Moleküle aus der Gruppe der Katecholamine (Noradrenalin und Dopamin) und Acetylcholin modulieren die Kognition und spielen eine maßgebliche Rolle bei Erkrankungen des Gehirns. Allerdings war bisher nur wenig über die spezifischen Mechanismen bekannt, über welche diese Botenstoffe jeweils höhere Hirnfunktionen beeinflussen. Neue Forschungen aus dem Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) vermitteln nun Einblicke in diese Mechanismen. Durch die Messung großflächiger Hirnaktivität und neue Analysemethoden entdeckte die Hamburger UKE-Forschergruppe unerwartet drastische Unterschiede zwischen den Effekten von Katecholaminen und Acetylcholin auf das Wechselspiel zwischen Hirnregionen.

Computersimulationen neuronaler Netzwerke

Durch Computersimulationen neuronaler Netzwerke identifizierten die Forschenden die zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen. Daraus konnten sie Vorhersagen für das Entscheidungsverhalten ableiten, welche sie schließlich in gesunden Versuchspersonen bestätigten. „Die Simulationen erklären unsere Messergebnisse durch die Verschiebung des Gleichgewichts zwischen neuronaler Erregung und Hemmung in der Großhirnrinde zugunsten der Erregung. Dies erzeugt scheinbar zufällige Schwankungen im Entscheidungsverhalten der Versuchspersonen und begünstigt so das Ausprobieren neuer Handlungsoptionen”, erklären Prof. Donner und der Erstautor der Studie Dr. Thomas Pfeffer aus dem Institut für Neurophysiologie und Pathophysiologie des UKE. Ein solch exploratives Verhalten könnte insbesondere in unbekannten Umgebungen nützlich sein.

Quelle: PI: Neues aus der UKE-Forschung, 26.07.2021