Neurobiologie: Taktvoll geklärt
Ist Rennen eine zusammenhängende Abfolge einzelner Schritte? Oder ist ein einzelner Schritt ein gestarteter und gleich wieder abgebrochener Spurt? Eine Sache des Standpunkts, könnte man sagen - doch das Gehirn unterscheidet klar.
© Richard Zinken (Ausschnitt)
Bewegung ist nicht gleich Bewegung: Manche – wie kauen – wiederholen sich periodisch, andere – wie das gezielte Greifen nach dem Butterbrot – haben einen Anfang und ein Ende. Selbst wenn der nächste Biss ansteht, ist die Bewegung mit der Hand und dem Brot darin zum Mund nicht mit der vorangegangenen zu vergleichen.
Oder doch? Denn schon lange fragen sich Neurowissenschaftler, wie rhythmische und diskrete Bewegungen zusammenhängen. Ist das genüssliche Kauen eine aneinander gereihte Abfolge des Auf und Ab der Kiefer – also die rhythmische Folge einfach eine Sequenz diskreter Einzelaktionen? Oder ist es umgekehrt: Sind diskrete, abgeschlossene Handlungen eine Sonderform periodischer Prozesse, die schlicht nach der ersten Wiederholung direkt wieder gestoppt werden?
Wie so oft, sollte ein tiefer Blick ins Gehirn mit funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) die Angelegenheit klären. Also schoben Stefan Schaal von der Universität von Südkalifornien und seine Kollegen Freiwillige in die Röhre und beobachteten die Hirnaktivität, während diese ihre Handgelenke beanspruchten – mal rhythmisch, mal abgehackt.
Beim periodischen Auf und Ab entdeckten die Forscher nur in jener Hirnhälfte Signale, die dem benutzten Handgelenk entgegengesetzt lag. Betroffen waren Areale, die direkt mit der Wirbelsäule in Verbindung stehen oder an sonstigen Aufgaben in der Bewegungssteuerung beteiligt sind – aber auf unterster Ebene. Allein das Kleinhirn regte sich auch auf der anderen Seite.
Ganz anders das Bild bei den einzelnen, unabhängigen Beugungen des Handgelenks: Hier nun zeigten sich verschiedenste Hirnregionen beider Seiten aktiv. Etliche davon kannten die Wissenschaftler bereits aus Untersuchungen, bei denen die Teilnehmer gezielt von einem Startpunkt aus einen Zielpunkt erreichen mussten. Diese Bereiche, die nicht zu den primären motorischen Arealen gehören, sind weitaus stärker an der Planung des Geschehens beteiligt als letztendlich an der Bewegung selbst, betonen die Forscher.
Und was bedeuten diese Ergebnisse nun? Zumindest ist eine rhythmische Abfolge nicht eine Sonderform der Einzelaktion, denn dann hätte sich dabei eine größere Hirnaktivität offenbaren müssen – um die dadurch entstehenden vermehrten Steuerungsprozesse widerzuspiegeln. Kauen ist also kein Nacheinander einzelner Auf-und-Ab-Bewegungen des Kiefers und Rennen keine Aneinanderreihung einzelner Schritte.
Und umgekehrt? Nun, viele Regionen, die bei der rhythmischen Handgelenksbeugung aktiv waren, meldeten sich auch bei den eigenständigen Einzelaktionen, wenn auch etwas schwächer. Damit sind also in beiden Fällen zumindest dieselben Systeme beteiligt. Die zusätzlich aktivierten Areale wären dann damit beschäftigt, Anfang und Ende des Bewegung zu steuern.
Ob damit allerdings tatsächlich ein einzelner Schritt ein abgebrochenes Rennen ist, bleibt noch offen. Denn Aktivität in denselben Regionen heißt noch lange nicht, dass es sich dabei auch um dieselben neuronalen Schaltkreise handelt. Andere Studien hatten bereits trotz übereinstimmenden Ortes auf grundlegend unterschiedliche Prozesse hingewiesen. Für die endgültige Klärung werden Schaal und Co also noch weitere Menschen in die Röhre schieben müssen.
Oder doch? Denn schon lange fragen sich Neurowissenschaftler, wie rhythmische und diskrete Bewegungen zusammenhängen. Ist das genüssliche Kauen eine aneinander gereihte Abfolge des Auf und Ab der Kiefer – also die rhythmische Folge einfach eine Sequenz diskreter Einzelaktionen? Oder ist es umgekehrt: Sind diskrete, abgeschlossene Handlungen eine Sonderform periodischer Prozesse, die schlicht nach der ersten Wiederholung direkt wieder gestoppt werden?
Wie so oft, sollte ein tiefer Blick ins Gehirn mit funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) die Angelegenheit klären. Also schoben Stefan Schaal von der Universität von Südkalifornien und seine Kollegen Freiwillige in die Röhre und beobachteten die Hirnaktivität, während diese ihre Handgelenke beanspruchten – mal rhythmisch, mal abgehackt.
Beim periodischen Auf und Ab entdeckten die Forscher nur in jener Hirnhälfte Signale, die dem benutzten Handgelenk entgegengesetzt lag. Betroffen waren Areale, die direkt mit der Wirbelsäule in Verbindung stehen oder an sonstigen Aufgaben in der Bewegungssteuerung beteiligt sind – aber auf unterster Ebene. Allein das Kleinhirn regte sich auch auf der anderen Seite.
Ganz anders das Bild bei den einzelnen, unabhängigen Beugungen des Handgelenks: Hier nun zeigten sich verschiedenste Hirnregionen beider Seiten aktiv. Etliche davon kannten die Wissenschaftler bereits aus Untersuchungen, bei denen die Teilnehmer gezielt von einem Startpunkt aus einen Zielpunkt erreichen mussten. Diese Bereiche, die nicht zu den primären motorischen Arealen gehören, sind weitaus stärker an der Planung des Geschehens beteiligt als letztendlich an der Bewegung selbst, betonen die Forscher.
Und was bedeuten diese Ergebnisse nun? Zumindest ist eine rhythmische Abfolge nicht eine Sonderform der Einzelaktion, denn dann hätte sich dabei eine größere Hirnaktivität offenbaren müssen – um die dadurch entstehenden vermehrten Steuerungsprozesse widerzuspiegeln. Kauen ist also kein Nacheinander einzelner Auf-und-Ab-Bewegungen des Kiefers und Rennen keine Aneinanderreihung einzelner Schritte.
Und umgekehrt? Nun, viele Regionen, die bei der rhythmischen Handgelenksbeugung aktiv waren, meldeten sich auch bei den eigenständigen Einzelaktionen, wenn auch etwas schwächer. Damit sind also in beiden Fällen zumindest dieselben Systeme beteiligt. Die zusätzlich aktivierten Areale wären dann damit beschäftigt, Anfang und Ende des Bewegung zu steuern.
Ob damit allerdings tatsächlich ein einzelner Schritt ein abgebrochenes Rennen ist, bleibt noch offen. Denn Aktivität in denselben Regionen heißt noch lange nicht, dass es sich dabei auch um dieselben neuronalen Schaltkreise handelt. Andere Studien hatten bereits trotz übereinstimmenden Ortes auf grundlegend unterschiedliche Prozesse hingewiesen. Für die endgültige Klärung werden Schaal und Co also noch weitere Menschen in die Röhre schieben müssen.
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