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    Vor allem Nervenzellen im Kortex, die Reize aus der Umwelt wahrnehmen, sind unterschiedlich aktiv: Geht ein Reiz ein, reagieren manche Neurone stärker als ihre Nachbarzellen.

     

Nervenzellen reagieren unterschiedlich aktiv

Manche Nervenzellen sind aktiver als andere, auch wenn sie direkt nebeneinander liegen und sich im Aufbau nicht unterscheiden. Die besonders aktiven Nervenzellen im berührungssensitiven Kortex zeichnen sich nach aktuellen Forschungsbefunden bei Mäusen dadurch aus, dass sie nicht nur spezifische Informationen vom Ventralen Posteromedialen Kern (VPM) erhalten, sondern auch auf das breite Wahrnehmungsfeld des Posteromedialen Kern (POm) zurückgreifen können.

Vor allem Nervenzellen im Kortex, die Reize aus der Umwelt wahrnehmen, sind unterschiedlich aktiv: Geht ein Reiz ein, reagieren manche Neurone stärker als ihre Nachbarzellen. Der Ursache sind Dr. Jean-Sébastien Jouhanneau und Dr. James Poulet vom Max-Delbrück-Centrum
(MDC) Berlin Buch auf den Grund gegangen. Sie konnten nachweisen, dass die aktiveren Nervenzellen im berührungssensitiven Hirnareal auf ein breiteres Wahrnehmungsfeld reagieren und vermutlich eine besonders wichtige Rolle für unsere Sinneseindrücke spielen.

Bei ihren Untersuchungen stimulierten die Forscher die Tasthaare von Mäusen und analysierten die Aktivität von zwei Nervenzellen gleichzeitig. Aktive Zellen sind dabei gekennzeichnet durch eine hohe Konzentration des Proteins cFos, das sich durch die Koppelung mit Grün fluoreszierendem Protein (GFP) darstellen lässt.

Zunächst stimulierten die Berliner Wissenschaftler nur ein einzelnes zentrales Tasthaar. Überraschenderweise zeigten sich dabei keine Unterschiede zwischen den getesteten Nervenzellen. Wurden hingegen mit Hilfe eines kurzen Luftstoßes viele Tasthaare gleichzeitig gereizt, reagierte die GFP-markierte Nervenzelle deutlich eher und stärker. Offenbar zeichnen sich die aktiveren Nervenzellen also dadurch aus, dass sie auf ein breiteres Wahrnehmungsfeld ansprechen, so die Vermutung der Forscher.

Die Ursache des Phänomens: Bei Mäusen werden Signale von den Tasthaaren in zwei Bereichen des Thalamus verarbeitet, dem sogenannten Ventralen Posteromedialen Kern (VPM) und dem Posteromedialen Kern (POm). Mit Hilfe einer optogenetischen Methode untersuchte das Team um Dr. James Poulet, welcher dieser Kerne für die verstärkte Reaktion bestimmter Nervenzellen verantwortlich ist. Durch Lichtimpulse im Gehirn konnten die Forscher die Thalamuskerne gezielt aktivieren und so selektiv einen Informationsfluss durch einen der beiden Kerne vortäuschen. Wurde dabei der VPM aktiviert, reagierten beide Typen von Nervenzellen gleich stark. Sie verhielten sich also genauso wie bei der Reizung nur eines einzelnen Tasthaars. Diese spezifische Reaktion wird somit offenbar durch den VPM vermittelt.

Der POm dagegen sorgte – ebenso wie die Stimulation mehrerer Tasthaare – für ein stärkeres und schnelleres Ansprechen der GFP-markierten Nervenzellen. Vom POm bekannt ist, dass
er ein breites Wahrnehmungsfeld abdeckt und die Signale an weit verteilte Bereiche im Großhirn übermittelt. Die besonders aktiven Nervenzellen im berührungssensitiven Kortex erhalten somit nicht nur spezifische Informationen vom VPM, sondern können auch auf das breite Wahrnehmungsfeld des POm zurückgreifen.

Diese parallele Verarbeitung von spezifischen und großflächigen Reizinformationen durch separate Gruppen von Nervenzellen könnte ein grundlegender Mechanismus sensorischer Wahrnehmung sein. Möglicherweise sind die aktiveren Nervenzellen dabei besonders wichtig für die Wahrnehmung.

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