Viele Neurowissenschaftler gehen davon aus, dass krankhafte Gehirnrhythmen, wie sie beispielsweise bei der Parkinson-Krankheit auftreten, von einem abnormalen “Gleichschritt” tausender von Nervenzellen verursacht werden. Physiker der Universität Potsdam haben jetzt in einem Computermodell untersucht, wie man diese Synchronisation durchbrechen könnte. Das berichtet das American Institute of Physics.
Das Phänomen der Synchronisation war bereits vor etwa 350 Jahren von dem holländischen Physiker Christiaan Huygens beobachtet worden. Er hatte zwei Pendeluhren an einer gemeinsamen hölzernen Plattform angebracht und beobachtet, dass die beiden Pendel nach spätestens einer halben Stunde im Gleichtakt schwangen ? egal wie sehr sie anfangs außer Takt waren.
Während die Synchronisation biologischer Zellen in manchen Fällen erwünscht ist, wie beispielsweise bei den Zellen des Sinusknotens, der die Schlagfrequenz des Herzens bestimmt, kann sie in anderen Fällen krankhaft sein. Die Potsdamer Physiker Michael Rosenblum und Arkady Pikovsky haben jetzt in einem Computermodell getestet, wie man die Synchronisation von Nervenzellen beeinflussen kann.
Im Verfahren der Forscher wird zunächst der Synchronisationsrhythmus der Nervenzellen gemessen. Anschließend werden die Zellen im gleichen Rhythmus mit elektrischen Impulsen gereizt. Je nach Verzögerung und Stärke des Signals konnten die Physiker die Synchronisation der Nervenzellen in ihrem Modell entweder unterdrücken oder verstärken.
In der Praxis würden dem Patienten zwei Mikroelektroden ins Gehirn eingepflanzt. Über die eine würde der Synchronisationsrhythmus gemessen, über die andere würde das rückgekoppelte elektrische Signal zugeführt. Der Vorteil bei diesem Verfahren wäre, dass einzelne Nervenzellen kaum in Mitleidenschaft gezogen würden.
Die Arbeit der Forscher wird in einer der kommenden Ausgaben der Physical Review Letters veröffentlicht.
Axel Tillemans
