• vom 04.12.2017, 16:44 Uhr

Mensch


Hirnforschung

Die Zeitgeber im Gehirn




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  • Einen Ball fangen, im Auto bremsen: Die Nervenzellen geben den richtigen Zeitpunkt vor.

Wien. (est) Ob wir im Auto Gas geben oder bremsen, ein Musikstück auf dem Klavier spielen oder einen Ball fangen - es kommt auf den richtigen Zeitpunkt an. Das Gehirn steuert das Timing und kontrolliert, welche Bewegung wir wann machen.

Bisher gingen Neuroforscher davon aus, dass unser Denkorgan dabei einem inneren Schrittmacher folgt, der die Zeit wie eine übergeordnete Uhr einhält. Wissenschafter des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in der US-Stadt Boston sind anderer Ansicht. Sie haben entdeckt, dass die einzelnen Nervenzellen den richtigen Zeitpunkt vorgeben. Je nachdem, was wie schnell zu tun ist, erhöhen oder senken sie die Geschwindigkeit ihrer Handlungsbefehle, berichten die Forschenden im Fachjournal "Nature Neuroscience". "Das Timing ist ein äußerst aktiver Prozess im Gehirn", erläutert Studienleiter Mehrdad Jazayeri vom Institut für Hirnforschung des MIT: "Unser Gehirn wartet nicht, bis ein großer zentraler Taktgeber Kommandos erteilt. Solche Modelle passen nicht gut zu dessen Flexibilität. Zudem ist fraglich, warum eine zentrale Uhr ständig am Laufen sein sollte, wo doch nicht alle Aktivitäten zeitkritisch sind."


Neuronen dehnen die Zeit
Jazayeri und seine Kollegen postulieren, dass jene Gehirnareale, die zeitkritische Handlungen koordinieren, das Timing selbst steuern. Das Forschungsteam hat an Labortieren die Aktivität in drei Gehirnregionen gemessen, die für Kognition, Bewegungsablauf und Sinnessignale zuständig sind.

Die Tiere mussten Aufgaben in Abständen von 850 oder 1500 Millisekunden wiederholen. Es zeichnete sich ein komplexes Muster neuronaler Aktivitäten innerhalb dieser Zeitintervalle ab. Manche Neuronen feuerten schneller, andere langsamer, manche wiederum schwankten. Alle Nervenzellen pendelten allerdings ihre Geschwindigkeit letztlich auf das Intervall der zu erfüllenden Aufgaben ein. Zu jeder Zeit waren die Neuronen in der Lage, schneller oder langsamer zu agieren.

Damit eine Handlung ausgeführt werden kann, muss das gesamte System einen bestimmten Zustand erreichen. Die Neuronen folgen dazu immer demselben Ablauf. Musste die Aufgabe jedoch langsam erledigt werden, wurde der Ablauf "gedehnt" und die Neuronen nahmen sich mehr Zeit, um das Endstadium zu erreichen. War das Intervall kürzer, sammelten sie sich schneller. Nur im Thalamus, der Sinnessignale weiterleitet, feuerten die Neuronen einfach mehr Signale ab, wenn die Intervalle kürzer wurden. Möglicherweise habe der Thalamus eine Art übegeordnete Funktion, indem er die Hirnrinde über die Intervalle informiert, schreibt Jazayeri.

Als Nächstes wollen er und sein Team ergründen, wie Erwartungshaltungen den Umgang mit Intervallen im Gehirn beeinflussen.




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Dokument erstellt am 2017-12-04 16:47:03



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