Ampel im Kopf entscheidet über Reaktion auf Reize

Die Entscheidung, wann das Gehirn auf einen externen Reiz mit der Unterdrückung von Handlungsimpulsen reagiert und wann nicht, hängt ganz massgeblich vom Gleichgewicht zwischen Arealen der Bewegungshemmung und – Erregung im präfrontalen Cortex (PFC) ab.

Zu diesem Schluss kommen Forscher der Universität Freiburg  in ihrer aktuellen Untersuchung

Fünf Unterregionen

Demnach sorgen neuronale Verknüpfungen an der Stirnseite der Großhirnrinde dafür, dass sich das Gehirn bewusst für oder gegen eine Reaktion entscheiden kann. Wie die einzelnen Areale des präfrontalen Cortex in diesem Prozess zusammenwirken und welche jeweilige Rolle ihnen dabei zukommt, war bisher unbekannt.

Das Wissenschftsteam hat die Rolle von fünf Unterregionen des präfrontalen Cortex in der Bewegungsentscheidung identifiziert. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin „Current Biology“ veröffentlicht. Die Studie könnte vor allem für die weitere Erforschung von Erkrankungen mit Impulskontrollstörung von Bedeutung sein.

Versuche mit Ratten

„Die unterschiedlichen Areale des präfrontalen Cortex lassen sich am Beispiel einer Ampel erklären. So sind bestimmte Unterregionen des PFC für die Hemmung von Reizen verantwortlich, andere wiederum für die Reaktionsvorbereitung oder für die Erregung“, so die Freiburger Forscherin Stefanie Hardung. In einem Versuch haben die Fachleute gentechnisch manipulierte Ratten auf reaktives und proaktives Stoppen trainiert.

„Während sich reaktives Stoppen auf Situationen bezieht, in denen ein Tier durch ein externes Signal zum Stoppen aufgefordert wird, entwickelt sich proaktives Stoppen durch eine zielgerichtete subjektive Entscheidung“, erklärt Hardung. Ratten, die einen Hebel festhalten, sollten diesen als Reaktion auf ein Signal loslassen. Ein anderes Signal bedeutete, dass die Tiere den Hebel weiterhin betätigen sollten.

Gehirntellen gezielt ansteuern

Die Optogenetik erlaubte es, gentechnisch manipulierte Gehirnzellen mithilfe von Licht gezielt zu deaktivieren. So konnte das Team bestimmte Unterregionen des PFC der Versuchstiere abschalten und den Einfluss der jeweiligen Regionen auf die Bewegungsentscheidung testen. Die Optogenetik ermöglichte es der Gruppe außerdem, die Ergebnisse direkt mit dem Verhalten des selben Tieres zu vergleichen, wenn alle Areale intakt waren.

Die Deaktivierung bestimmter PFC-Areale veränderte die Leistungsfähigkeit deutlich: Eine Unterdrückung von Gebieten des infralimbischen Cortex oder des orbitofrontalen Cortex behinderte die Fähigkeit der Ratten, auf externe Reize schnell zu reagieren. Wurde dagegen der prälimbische Cortex (PL) deaktiviert, reagierten die Ratten mehrheitlich vorzeitig. Wenn alle Areale intakt waren, beobachteten die Forscher, dass die neuronale Aktivität im PL kurz vor den vorzeitigen Reaktionen bedeutend zurückging.

 

Quelle: pressetext.com
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