Artikelaktionen

Sie sind hier: Startseite / Aktuelles / Forschungsnews / Starke Magnetwellen machen das Gehirn offen für Neues

Starke Magnetwellen machen das Gehirn offen für Neues

Neue Studie von Dirk Jancke erschienen in PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)

Jancke_2018

Optische Bildgebung TMS-induzierter Plastizität, (co) Jancke, RUB.

Egal ob wir Musik hören, einen Gegenstand anfassen oder die Umgebung erkunden, unser Gehirn erzeugt unsere Sinnes-eindrücke in Form komplexer Aktivitätsmuster. Dabei werden auf frühen Verarbeitungsstufen bestimmte Charakteristiken dieser Sinnes-eindrücke in Form sogenannter kortikaler Karten abgebildet. Sehen wir uns beispielsweise ein Haus an, werden dessen Umrisse und Kanten nach verschiedenen Orientierungen sortiert und an benachbarten Orten in der Sehrinde des Gehirns abgebildet. Kortikale Karten sind jedoch nicht starr festgelegt, sondern plastisch, d.h. sie können durch Lernvorgänge umorganisiert, Teilbereiche verkleinert oder vergrößert werden, um neuronale Verarbeitungs-prozesse adaptiv und effizient zu regulieren.

Gehirnbereiche können gezielt gehemmt oder aktiviert werden

Neben Sehen, Fühlen und Hören können auch nicht-sensorische externe Stimulationsreize wie beispielsweise die transkranielle Magnetstimulation (TMS) einen Einfluss auf kortikale Karten 
haben. Bei dieser nichtinvasiven schmerzfreien Methode wird eine Magnetspule über dem Kopf positioniert. Starke Magnetwellen wirken dann auf bestimmte Gehirnbereiche, wodurch diese gezielt gehemmt oder aktiviert werden können. Das ermöglicht eine Reorganisation der Verbindungen zwischen Nervenzellen und kann für verschiedene Therapien von Nutzen sein – so wird TMS unter anderem zur Behandlung verschiedener Erkrankungen des Gehirns wie Depressionen, Epilepsie, Amplyopie (Schwachsichtigkeit) oder nach Schlaganfällen eingesetzt.
Was während einer TMS auf der Ebene zellulärer Netzwerke abläuft, ist jedoch schwer zu untersuchen; das starke Magnetfeld überlagert die Signale anderer Methoden, mit denen ForscherInnen die Wirkung der TMS aufklären könnten. Messverfahren mit hoher zeitlicher Auflösung wie das EEG werden beispielsweise durch den Magnetpuls gestört.

Nervenzellen antworten nach Stimulation variabler

ForscherInnen um Dirk Jancke vom Optical Imaging Lab der Ruhr-Universität Bochum konnten nun mit Hilfe spannungsab-hängiger Farbstoffe zeigen, wie starke Magnetfelder auf die Verschaltung von Nervenzellen wirken. Für die Studie verwendeten die ForscherInnen hochfrequente TMS und verglichen, wie die Neuronen vor und nach der Stimulation auf Bildreize reagierten. Das Ergebnis: Nach der Magnetstimulation antworteten sie variabler. „Man könnte sagen, die Nervenzellen waren nach der TMS-Behandlung für eine Weile unentschlossener und damit offen für neue Aufgaben“, veranschaulicht Dirk Jancke. „Die Behandlung öffnet so ein Zeitfenster für plastische Veränderungen.“

Die ForscherInnen untersuchten zudem die Auswirkungen eines passiven visuellen Trainings im Anschluss an die Behandlung. Eine nur 20-minütige Stimulation mit Bildreizen einer bestimmten Kantenorientierung führte dazu, dass sich jene Gehirnbereiche vergrößerten, deren Zellen bevorzugt auf die präsentierte Kanten-orientierung reagierten. „Die Karte in der Sehrinde hat sich innerhalb kurzer Zeit dem neuen Informationsgehalt der visuellen Sti-mulation angepasst“, erklärt Jancke. „Das gezielte Anstoßen von sensorischen oder motorischen Lernvorgängen nach Anwendung von TMS könnte daher ein möglicher Ansatz für therapeutische Maßnahmen und auch für bestimmte Formen sensomotorischen Trainings sein.“ /njs
Modifiziert nach Pressemitteilung der Ruhr Universität Bochum, RUB

>> vollständige Pressemitteilung RUB

Publikation

Vladislav Kozyrev, Robert Staadt, Ulf Eysel, Dirk Jancke: TMS-induced neuronal plasticity enables targeted remodeling of visual cortical maps, in: PNAS, 2018, DOI: 10.1073/pnas.1802798115

>> zur Publikation