Nucleus subthalamicus und die Geist-Körper-Kommunikation

Die kausale Rolle des menschlichen Nucleus subthalamicus bei der nicht-selektiven kortikomotorischen Hemmung

Nucleus subthalamicus und die Geist-Körper-Kommunikation

28.07.2022 Forscher der University of Iowa haben in einer neuen Studie bestätigt, dass eine bestimmte Region im Gehirn für die Kommunikation des Geistes mit dem motorischen Kontrollsystem des Körpers entscheidend ist. Die in Current Biology veröffentlichten Ergebnisse könnten zu Fortschritten bei der Behandlung der Parkinson-Krankheit führen, da die nachlassende motorische Koordination ein zentrales Symptom der Erkrankung ist.

In Experimenten mit Menschen haben die Forscher den Nucleus subthalamicus als die Region im Gehirn identifiziert, die mit dem motorischen System kommuniziert, um dem Körper beim Beenden einer Handlung zu helfen. Diese Kommunikation ist lebenswichtig, denn sie hilft uns, Überraschungen zu vermeiden und auf potenziell gefährliche oder unvorhergesehene Umstände zu reagieren.

Der Nucleus subthalamicus

Der Nucleus subthalamicus ist eine winzige Zellgruppe, die zu den Basalganglien gehört, einem wichtigen Schaltkreis für die Bewegungssteuerung. Die Basalganglien nehmen die ersten motorischen Befehle auf, die im Gehirn erzeugt werden, und verstärken oder stoppen bestimmte Teile dieser Befehle, wenn sie vom zentralen Nervensystem zum Rückenmark weitergeleitet werden.

„Man kann sich den Nucleus subthalamicus als die zentrale Region bei diesem ‚Anhalten‘ zusätzlicher, unerwünschter Komponenten zusammengesetzter Bewegungen vorstellen, da er die letzte Relaisstation vor den Ausgangskernen der Basalganglien ist, die diese Befehle dann an das breitere motorische System weiterleiten“, sagt Jan Wessel vom Fachbereich für Psychologie und Gehirnwissenschaften.

Frühere Forschungsarbeiten hatten auf die Rolle des Nucleus subthalamicus in dieser Phase der Kommunikation zwischen Gehirn und Motorik hingewiesen, aber die Hypothese war bisher nicht direkt am Menschen getestet worden. Zu diesem Zweck verwendeten die Forscher einige ausgeklügelte Techniken. Zunächst rekrutierten sie 20 Patienten mit Parkinson-Krankheit, deren motorische Kontrolle dadurch beeinträchtigt wurde.

Diesen Patienten wurden Tiefenhirnstimulatoren implantiert, mit denen die Forscher den Nucleus subthalamicus aktivieren oder deaktivieren konnten. Anschließend verfolgten sie die Veränderungen der motorischen Aktivität anhand einer einfachen Stopp-Aufgabe, wobei sie die Reaktionen des Gehirns auf die motorische Kontrolle mit einer Technik namens transkranielle Magnetstimulation überwachten.

Parkinson-Patienten werden regelmäßig mit Stimulationen des Tiefenhirns behandelt, aber die zusätzliche transkranielle Magnetstimulation ermöglichte es den Forschern, die definitive Rolle des Nucleus subthalamicus zu bestätigen. Wessel arbeitete bei den Experimenten mit Jeremy Greenlee, Professor und Inhaber des Arnold H. Menezes-Lehrstuhls in der Abteilung für Neurochirurgie, zusammen, der sich um Patienten mit der Parkinsonschen Krankheit kümmert.

Tiefenhirnstimulation

„Die Tiefenhirnstimulation ist die einzige Methode, um die Aktivität von tief liegenden Hirnkernen wie dem Nucleus subthalamicus bei wachen, agierenden Menschen kausal und systematisch zu beeinflussen“, sagt Wessel. „Die Kombination von Tiefenhirnstimulation mit transkranieller Magnetstimulation ist jedoch ein hochkompliziertes und neuartiges technisches Unterfangen, insbesondere bei wachen, agierenden Menschen.“

Die Verbindung zwischen dem Nucleus subthalamicus und der motorischen Kontrolle ist wichtig, sagt Wessel, weil sie eine zentrale Frage in der Kommunikation des Gehirns mit dem motorischen System des Körpers klärt, insbesondere wie eine begonnene Handlung plötzlich gestoppt wird. Aber auch für die Patienten hat dies potenzielle Vorteile.

„Der Nucleus subthalamicus ist ein wichtiges therapeutisches Ziel bei der Parkinson-Krankheit“, sagt Wessel. „Die Implantation von Stimulationselektroden in den Nucleus subthalamicus ist eine sehr erfolgreiche Behandlungsoption für die motorischen Symptome der Parkinson-Krankheit, so wie es auch bei der Patientenprobe in unserer Studie gemacht wurde. Unsere Studie liefert einige Einblicke in die Mechanismen dieses potenziellen Nutzens für die Patientenversorgung“.

© Psylex.de – Quellenangabe: Current Biology (2022). DOI: 10.1016/j.cub.2022.06.067

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