Neuronale Marker für proaktive und reaktive kognitive Kontrolle verändern sich beim Gehen
25.01.2022 Neue Forschungsergebnisse stellen die alte Redewendung, man könne nicht gehen und gleichzeitig Kaugummi kauen, auf den Kopf. Wissenschaftler des Del Monte Institute for Neuroscience an der Universität von Rochester konnten nachweisen, dass ein gesundes Gehirn beim Gehen Multitasking betreiben kann, ohne dass eine der beiden Tätigkeiten beeinträchtigt wird.
Diese Forschung zeigt uns, dass das Gehirn flexibel ist und zusätzliche Aufgaben übernehmen kann, sagt David Richardson vom Pathology & Cell Biology of Disease Program und Erstautor der Studie, die kürzlich in der Zeitschrift NeuroImage veröffentlicht wurde.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Gehmuster der Teilnehmer verbesserten, wenn sie gleichzeitig eine kognitive Aufgabe ausführten. Die deute darauf hin, dass sie beim Gehen und bei der Ausführung der Aufgabe tatsächlich stabiler waren, als wenn sie sich nur auf das Gehen konzentrierten.
Die Studie
Bei diesen Experimenten verwendeten die Forscher ein Mobile Brain/Body Imaging System (MoBI) das sich im Frederick J. und Marion A. Schindler Cognitive Neurophysiology Lab des Del Monte Institute befindet. Die Plattform kombiniert virtuelle Realität, Gehirnüberwachung und Motion-Capture-Technologie. Während die Teilnehmer auf einem Laufband laufen oder Objekte auf einem Tisch bewegen, zeichnen 16 Hochgeschwindigkeitskameras die Positionsmarker millimetergenau auf und messen gleichzeitig die Gehirnaktivität.
Mit dem MoBI wurde die Gehirnaktivität der Teilnehmer aufgezeichnet, während sie auf einem Laufband liefen und zwischen Aufgaben ’switchen‘ sollten. Die Hirnaktivität wurde auch aufgezeichnet, während sie dieselben Aufgaben im Sitzen ausführten.
Es zeigte sich, dass die neurophysiologischen Unterschiede zwischen dem Gehen und dem Sitzen umso größer waren, je schwieriger die Aufgaben waren. Dies verdeutlicht die Flexibilität eines gesunden Gehirns und wie es sich je nach Schwierigkeitsgrad auf Aufgaben vorbereitet und diese ausführt.
Mit dem MoBI können wir besser verstehen, wie das Gehirn im Alltag funktioniert, sagte Dr. Edward Freedman, Hauptautor der Studie. Die Ergebnisse – wie ein junges, gesundes Gehirn in der Lage ist, zwischen Aufgaben zu wechseln – geben einen besseren Einblick in das, was in einem Gehirn mit einer neurodegenerativen Erkrankung wie der Alzheimer-Krankheit schief läuft.
Die Ergebnisse im Speziellen
Die Verarbeitung sensorischer Informationen und die Erzeugung motorischer Befehle, die für koordinierte Handlungen erforderlich sind, können laufende kognitive Aufgaben beeinträchtigen. Selbst einfache motorische Verhaltensweisen wie das Gehen können die Leistung bei kognitiven Aufgaben beeinträchtigen. Diese kognitiv-motorische Interferenz kann durch eine Unterbrechung der Planung in Erwartung der Ausführung der Aufgabe (proaktive Kontrolle) und/oder durch eine Unterbrechung der Ausführung der Aufgabe (reaktive Kontrolle) entstehen.
Gehen veränderte die neurophysiologischen Indizes sowohl der proaktiven als auch der reaktiven Kontrolle. Gehen verstärkte die durch den Hinweis ausgelösten späten frontalen langsamen Wellen und reduzierte die Amplitude der durch das Ziel ausgelösten fronto-zentralen N2 und parietalen P3.
Die Auswirkungen des Gehens auf die evozierten neuronalen Reaktionen nahmen systematisch zu, wenn die Aufgabe zunehmend schwieriger wurde.
Dies könnte ein objektiver Hirnmarker für eine zunehmende kognitive Belastung sein und sich als nützlich erweisen, um scheinbar gesunde Personen zu identifizieren, die derzeit in der Lage sind, laufende degenerative Prozesse durch aktive Kompensation zu verschleiern.
Wenn die Degeneration jedoch unvermindert anhält, könnten diese Personen eine Kompensationsgrenze erreichen, an der sowohl die kognitive Leistung als auch die Kontrolle über koordinierte Handlungen rapide abnehmen könnten.
Der nächste Schritt ist die Ausweitung dieser Forschung auf eine breitere Gruppe von Gehirnen (gesunde ältere Erwachsene und Erwachsene mit neurodegenerativen Krankheiten).
© Psylex.de – Quellenangabe: NeuroImage (2021). DOI: 10.1016/j.neuroimage.2021.118853