Dein Gehirn ist mit leisen Stimmen in deinem Kopf verdrahtet

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Während eines normalen Gesprächs passt Ihr Gehirn ständig die Lautstärke an, um den Klang Ihrer eigenen Stimme zu mildern und die Stimmen anderer im Raum zu verstärken.

Diese Fähigkeit, zwischen den Geräuschen Ihrer eigenen Bewegungen und denen der Außenwelt zu unterscheiden, ist nicht nur wichtig, um den Klatsch von Wasserkühlern nachzuholen, sondern auch, um zu lernen, wie man spricht oder ein Musikinstrument spielt.


Jetzt haben Forscher das erste Diagramm der Gehirnschaltungen entwickelt, das dieses komplexe Zusammenspiel zwischen dem motorischen System und dem auditiven System ermöglicht.

Der motorische Kortex eines Mausgehirns zeigt eine Untergruppe von Neuronen, die orange markiert sind und lange Axone haben, die sich bis zum Hörkortex erstrecken. Diese Neuronen übermitteln bewegungsbezogene Signale, die das Gehör verändern können. Blaue Punkte im Hintergrund zeigen Gehirnzellen, die keine Axone an die Hörrinde senden. (Bildnachweis: Richard Mooney Lab/Duke)

Der motorische Kortex eines Mausgehirns zeigt eine Untergruppe von Neuronen, die orange markiert sind und lange Axone haben, die sich bis zum Hörkortex erstrecken. Diese Neuronen übermitteln bewegungsbezogene Signale, die das Gehör verändern können. Blaue Punkte im Hintergrund zeigen Gehirnzellen, die keine Axone an die Hörrinde senden. (Bildnachweis: Richard Mooney Lab/Duke)

Die im Journal of Neuroscience veröffentlichte Forschung könnte Einblicke in Schizophrenie und Stimmungsstörungen geben, die entstehen, wenn dieser Schaltkreis schief geht und Menschen Stimmen hören, die andere Menschen nicht hören.

„Unsere Entdeckung ist wichtig, weil sie die Blaupause für das Verständnis liefert, wie das Gehirn mit sich selbst kommuniziert und wie diese Kommunikation zusammenbrechen kann, um Krankheiten zu verursachen“, sagt Richard Mooney, leitender Autor der Studie und Professor für Neurobiologie an der Duke University School of Medicine .




„Normalerweise warnen motorische Regionen die Hörregionen, dass sie einen Befehl zum Sprechen geben, seien Sie also auf einen Ton vorbereitet. Aber bei einer Psychose kannst du nicht mehr zwischen der Aktivität deines motorischen Systems und der eines anderen unterscheiden, und du denkst, die Geräusche, die aus deinem eigenen Gehirn kommen, seien extern.“

Forscher haben seit langem vermutet, dass die neuronalen Schaltkreise, die Bewegungen übermitteln – um eine Meinung zu äußern oder eine Klaviertaste zu drücken – auch in die Verkabelung einfließen, die Geräusche wahrnimmt.

Aber die Natur der Nervenzellen, die diesen Input lieferten, und wie sie funktionell interagierten, um dem Gehirn zu helfen, das bevorstehende Geräusch zu antizipieren, war nicht bekannt.

M2-Anschluss


In dieser Studie verwendete Mooney eine Technologie, die von Fan Wang, außerordentlicher Professor für Zellbiologie, entwickelt wurde, um alle Eingaben in den auditiven Kortex – die klanginterpretierende Region des Gehirns – zu verfolgen. Obwohl die Forscher herausfanden, dass eine Reihe von verschiedenen Bereichen des Gehirns in den auditiven Kortex einspeist, interessierten sie sich am meisten für eine Region, die als sekundärer motorischer Kortex oder M2 bezeichnet wird, da sie dafür verantwortlich ist, motorische Signale direkt an den Hirnstamm und die Rückenmark.

„Das deutet darauf hin, dass diese Neuronen eine Kopie des motorischen Befehls direkt an das Gehör liefern“, sagt David M. Schneider, Mitautor der Studie und Postdoktorand in Mooneys Labor. „Mit anderen Worten, sie senden ein Signal, das sagt ‚bewegen‘, aber sie senden auch ein Signal an das Gehör, das sagt ‚Ich werde mich bewegen‘.“

Nachdem sie diesen Zusammenhang entdeckt hatten, untersuchten die Forscher, welchen Einfluss diese Interaktion auf die auditive Verarbeitung oder das Hören hatte. Sie nahmen Hirngewebe von Mäusen und manipulierten gezielt die Neuronen, die von der M2-Region zur Hörrinde führten. Die Forscher fanden heraus, dass die Stimulation dieser Neuronen tatsächlich die Aktivität des auditiven Kortex dämpfte.

„Es entsprach gut unseren Erwartungen“, sagt Anders Nelson, Mitautor der Studie und Doktorand in Mooneys Labor. „Es ist die Art des Gehirns, die Geräusche, die von unseren eigenen Handlungen kommen, stummzuschalten oder zu unterdrücken.“


In Bewegung?

Schließlich testeten die Forscher diese Schaltung an lebenden Tieren, indem sie die Motoneuronen in betäubten Mäusen künstlich einschalteten und dann untersuchten, wie der Hörkortex reagierte.

Mäuse singen normalerweise miteinander durch eine Art Lied, das als Ultraschall-Vokalisierung bezeichnet wird und zu hoch für einen Menschen ist. Die Forscher spielten den Mäusen diese Ultraschall-Vokalisierungen vor, nachdem sie den motorischen Kortex aktiviert hatten und festgestellt hatten, dass die Neuronen viel weniger auf die Geräusche reagierten.

„Es scheint, dass die funktionelle Rolle, die diese Neuronen beim Hören spielen, darin besteht, dass sie Geräusche, die wir erzeugen, leiser erscheinen lassen“, sagt Mooney. „Die Frage, die wir jetzt wissen möchten, ist, ob dies der Mechanismus ist, der verwendet wird, wenn sich ein Tier tatsächlich bewegt. Das ist das fehlende Glied und das Thema unserer laufenden Experimente.“

Sobald die Forscher die Grundlagen der Schaltung festgelegt haben, könnten sie beginnen zu untersuchen, ob eine Veränderung dieser Schaltung akustische Halluzinationen auslösen oder sie in Modellen der Schizophrenie vielleicht sogar beseitigen könnte.

Die National Institutes of Health unterstützten die Studie.

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