Neues Verständnis der Basalganglien: Präzise Steuerung von Bewegungen durch neuronale Signale

BASEL / LONDON (IT BOLTWISE) – Eine neue Studie der Universität Basel und des Friedrich Miescher Instituts für Biomedizinische Forschung hat das Verständnis der Basalganglien und ihrer Rolle bei der Bewegungssteuerung revolutioniert.

Die jüngsten Erkenntnisse aus der Forschung an der Universität Basel werfen ein neues Licht auf die Funktion der Basalganglien im Gehirn. Diese tief im Gehirn liegende Region, die lange Zeit als eine Art Bremse für Bewegungen galt, zeigt nun ein viel dynamischeres Verhalten. Die Studie, die in der renommierten Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, zeigt, dass Neuronen in der Substantia Nigra pars reticulata (SNr) nicht nur Bewegungen initiieren, sondern auch mit erstaunlicher Präzision unterdrücken können.

Die Forscher fanden heraus, dass die SNr-Neuronen je nach Bewegungsphase, wie Greifen oder Zurückziehen, ihre Aktivität dynamisch erhöhen oder verringern. Diese Signale wirken wie ein fein abgestimmtes Verkehrsleitsystem, das komplexe Verhaltensweisen durch präzise getimte Kombinationen von ‘Go’- und ‘Stop’-Anweisungen ermöglicht. Diese Entdeckung könnte die Behandlung von Bewegungsstörungen wie Parkinson revolutionieren, bei denen dieses Gleichgewicht gestört ist.

Traditionell wurde angenommen, dass die Basalganglien hauptsächlich als Bremse fungieren, die motorische Zentren im Gehirn kontinuierlich hemmt und nur kurzzeitig freigibt, wenn eine Bewegung erlaubt ist. Doch die neue Forschung zeigt, dass diese Sichtweise zu kurz greift, insbesondere bei komplexen Bewegungen, die koordinierte Aktionen der Arme und Hände erfordern.

Die Forscher um Professor Silvia Arber haben in Versuchen mit Mäusen gezeigt, dass spezifische Neuronen in den Basalganglien hochpräzise Entscheidungen darüber treffen, wann eine spezifische Bewegung erlaubt und wann sie aktiv gestoppt werden soll. Diese dynamischen Signale lizenzieren das Timing von Bewegungen und ermöglichen so eine feingliedrige Bewegungssteuerung.

Durch den Einsatz von Optogenetik konnten die Forscher zeigen, dass die Aktivierung dieser Neuronen das Verhalten blockiert, was ihre kontrollierende Rolle deutlich macht. Selbst kleinste Bewegungsänderungen wurden von präzisen Anpassungen in der SNr-Signalgebung begleitet, was auf ein hochspezifisches, bewegungsbasiertes Codierungssystem hinweist.

Die Implikationen dieser Forschung sind weitreichend. In Störungen wie Parkinson oder Chorea, bei denen dieses empfindliche Gleichgewicht gestört ist, könnten gezielte Behandlungen entwickelt werden, die auf die präzisen Timing-Mechanismen der motorischen Kontrolle abzielen. Dies könnte die Lebensqualität der Betroffenen erheblich verbessern.

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