Hjerneregioner kan koble seg sammen igjen
Tübingen-forskere har for første gang demonstrert at vidt distribuerte nervenettverk i hjernen fundamentalt kan omorganiseres etter behov.
Ved å eksperimentelt stimulere nerveceller i hippocampus, kunne forskere fra Max Planck Institute for Biological Cybernetics i Tübingen for første gang vise at aktiviteten til store områder av hjernen kan endres på lang sikt. Ved å kombinere funksjonell magnetisk resonansavbildning med mikrostimulering og elektrofysiologi, kunne de følge hvordan store populasjoner av nevroner kobles sammen igjen i rotteforhjernen. Dette hjerneområdet er aktivt når vi husker noe eller orienterer oss. Kunnskapen er det første eksperimentelle beviset på at store deler av hjernen endres når læringsprosesser finner sted. (Current Biology, 10. mars 2009)
Forskere kaller egenskapen til synapser, nerveceller eller hele hjerneområder for å endre seg avhengig av deres bruk nevronal plastisitet. Det er en elementær mekanisme for lærings- og minneprosesser. Hebbs læringsregel (1949) forklarer allerede dette fenomenet i nevronale nettverk med delte synapser: Hvis en nervecelle A stimulerer en nervecelle B kontinuerlig og gjentatte ganger, ifølge postulatet til psykologen Donald Olding Hebb, endres synapsen i en slik en måte at signaloverføringen blir mer effektiv. Dette øker membranpotensialet i mottakernevronet. Denne læringsprosessen, som kan vare fra noen få minutter til et helt liv, har blitt forsket intensivt på i hippocampus.
Et stort antall studier har siden vist at hippocampus er viktig for hukommelse og romlig orientering hos dyr og mennesker. I likhet med hjernebarken består hippocampus av millioner av nevroner forbundet med synapser. Nervecellene kommuniserer med hverandre ved hjelp av såkalte «aksjonspotensialer»: elektriske impulser som overføres fra avsender til mottakercelle. Dersom disse aksjonspotensialene opptrer hyppigere, raskere eller på en bedre koordinert måte, kan signaloverføringen mellom cellene forsterkes, den såkalte langsiktige potensering (LTP - langsiktig potensering)
kom: Overføringen av signalet blir da permanent forsterket. Mekanismen for denne forsterkningen anses å være grunnlaget for læring.
Selv om effektene av langsiktig potensering innenfor hippocampus har vært kjent i lang tid, var det tidligere uklart hvordan synaptiske endringer i denne strukturen kan påvirke aktiviteten til hele nevronnettverk, som kortikale nettverk, utenfor hippocampus. Forskerne ledet av Nikos Logothetis, direktør ved Max Planck Institute for Biological Cybernetics, har nå systematisk forsket på dette for første gang. Det som er spesielt med undersøkelsen deres er kombinasjonen av ulike metoder: Mens magnetresonanstomografien gir bilder av blodstrømmen i hjernen og derfor er et indirekte mål på aktiviteten til store nervenettverk, måler elektroder i hjernen direkte aksjonspotensialene. og dermed styrken til nerveledningen. Det ble vist at etter eksperimentell stimulering ble økningen i stimulusoverføring generert på denne måten beholdt. "Vi var i stand til å demonstrere langsiktig omorganisering i nevrale nettverk på grunn av endret aktivitet ved synapsene," sa Dr. Santiago-kanalene. Endringene ble reflektert i bedre kommunikasjon mellom halvkulene og i en styrking av kretsløp i det limbiske systemet og i hjernebarken. Mens hjernebarken er ansvarlig for blant annet sensorisk persepsjon og bevegelse, behandler det limbiske systemet følelser og er i fellesskap ansvarlig for utviklingen av drivadferd.
opprinnelige utgivelsen
Santiago Canals, Michael Beyerlein, Hellmut Merkle & Nikos K. Logothetis: Functional MRI Evidence for LTP-Induced Neural Network Reorganization. Current Biology (2009), doi:10.1016/j.cub.2009.01.037
Kilde: Tübingen [ mpg ]
