Mehrkanalige Übertragungen im Gehirn erforscht

Mehrkanalige Übertragungen im Gehirn erforscht

Gehirn: Informationsfluss kompliziert.

Triest – Das menschliche Gehirn verfügt über ein mehrkanaliges Übertragungssystem der elektrischen Impulse, die sich je nach Art der Information durch Frequenz und Zeittakt unterscheiden. Das haben Wissenschaftler der Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati und des Istituto Italiano di Tecnologia in ihrer neuen Forschungsarbeit herausgefunden.

Experimente mit Laborratten
Bereits seit Längerem ist es eine bekannte Tatsache, dass zur Unterscheidung einer Information von einer anderen, die Frequenz der Impulse um Dutzende von Millisekunden voneinander abweicht. Der innovative Aspekt der an Laborratten durchgeführten Studie hingegen besteht darin, dass es einen zeitlichen Taktgeber gibt, der je nach Information um nur wenige Millisekunden variiert.

«Die beiden auf Frequenz und Timing basierenden Kodifizierungssysteme bilden zusammen Multikanäle, die auf der gleichen Übertragungslinie arbeiten», so Projektleiter Stefano Panzeri. Im Fall eines Berührungsimpulses benutzt das Gehirn diese Mehrfachkanäle, um die verschiedenen Aspekte der Stimulanz wie zum Beispiel die Intensität der Berührung oder Form und Oberfläche des berührten Gegenstandes an das Gehirn zu übertragen.

Prothesen für Beinamputierte
Laut Panzeri hat sich herausgestellt, dass die von den elektrischen Impulsen erzeugte temporale Sequenz sehr wichtig ist und die Frequenz sogar an Bedeutung übertrifft. Ihr Informationsgehalt sei viel reichhaltiger und biete deshalb mehr als die von einer Frequenz ausgehenden Übertragungsmöglichkeiten. Die Entdeckung mache es möglich, den Kommunikationsmechanismus des Gehirns nachzuvollziehen und zu reproduzieren.

Panzeri nach ist es deshalb künftig denkbar, Prothesen für Arm- oder Beinamputierte herzustellen, die mit dem Gehirn in beiden Richtungen kommunizieren. Damit werde es möglich, nicht nur die motorischen Fähigkeiten, sondern auch die taktilen Eigenschaften wiederherzustellen. Einzelheiten der multidisziplinären Untersuchung wurden in der Fachzeitschrift «Current Biology» http://cell.com veröffentlicht. (pte/mc/ps)

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