstsein und Bewusstseinsverlust verbunden sind. Zusammen mit weiteren Fortschritten bei der Messung neuronaler Aktivität bei Menschen könnten sie dazu beitragen, die Diagnostik beispielsweise bei Komapatienten oder Patienten mit Locked-In-Syndrom zu optimieren. Davon abgesehen demonstriert die aktuelle Studie erstmals, dass es möglich ist, visuell identifizierbare neuronale Netzwerke über einen Zeitraum von mehreren Wochen zu beobachten, um die Effekte von Anästhesie weiter zu untersuchen.

Zu dieser Mitteilung gibt es Abbildungen unter: https://idw-online.de/de/image281253

Originalpublikation: Thomas Lissek, Horst A. Obenhaus, Désirée A. W. Ditzel, Takeharu Nagai, Atsushi Miyawaki, Rolf Sprengel, and Mazahir T. Hasan. General Anesthetic Conditions Induce Network Synchrony and Disrupt Sensory Processing in the Cortex. Frontiers in Cellular Neuroscience. 2016; 10: 64. doi: 10.3389/fncel.2016.00064.

Kontakt:
Dr. Mazahir Hasan
Exzellenzcluster NeuroCure
Charité – Universitätsmedizin Berlin
t: +49 30 450 539 175
E-Mail: mazahir.hasan@charite.de

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