Neuronales Vorauswissen - spezielle Nervenzellen erkennen eine Berührung schon bevor sie passiert

Wenn bei Ratten die Tasthaare berührt werden, dann sind Nervenzellen im Gehirn der Tiere bereits vor der Berührung aktiv. Besonders bei Körperkontakt mit Artgenossen ist dieser Effekt stark ausgeprägt, berichten Berliner Forscher und zeigen damit, dass Nervenzellen in der primären sensorischen Hirnrinde, dem sogenannten barrel cortex, eine Berührung schon im Voraus erkennen (!!!). Wie genau dies geschieht ist indes noch weitgehend unklar.

Artgenosse oder Rattenfalle? Um diese Frage zu beantworten, nutzen Ratten ihre Tasthaare. Mit ihrer Hilfe können Ratten (und andere Tiere) auch im Dunkeln verschiedene Objekte und Texturen wahrnehmen, erläutert die Mitarbeiter des Bernstein Zentrums Berlin an der Humboldt-Universität zu Berlin.

Hintergrund: "In unserer Studie haben wir die elektrische Spannung, die über der Zellmembran der Gehirnzellen herrscht, gemessen. Sie ist Grundlage für die Weiterleitung von Signalen und somit sozusagen die 'Sprache' der Nervenzellen“, erklärt Erstautorin Constanze Lenschow. " ...

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Doch als wir die Membranspannung während der Berührungen der Tasthaare untersuchten, stellten wir fest: Sie ändert sich schon vor der tatsächlichen Berührung. Das heißt aber: Die Nervenzellen fangen zu reden an (also geben Signale ab), noch bevor sie das Thema des Gesprächs kennen."

Dieser Befund widerspricht der bisherigen Auffassung, dass der barrel cortex lediglich Tastinformationen repräsentiert. Als Erklärung für den Beobachteten Effekt schlagen die Neurobiologen nun vor, dass der Hirnbereich noch weitere Sinnesreize verarbeitet. (IPN-Anm.: das trifft sicher auch bei anderen Tieren zu wie z.B. bei Katzen.)

Die vorausgehende Nervenzellaktivität könnte auf einem schnüffeln, riechen der Ratten beruhen, das durch sozialen Kontakt hervorgerufen wird", erläutert Hauptautor Michael Brecht. Ebenso denkbar seien Gerüche in Form von Pheromonen oder akustische Laute, die die Nagetiere im Ultraschallbereich aussenden. Für diese Hypothesen spreche, dass der Kontakt durch Artgenossen und Nichtartgenossen unterschiedliche Wirkungen auslöst.

Und "werden die Tasthaare durch eine andere Ratte berührt, so hat dies größere Spannungsschwankungen zur Folge, als wenn sie etwa durch eine ausgestopfte Ratte oder die Hand des Versuchsleiters berührt werden", berichtet Lenschow weiter. Bislang wusste man wenig darüber, wie das Tasthaar-Sinnessystem biologisch bedeutungsvolle Informationen, wie Sozialkontakt, verarbeitet. Das Ergebnis der Wissenschaftler deutet auf einen Unterschied zwischen einfachen und sozial komplexen Reizen hin. Ein wichtiger Befund für das Forschungsfeld: Bisher haben viele Studien die Rolle des barrel cortex untersucht, indem sie mit künstlichen Reizen die Tasthaare stimuliert haben. Das Ergebnis ihrer aktuellen Studie haben die Forscher in der Fachzeitschrift "Neuron" veröffentlicht.
Quelle: Fachzeitschrift "Neuron" DOI: 10.1016/j.neuron.2014.12.059
Bildquellen: IPN-Forschung u.a.
LINK: NEURON
PDF-LINK: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627314011684 (kostenpflichtig)