Das Erlernen von Bewegungen
Das Erlernen einer neuen Routine beginnt mit einer Phase schneller Verbesserung, der eine Phase des allmählichen Fertigkeitserwerbs folgt, in welcher der Bewegungsablauf automatisiert wird. Die Gehirnregion, die an diesem Lernprozess beteiligt sein soll, ist das Striatum. Da wenig über die genauen neuronalen Mechanismen dieses Vorgangs bekannt ist, wurde im Rahmen des EU-finanzierten Projekts "Neural mechanisms of action learning in mouse models" (NEUROACTION) die Hirnaktivität von Mäusen während des Erlernens motorischer Fertigkeiten erforscht. Die Forscher nutzten fluoreszierende Proteine in den direkten und indirekten Nervenbahnen des Striatums. Die Ergebnisse wiesen darauf hin, dass ausgedehnte Übungen von einer für die Unterregion spezifischen Plastizität in den Bahnen des dorsalen Striatums begleitet waren. Außerdem wurde in der späten Lernphase ein erhöhter glutamaterger Einfluss auf den indirekten Signalweg festgestellt. Glutamat regt normalerweise Nerven an und steigert die elektrischen Signale. Die Mäuse mussten einen Hebel zunehmend schnell betätigen, um zur Belohnung Nahrung zu erhalten. Mehrere Versionen der Routine wurden in Kombination mit optogenetischer Manipulation durchgeführt, um die Signalwege zu ermitteln, die am Erlernen oder Ausführen einer gut eingeprägten Bewegung beteiligt sind. Die Forscher stellten fest, dass vorherige Hemmung oder Stimulierung des direkten oder indirekten Signalweges den Beginn des Bewegungsablaufs beeinflusste. Nach Beginn der Bewegung wies das Hemmen oder Stimulieren der direkten und indirekten Signalwege des Striatums jedoch zwei Effekte auf: Bewegungsautomatisierung und die Bildung einer Gewohnheit. Des Weiteren beobachteten die Wissenschaftler mit einer Methode, die zur Aufzeichnung der Aktivität bestimmter Zelltypen entwickelt wurde, dass während verschiedener Phasen der Bewegungsausführung verschiedene Neuronen aktiv sind. Der Verlust von Bewegungsroutinen ist wesentlicher Bestandteil von Störungen wie der Parkinson-Krankheit und der Huntington-Krankheit. Die Erkenntnisse aus NEURACTION könnten dazu beitragen, die Mechanismen dieser neurodegenerativen Erkrankungen zu verstehen.
Schlüsselbegriffe
Tätigkeit, Fertigkeit, Erlernen, Striatum, neuronal, Hirnaktivität, motorisch, Plastizität, optogenetisch, Signalwege, neurodegenerative Erkrankungen
