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Neurowissenschaftler/innen der Universitäten Köln und Montreal haben neuronale Mechanismen entdeckt, die die Beendigung von Bewegungsabläufen kontrollieren. In einer Studie, die in der Fachzeitschrift Cell Reports veröffentlicht wurde, identifizierten sie „Stop-Zellen” im Hirnstamm und charakterisierten deren zellulären Eigenschaften und spezifischen Aktivitätsmuster. Die Studie ist ein Ergebnis einer langjährigen internationalen Kollaboration zwischen den Arbeitsgruppen von Prof. Ansgar Büschges (Köln) und Prof. Réjean Dubuc (Montreal), die sich beide mit der neuronalen Bewegungskontrolle befassen.
Neurowissenschaftler/innen finden heraus, wie Wirbeltiere Bewegungsabläufe beenden
Bei allen Wirbeltieren – einschließlich des Menschen – kontrollieren Neurone im Mittelhirn die Bewegungen des Körpers, insbesondere solche für Fortbewegung. Die Kommandos werden in dieser Hirnregion gebildet und direkt an den Hirnstamm weitergeleitet. Von dort aus gelangen sie in das Rückenmark zu den lokalen Netzwerken, die die Aktivität der Körpermuskulatur kontrollieren. Während die Mechanismen der Initiierung und Aufrechterhaltung von Bewegungen seit langem bekannt sind, gab es bezüglich der Beendigung von Bewegungen bislang nur die Annahme, dass dies das Resultat der Terminierung der Aktivität von Hirnstammneuronen ist. Erst kürzlich wurde bekannt, dass auch hierfür spezifische neuronale Mechanismen existieren. Forscher/innen des Karolinska Intistitutet in Stockholm haben eine Zellpopulation im Hirnstamm von Mäusen entdeckt, die das Ende von Laufsequenzen auslöst. Die individuelle Aktivität solcher Neurone konnte bisher jedoch nicht beschrieben und analysiert werden.
In ihrer Studie konnten Dr. Laurent Juvin und Swantje Grätsch in Zusammenarbeit mit Prof. Réjean Dubuc, Prof. Ansgar Büschges und weiteren Kolleg/inn/en jetzt anhand des Neunauges ähnliche Hirnstammneurone („Stop-Zellen“) charakterisieren. Sie nutzten hierfür bildgebende, elektrophysiologische, und kinematische Methoden, um die zelluläre Aktivität von „Stop-Zellen“ zu messen und anschließend mit Körperbewegungen zu vergleichen. Es konnte gezeigt werden, dass „Stop-Zellen“ kurz vor dem Ende der Bewegung sehr kurz und stark aktiviert werden. Dieses Aktivitätsmuster war bisher für Hirnstammneurone unbekannt. Interessanterweise führte die gezielte Aktivierung dieser Zellen zu einem schnellen Bewegungsende, während die experimentelle Inaktivierung diesen Prozess erheblich beeinträchtigt.
Diese Forschungsergebnisse bringen neue Einblicke in die neuronale Kontrolle vom Bewegungsende bei Wirbeltieren: „Stop-Zellen“ sind Hirnstammneurone, die als Kommandoneurone auf neuronale Netzwerke im Rückenmark wirken und dadurch Körperbewegung schnell beenden.
Link zur Originalveröffentlichung:
http://www.cell.com/cell-reports/home
Bei Rückfragen:
Prof. Dr. Ansgar Büschges
Universität zu Köln
Institut für Zoologie
E-Mail: ansgar.bueschges@uni-koeln.de
Tel. +49 (0) 221 470 2607
Criteria of this press release:
Journalists
Biology, Medicine
transregional, national
Research results
German
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