Overstimulering: nerveceller skaber "veto"

Hjernen beskytter sig mod overløb

Model af en pyramidecelle med måleelektroder, der modtager "top-down" (rød) og "bottom-up information" (gul) på samme tid via deres forgreninger, såkaldte dendriter. Den blå del angiver dendritter, som stadig er meget lidt undersøgt og ikke er blevet overvejet i dette arbejde. © Institut for Fysiologi Bern
læst op

I nervecellerne i hjernebarken behandles både sensoriske impulser og minder. Bern-forskere har nu fundet, at nerveceller også fungerer som "undertrykkere" af visse impulser. Uden denne hæmmende funktion ville vores hjerne ifølge forskerne i den aktuelle udgave af tidsskriftet "Neuron" blive overvældet af den konstante strøm af information.

Hjernebarken består af et par millimeter tyndt lag nerveceller og er ansvarlig for behandlingen af ​​utallige nervesignaler. På den ene side modtager store nerveceller, de såkaldte pyramidale celler, signaler fra sanseorganerne. På den anden side modtager de også information fra andre hjerneområder, såsom minder, for at kunne fortolke og videregive den sensoriske information korrekt.

Impulser fra sanseorganerne kaldes "bottom-up information", dem fra højere hjerneområder såsom hukommelser som "top-down information". Disse separate informationsstrømme opspænder de pyramidale celler i to forskellige områder, der har en anden struktur og funktion.

Hvis en nervecelle samtidig modtager information fra et sanseorgan og overordnede hjerneområder, skal den "gentænke": den samtidige input af "top-down" og "bottom-up information" besvares af den pyramidale celle med en stærkt forøget tilstand af spænding, som er forårsaget af en tilstrømning udløses af calciumioner i den pyramidale celle.

Professor Matthew Larkum og hans kolleger ved Institut for Fysiologi ved Universitetet i Bern kunne for første gang vise, at hæmmende nerveceller i hjernebarken selektivt kan undertrykke "top-down" -signaler. Disse inhiberende nerveceller frigiver et kemisk stof (GABA = gamma-amino-smørsyre), som forhindrer calciumtilstrømningen ind i de pyramidale celler via specifikke receptorer. "Top-down information" undertrykkes således fuldstændigt. I løbet af flere år har det lykkedes forskerne at karakterisere de cellulære og molekylære processer, der ligger til grund for denne vetomekanisme. udstilling

Undertrykte impulser muliggør en bevidst opfattelse

Undersøgelsesresultaterne giver ifølge forskerne et nyt syn på hjernens funktion. "Vi var i stand til at vise, hvor meget specifikt, midlertidigt og rumligt præcist orkestrerede de hæmmende mekanismer i hjernen bruges til at regulere den uafbrudde eksitationsstrøm fra sanseorganerne og de højere hjerneområder, " forklarer professor Hans-Rudolf L scher fra Institut for Fysiologi. Disse processer tillader en rettet opmærksomhed såvel som integrationen af ​​sanseindtryk i en samlet opfattelse. "Uden disse inhiberingsmekanismer, " siger L scher, "ville alle sensoriske cerebrale cortexområder være maksimalt ophidsede, svarende til en elektrisk storm."

Dette ville gøre en bevidst og differentieret opfattelse af vores miljø umulig. Baseret på disse resultater opnået fra et in vitro-præparat, ønsker forskerne i et næste trin at undersøge, hvordan disse cellulære mekanismer påvirker opførslen af ​​en intakt organisme.

Nerveceller: godt netværk

Den humane hjernebark dækker hjernen og består af et par millimeter tykke lag nerveceller. I denne meget komplekse struktur behandler hjernen den uafbrudte tilstrømning af nervesignaler fra sanseorganerne og konstruerer et billede af verden, der omgiver os. Indtryk af farve, form eller bevægelse behandles i forskellige dele af hjernen, undertiden langt fra hinanden.

For at en ensartet opfattelse skal dukke op i hjernen, skal de elementære sensoriske oplysninger, såsom farve eller form, bindes sammen til en funktionel enhed på højere niveau. Denne sammensmeltning af de forskellige informationsstrømme opnås ved en cellulær mekanisme, der sætter nervecellerne i en speciel tilstand, så snart de modtager information fra forskellige hjernestrukturer samtidig. Sensorisk information fortolkes også på baggrund af erfaringer fra hukommelsen. Derudover er vi ikke opmærksomme på alle sanseoplysninger, men kun den, som hjernen retter opmærksomheden mod.

(idw - Berns universitet, 22.05.2006 - DLO)