Auf unser Gehirn strömen sekündlich unzählige Informationen unterschiedlicher Art ein. Um diese adäquat verarbeiten zu können, müssen eine Vielzahl von Hirnregionen koordiniert zusammenarbeiten. Doch wie gelingt das? Neurologen vermuten in diesem Zusammenhang schon länger, dass unser Denkorgan eine Art Synchronisator oder Metronom besitzt. Dieser Taktgeber, so die Annahme, bringt Signale aus unterschiedlichen Bereichen des Gehirns gewissermaßen in Einklang und koordiniert auf diese Weise unter anderem die Verarbeitung sensorischer Reize. “Die Aktivität der unterschiedlichen beteiligten Hirnzellen ergibt erst so ein schlüssiges Wahrnehmungsbild, eine Einheit”, erklären Hyeyoung Shin von der Brown University in Providence und ihr Kollege Christopher Moore.
Allerdings: Wie dieses Metronom genau aussieht und wo es sich befindet, ist bislang strittig. Einige Forscher glauben den Taktgeber des Gehirns in Form der sogenannten Gammawellen gefunden zu haben – Hirnströmen, die im Frequenzbereich von 30 bis 55 Hertz schwingen. “Manche sehen die Gamma-Rhythmen als die magische, vereinheitlichende Uhr, die Signale unterschiedlicher Hirnregionen synchronisiert. Andere halten die Wellen in diesem Kontext dagegen für völlig unbedeutend”, berichtet Moore. Für letztere These spricht unter anderem die Beobachtung, dass sich die Gammawellen als Reaktion auf sensorische Reize verändern. Ein Taktgeber sollte dagegen unabhängig von solchen Faktoren immer gleichmäßig “ticken”.
Ein besonderer Typ von Neuronen
Um mehr über den Einfluss sensorischer Reize auf die neuronale Aktivität im Bereich der Gammawellen herauszufinden, haben Shin und Moore nun Untersuchungen mit Mäusen durchgeführt. Im Experiment bewegten sie ganz leicht die Tasthaare der Nager und beobachteten, was dabei in der für die Registrierung solcher Berührungen und Bewegungen zuständigen Hirnregion passierte. Was veränderte sich im Gehirn abhängig davon, ob die Nager die Berührungen noch wahrnehmen konnten oder nicht? Im Unterschied zu früheren Studien leiteten die beiden Wissenschaftler dabei nicht nur die durchschnittliche Aktivität aller Neuronen in dieser Hirnregion ab. Sie schauten sich einzelne Hirnzellen an und konnten so auch Auffälligkeiten entdecken, die sonst leicht übersehen werden.
Die Auswertungen offenbarten: Einige der von den Forschern beobachteten Neuronen veränderten ihre Aktivität wie erwartet als Reaktion auf die über die Tasthaare vermittelten Reize. Doch Shin und Moore entdeckten auch einen Subtyp von Hirnzellen, der nicht auf diese sensorischen Signale zu reagieren schien. Stattdessen feuerte diese Unterart der sogenannten “fast spiking interneurons” (FSs) kontinuierlich und gleichmäßig in dem für Gammawellen typischen Intervall – egal, welche Reize gerade von den Tasthaaren ins Gehirn gelangten. Interessanterweise war die Aktivität aller Neuronen dieses Subtyps auch noch auffällig synchron. Könnte es sich hierbei um die lange gesuchten Metronom-Neuronen handeln?
