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Göttingen Geplante Bewegungen werden im Gehirn anders verarbeitet als spontane Reaktionen
Campus Göttingen Geplante Bewegungen werden im Gehirn anders verarbeitet als spontane Reaktionen
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16:30 25.06.2018
Ein kletternder Rhesusaffe (Macaca mulatta) im Außengehege des Deutschen Primatenzentrum. Quelle: Karin Tilch
Göttingen

Bisher war nicht bekannt, wie sich die Gehirnaktivität bei geplanten und unmittelbaren Bewegungen unterscheidet. Mit ihrer am Montag im Journal of Neuroscience veröffentlichten Studie an zwei Rhesusaffen zeigen die Göttinger Wissenschaftler, dass geplante und unmittelbare Greifbewegungen zwar während der Bewegungsausführung auf gleiche Weise im Gehirn verarbeitet werden, dass sich die vorhergehenden Aktivitäten im Gehirn jedoch unterscheiden.

Kraft- oder Präzisionsgriff

Dies hilft zu verstehen, was im Gehirn geschieht, wenn wir Bewegungen planen und sie nicht direkt ausführen – eine wichtige Erkenntnis, die in Zukunft etwa für klinische Rehabilitationsmaßnahmen hilfreich sein kann, erklärt das Institut. Die Neurowissenschaftler Benjamin Dann und Jonathan Michaels trainierten die beiden Rhesusaffen darauf, bei Erscheinen eines Signals eine Greifbewegung auszuführen. Je nachdem, ob ein grüner oder weißer Kreis auf einem Bildschirm erschien, sollten die Tiere einen Kraftgriff mit der ganzen Hand oder einen Präzisionsgriff mit zwei Fingern machen.

Die Bewegung durften sie aber erst dann ausführen, wenn ein weiterer roter Kreis vom Monitor verschwunden war. Im Gehirn musste also zunächst entschieden werden, welche Art der Bewegung ausgeführt werden soll (Kraft- oder Präzisionsgriff) und dann das Signal abgewartet werden, bis die Bewegung tatsächlich ausgeführt werden durfte. Diese Wartezeit variierten die Forscher von Null bis 1,3 Sekunden.

Neuer Aktivitätszustand

Um das Zusammenspiel von Planung und Bewegung im Gehirn systematisch zu untersuchen, maßen die Wissenschaftler die Aktivität von Nervenzellengruppen in zwei verschiedenen Gehirnregionen, die für die Generierung und Durchführung von Greifbewegungen zuständig sind. Je nachdem, wie lang die Wartezeit war, bis die Tiere die angezeigte Bewegung durchführen durften, veränderte sich die ursprüngliche Aktivität der Nervenzellengruppen beider Areale hin zu einem Planungszustand. „Unsere Ergebnisse zeigen“, erklärt Benjamin Dann als einer der beiden Hauptautoren der Studie, „dass beim Planen einer Bewegung nicht einfach nur die notwendige Nervenzellen-Aktivität im Gehirn zur Durchführung einer Bewegung beibehalten wird, sondern dass ein neuer Aktivitätszustand für Bewegungen aus dem Kurzzeitgedächtnis existiert.“

Diese Erkenntnisse könnten dazu beitragen, Rehabilitationsmaßnahmen für Patienten zu entwickeln, die beispielsweise nach einem Schlaganfall oder einer Tumoroperation Probleme mit der Planung und Initiation von Bewegungen haben. Dann: „Wenn wir verstehen, wie genau das Gehirn bei Planung von Bewegungen arbeitet, können motorische Beeinträchtigungen in Zukunft gezielter behandelt werden.“

Von Matthias Heinzel

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