Bisher galt es als gegeben, dass die sogenannte Mesenzephale Bewegungsregion, ein Teil des Mittelhirns, die komplexen Bewegungen wie Haltungsänderungen und die Koordination aller vier Gliedmaßen beim Gehen regelt. Allerdings ist die Funktion von Neuronen in diesem Bereich des Gehirns immer noch nicht ganz geklärt. Schweizer Forscher konnten nun aber zeigen, dass in dieser Region des Gehirns unterschiedliche Populationen von Neuronen vorhanden sind, die neben dem Gehen weitere, unterschiedliche Körperbewegungen steuern. Diese Erkenntnisse könnten, laut Aussagen der Mediziner, die Tür zu verbesserten Therapien für die Parkinson-Krankheit öffnen.
Prof. Dr. Silvia Arber am Biozentrum der Universität Basel und Gruppenleiterin am Friedrich Miescher Institut for Biomedical Research (FMI) hat mit ihrer Gruppe die Mesenzephale Bewegungsregion bei Mäusen genauer untersucht und dabei verschiedene Populationen von Neuronen gefunden und bestimmt, die eine ganze Reihe anderer Bewegungen regeln, nicht nur das Gehen. Aufgrund der Ergebnisse ihrer Untersuchungen müsse die bisher angenommenen Rolle dieses Schlüsselteils im Mittelhirn neu überdacht werden, sagt Arber. “Es war überraschend, dass in dieser Region, die in Fachkreisen jeder mit dem Gehen in Verbindung gebracht hat, viele der Neuronen gar nicht während des Gehens aktiviert werden.”
Zwei Neuronenpopulationen beim Gehen nicht aktiv
Die Wissenschaftler entdeckten bei den Untersuchungen zwei örtlich nicht trennbare Populationen von Neuronen. Dabei sendet die eine Reize zum Rückenmark hinunter, während die andere sich in der entgegengesetzten Richtung mit Teilen eines Gehirnbereichs, den sogenannten Basalganglien, verbindet. Während der Experimente zeigte sich, dass die mit dem Rückenmark verbundenen Neuronen ihre Aktivität erhöhten, wenn sich die Mäuse aufrichteten. Die anderen wurden dagegen aktiv, wenn die Tiere ihre Vorderbeine bewegten, zum Beispiel während der Fellpflege oder wenn sie nach Gegenständen griffen. Während des Gehens schaltete sich aber nur ein kleiner Teil dieser Neuronen ein.
In weiteren Experimenten zur Untersuchung der Funktion dieser zwei Populationen zeigten Neuronen, die direkt mit dem Rückenmark verbunden sind, beim Strecken des Körpers oder bei Änderungen der Haltung eine erhöhte Aktivität. Die zweite Population ist dagegen an der Regulation von verschiedenen Bewegungen beteiligt.
Neue Therapiemöglichkeiten von Parkinson
Die Ergebnisse würden nicht nur zu einer Neubewertung einer jahrelangen Vorstellung über die Rolle der Mesenzephalen Bewegungsregion führen, betonen die Forscher. Die Studie könnte auch Auswirkungen auf die Therapien von Parkinson-Patienten haben, die nicht auf Medikamente ansprechen. Bisher werden die mit der Krankheit verbundenen Haltungs- und Gangstörungen mit einer experimentellen Therapie namens Tiefenhirnstimulation behandelt. Dabei werden elektrische Impulse direkt an die Mesenzephalen Bewegungsregion der Patienten abgegeben. Die Wirkung der Therapie sind jedoch sehr uneinheitlich.
Bei einigen Menschen führt sie zu kleinen Verbesserungen, andere leiden unter zahlreichen Nebenwirkungen. Arber hat eine mögliche Erklärung für diese Unterschiede. Das Anlegen elektrischer Impulse an alle Neuronen beeinflusse die Aktivität der verschiedenen neuronalen Populationen auf unkontrollierte Weise. “Eine bessere Strategie wäre es, nur jene Neuronen zu stimulieren, die ihre Reize zum Rückenmark oder zur Medulla oblongata leiten”, sagt sie. “Therapeutische Ansätze, die auf bestimmte Neuronen abzielen und diese aktivieren, könnten sehr erfolgreich sein.”
Als nächstes wollen die Wissenschaftler die Rolle der Mesenzephalen Bewegungsregion bei der Auswahl von Bewegungen genauer erforschen. Bei diesem Prozess “wählt” das Gehirn eine bestimmte Bewegung aus, was dazu führt, dass es andere motorische Befehle bremsen muss. “Es ist spannend, dass diese Region mehr als nur das Gehen steuert. Darum wird es interessant sein zu verstehen, wie die von uns identifizierten Neuronen mit anderen Gehirnregionen kommunizieren, die an der Bewegungssteuerung beteiligt sind”, sagt Arber.
Die Wissenschaftler haben die Ergebnisse Ihrer Forschung im Fachmagazin “Cell” veröffentlicht.
Titelbild: Die Mesenzephale Bewegungsregion des Gehirns steuert nicht allein das Gehen, sondern eine Reihe verschiedener Körperbewegungen. © Biozentrum der Universität Basel
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