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Was passiert im Gehirn, wenn das blosse Hören zum Zuhören wird? Um das zu entschlüsseln, haben Forschende der Universität Basel den neuronalen Fingerabdruck der beiden Arten der Schallverarbeitung im Gehirn von Mäusen aufgespürt.
Intuitiv ist uns klar: Es macht einen Unterschied, ob wir passiv hören oder aktiv zuhören. Aufmerksamkeit und ein angeregter Zustand, aber auch Bewegung spielen eine Rolle dabei, wie sich die Lautverarbeitung im Gehirn entsprechend anpasst. Was dabei genau passiert, berichten die Neurowissenschaftlerinnen Prof. Dr. Tania Rinaldi Barkat und Dr. Gioia De Franceschi vom Departement Biomedizin der Universität Basel im Fachjournal «Cell Reports».
Die Forscherinnen untersuchten für ihre Studie die Aktivität von Nervenzellen an vier Stellen im Gehirn von Mäusen, von denen bekannt ist, dass sie an zunehmend komplexer Klangverarbeitung beteiligt sind. Im Zuge des Experiments hörten die Tiere phasenweise passiv Töne, die ihnen vorgespielt wurden, phasenweise lauschten sie aktiv darauf, um für das Entdecken der Töne eine Belohnung zu erhalten.
Aktivitätsmuster hängt von verschiedenen Faktoren ab
Dabei zeigte sich, dass die Mehrheit der Nervenzellen beim Wechsel zwischen Hören und Zuhören ihre Aktivität änderten. «Das heisst aber nicht, dass sich alle Nervenzellen gleich verhielten», erklärt De Franceschi. «Vielmehr fanden wir zehn verschiedene und spezifische Arten von Aktivitätsänderungen.»
Während die meisten Neuronen eine Veränderung zeigten, die wahrscheinlich mit dem unterschiedlichen Aufmerksamkeitsniveau zusammenhing, zeigten einige von ihnen auch Aktivitätsmuster, die mit dem Erregungsniveau der Mäuse, ihrer Bewegung, dem Vorhandensein einer Belohnung oder einer Kombination dieser Faktoren in Verbindung standen.
Einfluss auf alle Verarbeitungsstufen
Die Hörbahn im Gehirn besteht aus mehreren Kernbereichen und leitet akustische Information von der Cochlea zur primären Hörrinde. Von zwei der untersuchten Bereiche entlang der Hörbahn nimmt man an, dass sie in Bezug auf die Verarbeitungskomplexität auf einer «höheren Ebene» liegen. «Zu Beginn unserer Untersuchungen vermuteten wir, dass vor allem diese Bereiche durch Aufmerksamkeit auf Geräusche beeinflusst werden», so Barkat. «Überraschenderweise war das aber nicht der Fall.» Aufmerksamkeit verändert demnach auch die Aktivität in Hirnarealen, von denen man bisher dachte, dass sie nur grundlegende Formen der Klangverarbeitung durchführen.
«Die Ergebnisse verdeutlichen, dass selbst die Beschäftigung mit einer einfachen Aufgabe zur Geräuscherkennung ein kognitiver Prozess ist, der die Arbeitsweise des Gehirns tiefgreifend und weitreichend prägt, und das schon in sehr frühen Stadien der sensorischen Verarbeitung.»
Prof. Dr. Tania Barkat, Universität Basel, Departement Biomedizin, Tel. +41 61 207 16 38, E-Mail: tania.barkat@unibas.ch
Gioia De Franceschi and Tania Rinaldi Barkat
Task-induced modulations of neuronal activity along the auditory pathway
Cell Reports (2021), doi: 10.1016/j.celrep.2021.110115
Criteria of this press release:
Journalists
Biology, Medicine
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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