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Warum verursachen einige Bilder Anfälle, andere nicht?

Warum verursachen einige Bilder Anfälle bei Patienten mit photosensitiver Epilepsie, während andere nicht? Eine neue Studie untersucht die neurophysiologischen Mechanismen hinter diesem Phänomen.
Bestimmte Bilder können mehrere Neuronen gleichzeitig auslösen, bis zu 500 Mal pro Sekunde, was bei einigen Epileptikern Anfälle auslösen kann.

Das Nationale Institut für neurologische Störungen und Schlaganfall (NINDS) definiert Epilepsie als eine Gruppe von neurologischen Störungen, bei denen Bündel von Neuronen abnormal signalisieren und einen Anfall auslösen.

Während eines Anfalls können mehrere Gehirnzellen gleichzeitig bis zu 500 Mal pro Sekunde Signale senden.

Die NINDS schätzen auch, dass derzeit etwa 2,3 Millionen Erwachsene in den Vereinigten Staaten sowie mehr als 450.000 Kinder und Jugendliche mit Epilepsie leben.

Es ist bekannt, dass bei Menschen mit lichtempfindlicher Epilepsie Blitzlichter zu Krampfanfällen führen können. Die Wirkung solch provokativer Bilder kann ziemlich erschütternd sein. Im Jahr 1997 beispielsweise löste eine bestimmte Pokémon-Episode in 685 Menschen in Japan Anfälle aus, und 2012 musste das Werbevideo für die Olympischen Spiele von der Website entfernt werden, da es Anfälle bei mehreren epileptischen Patienten verursachte.

Anfälle können jedoch auch durch statische Bilder ohne Bewegung oder Flimmern verursacht werden. Neue Forschungen sollten untersuchen, warum das so ist. Ein Team von internationalen Forschern überprüfte die auf dem Gebiet der Neurophysiologie verfügbare Literatur, um zu sehen, ob die neuronalen Antworten in einem gesunden visuellen Kortex vorhersagen können, wie Menschen mit photosensitiver Epilepsie auf statische Bilder reagieren könnten.

Die Erstautorin der Studie ist Dora Hermes vom Universitätsklinikum Utrecht in den Niederlanden. Sie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Aktuelle Biologie .

Die Rolle von Gamma-Oszillationen im Gehirn

Hermes und Kollegen verfolgten frühere Studien, die darauf hinwiesen, dass Gamma- Oszillationen im Gehirn - mit einer Frequenz zwischen 30 und 80 Hertz - für das Entstehen von Anfällen verantwortlich sein könnten.

Ihre Übersicht konzentrierte sich auf Gammaschwingungen, die durch die räumlichen Merkmale einiger statischer Bilder, wie z. B. schwarze und weiße Balken, hervorgerufen wurden.

Das sich wiederholende Muster der Gehirnaktivität von Gammaschwingungen findet statt, wenn Menschen diesen Bildern ausgesetzt sind. In der Tat bemerken die Autoren, dass diese Bilder Kopfschmerzen und Migräne bei lichtempfindlichen Menschen sowie Beschwerden bei vollkommen gesunden Menschen verursachen können.

"Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass es beim Entwurf von Gebäuden wichtig sein kann, visuelle Muster zu vermeiden, die diesen Kreislauf aktivieren und Unbehagen, Migräne oder Krampfanfälle verursachen können. Selbst vollkommen gesunde Menschen fühlen sich von den Bildern am ehesten unwohl Anfälle bei photosensitiver Epilepsie auslösen. "

Dora Hermes

Gamma-Gehirnschwingungen können mit Hilfe eines einfachen Elektroenzephalogramms gemessen werden und sind Wissenschaftlern seit den 1980er Jahren bekannt. Allerdings haben sich die Forscher noch nicht über die Rolle einig, die diese Oszillationen bei der Wahrnehmung, beim Denken oder allgemein bei der neuronalen Verarbeitung spielen.

Der erste Autor der Studie erklärt weiter: "Einige Wissenschaftler argumentieren, dass diese Oszillationen enorm wichtig und essentiell für Aufmerksamkeit, Aufmerksamkeit und neuronale Kommunikation sind, während andere sagen, dass sie wahrscheinlicher ein Nebenprodukt der normalen neuronalen Verarbeitung sind von einem Auto - ein potenziell nützliches Diagnosesignal, aber nicht eines, das die neuronalen Maschinen funktionieren lässt. "

Wie Bilder von Gittermustern Anfälle verursachen können

Gammaschwingungen treten jedoch nur beim Betrachten bestimmter Bilder im Gehirn auf, was der Hypothese widerspricht, dass sie für die neuronale Verarbeitung von zentraler Bedeutung sind. Zum Beispiel verursachen Bilder von Gittermustern starke Gammaschwingungen, aber Bilder von Wolken oder Naturlandschaften nicht. Warum das passiert, bleibt weitgehend unbekannt.

Die Autoren schlussfolgern, dass diese Gittermuster am ehesten Krampfanfälle induzieren, und schlagen verschiedene Wege vor, wie die Bilder so eingestellt werden können, dass Gammaschwingungen im Gehirn vermieden werden.

Die Wahrscheinlichkeit, dass ein [fotosensitiver Anfall] durch Betrachten eines Gitters induziert wird, kann verringert werden, indem die Größe des Gitters [Muster] verringert wird, indem der Kontrast reduziert wird, indem ein zweites Gitter [Muster] überlagert wird, um ein Plaid oder Schachbrettmuster zu erzeugen durch Überlagern von Rauschen. Sowohl Sinus- als auch Rechteckwellengitter sind provozierend, während chromatischer Kontrast allein nicht [...] ist. "

Co-Autor Jonathan Winawer von der New York University erklärt die Ergebnisse weiter:

"Was wir in diesem Vorschlag unterscheiden, ist, dass die Verbindung zwischen Bildern, die photosensitive Epilepsie und normale Gehirnaktivität auslösen, spezifisch für Gammaschwankungen ist und nicht für andere Formen oder neuronale Reaktionen wie die Gesamtgeschwindigkeit von Aktionspotentialen", sagt Winawer.

Hermes und Kollegen arbeiten derzeit an Studien, die diese Gehirnmuster bei Personen mit photosensibler Epilepsie und Menschen ohne diese weiter untersuchen werden. Außerdem erstellen sie ein Modell, das hoffentlich vorhersagt, welche natürlichen Szenen Gammaschwankungen und Anfälle eher hervorrufen.

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