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Was bewegt uns? Maus-Studie wirft Licht
Neue Forschung fragt, warum Menschen zusammen mit anderen Säugetieren sich körperlich betätigen. Die Studie findet eine neue Art von Gehirnzelle, die schließlich erklären könnte, warum einige von uns motivierter sind als andere.
Eine neuere Studie deckt Deep-Brain-Signale in einer neuen Art von Neuronen auf, die willkürliche körperliche Bewegungen kontrollieren.
Vor mehr als hundert Jahren wurde entdeckt, dass die Schädigung eines bestimmten Hirnareals dazu führte, dass Menschen unbeweglich und lustlos blieben und ihren Appetit verloren. Dies veranlasste die Forscher zu der Annahme, dass Hirnsignale im lateralen Hypothalamus (LH) - dem mit Immobilität verbundenen Bereich - die körperliche Aktivität kontrollieren könnten.
Der genaue Mechanismus hinter dieser Assoziation blieb jedoch unbekannt - bis jetzt. Neue Forschung nutzt modernste Technologie, um zu erforschen, was körperliche (Un) Aktivität bei Säugetieren verursacht und findet eine neue Art von Gehirnzelle in der LH, die bei Aktivierung eine willkürliche Bewegung auslöst.
Die Studie wurde von Forschern des King's College London in Großbritannien durchgeführt, die von Prof. Denis Burdakov vom Zentrum für Entwicklungsneurobiologie am Institut für Psychiatrie, Psychologie und Neurowissenschaften geleitet wurden.
Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht PNAS.
Untersuchung von Motoneuronen im lateralen Hypothalamus
Der Hypothalamus ist ein Gehirnbereich, der Hormone produziert, die eine Reihe von Körperfunktionen steuern, einschließlich Körpertemperatur, Sexualtrieb, Appetit, Stimmung, Schlaf, Herzfrequenz und Blutdruck.
Mit optogenetischer Hirnschaltungsanalyse und Deep-Brain-Recording untersuchten die Forscher das Äquivalent der LH in Mäusen.
Optogenetik ist eine neu entwickelte Technologie, die Licht nutzt, um die Aktivität von Zellen zu verfolgen und zu steuern. Die Zellen werden zunächst genetisch so modifiziert, dass sie für eine bestimmte Lichtfrequenz empfindlich sind, und dann können sie aktiviert oder zum Schweigen gebracht werden, sodass die Forscher die Gehirnschaltkreise genauer untersuchen können.
Die Tiefenhirnaufnahme ist eine Methode, bei der stimulierende Elektroden tief in die subkortikalen Bereiche des Gehirns eingeführt werden. Die Methode wird verwendet, um die für die Bewegung verantwortlichen Neuronen zu untersuchen und aufzuzeichnen, sowie um eine potentielle Behandlung von Bewegungsstörungen zu sein.
Für diese Studie verwendeten die Forscher eine Tiefenhirn-Aufzeichnungstechnik, die Faserphotometrie genannt wurde.
Orexin-aktivierte GAD65-Neuronen kontrollieren die willkürliche Bewegung
Die Verwendung dieser Methoden bei Mäusen ergab neue Arten von Gehirnzellen, die als GAD65-Neuronen bezeichnet werden. Diese Neuronen sind eine Untergruppe von Zellen, die sich im LH befinden, aber sie unterscheiden sich molekular von den anderen Neuronen, die zuvor mit der Bewegungssteuerung in Verbindung gebracht wurden.
Darüber hinaus wurde in der Studie festgestellt, dass diese neuen Gehirnzellen durch Orexin aktiviert werden - ein Peptid, das normalerweise dazu dient, Stress und Appetit zu signalisieren.
Genauer gesagt untersuchten die Forscher, wann die GAD65-Zellen ein- und ausgeschaltet wurden, und sie beobachteten, dass diese Zellen aktiv waren, wenn sich die Mäuse freiwillig und unmittelbar davor bewegten.
Die Forscher haben diese Zellen auch selektiv zum Schweigen gebracht und aktiviert, um zu sehen, wie sie den Lauf der Mäuse beeinflussten. Wenn die Zellen deaktiviert waren, liefen die Mäuse signifikant weniger als gewöhnlich.
Schließlich haben Burdakov und das Team die Zellen überreizt, was dazu führte, dass die Mäuse viel mehr als normal liefen.
Die Ergebnisse mögen erklären, warum manche Menschen mehr trainieren als andere
"Diese Ergebnisse werfen ein neues Licht auf die Signale im Tiefhirn, die ein gesundes Maß an körperlicher Aktivität aufrechterhalten", schlussfolgern die Autoren.
Der leitende Forscher der Studie kommentiert auch die Bedeutung dieser Ergebnisse:
"Wenn die gleichen neuronalen Netzwerke im menschlichen lateralen Hypothalamus, dem klassischen menschlichen Erregungszentrum, arbeiten, könnten unsere Ergebnisse Aufschluss darüber geben, wie das Gehirn zwischen Aktivität und Inaktivität wählt, einschließlich der gesundheitlichen Auswirkungen dieser Entscheidung. ein MRT-Gerät, um zum Beispiel auf diesen Bereich des Gehirns zu schauen und zu sehen, ob es viel mehr Aktivität unter Menschen gibt, die immer im Fitnessstudio sind, verglichen mit denen, die dazu neigen, zu Hause vor dem Fernseher zu sitzen. "
Prof. Denis Burdakov
Prof. Burdakov skizziert auch Richtungen für zukünftige Forschungen und sagt: "Ein nächster Schritt wäre zu untersuchen, wie der hier beschriebene neuronale Schaltkreis mit anderen Bahnen im Gehirn zusammenarbeitet, von denen bereits bekannt ist, dass sie willkürliche Bewegungen kontrollieren und auf diese Weise fördern körperliche Aktivität bei Menschen. "
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