Gehirn steuert Bewegungen wie mit Ampelsignalen

Eine neue Studie der Universität Basel und des FMI verändert das Verständnis von Motorik und hilft, Krankheiten wie Parkinson besser zu erklären.

Basel. Forschende der Universität Basel und des Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research (FMI) zeigen in der Fachzeitschrift «Nature», dass Nervenzellen in den Basalganglien nicht nur Bewegungen hemmen, sondern diese hochpräzise freigeben oder unterdrücken – je nach Kontext. Das bisherige Modell, wonach diese Hirnregion motorische Impulse pauschal hemmt und nur kurzzeitig «freigibt», greift laut der Studie bei komplexen Handlungsabläufen zu kurz. Die beobachteten Nervenzellen in der Substantia Nigra pars reticulata (SNr), dem Hauptausgang der Basalganglien, zeigen differenzierte Aktivitätsmuster in Abhängigkeit von der gerade geplanten Bewegung.

In Verhaltensexperimenten mit Mäusen analysierten die Forschenden die Hirnaktivität beim gezielten Greifen nach Futter. Dabei zeigte sich: Einzelne SNr-Zellen sind nur während bestimmter Teilbewegungen aktiv – etwa beim Strecken oder Zurückziehen der Vorderpfoten – und pausieren in anderen Phasen. Mithilfe optogenetischer Methoden konnte zudem nachgewiesen werden, dass die gezielte Aktivierung einzelner SNr-Zellen spezifische Bewegungen blockiert. Die Forschenden vergleichen dieses System mit einem fein abgestimmten Ampelnetzwerk, das jeder Bewegung gezielt den Weg freigibt oder sperrt.

Diese Erkenntnisse liefern neue Erklärungsansätze für Bewegungsstörungen wie jene bei Parkinson, bei denen die gezielte Steuerung einzelner Bewegungen gestört ist. Die Ergebnisse könnten langfristig dazu beitragen, neue Behandlungsstrategien zu entwickeln. «Wenn wir verstehen, wie die Basalganglien normale Bewegungen koordinieren, können wir künftig gezielter eingreifen, wenn dieses System aus dem Gleichgewicht gerät», meint Studienleiterin Silvia Arber. (kagr)

SERVICE: Publikation

Quelle: Universität Basel