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                                     Was ist dabei noch so interessant?

 

Ein weiterer Schwerpunkt sind die "inhibitorischen Interneurone". Das sind hemmende Nervenzellen, die in alle neuronalen Schaltkreise eingebunden sind. Früher hatte man sie im wesentlichen als eine "Bremse" verstanden, die verhindern soll, dass hoch vernetzte Verschaltungen übererregt werden. Inzwischen ist jedoch klar, dass Interneurone ganze Zellverbände rhythmisch hemmen können und so synchronisierte Oszillationen im Netzwerk steuern. Neuere Ergebnisse der Arbeitsgruppe um den Neurophysiologen Gyuri Buzsáki (Newark, USA) zeigen, dass solche Interneurone auch intensiv an "unseren" ripples beteiligt sind. Jetzt sind alle Untersuchungsziele der Neurobiologie darauf orientiert, die Frage zu beantworten, was diese Hemmung für das Netzwerkverhalten bedeutet. Möglicherweise werden die meisten Nervenzellen des Hippocampus während der ripples gehemmt, so dass sich die Aktivität der noch verbliebenen Zellen dann besser von der Gesamtaktivität abhebt. Falls die aktiven Zellen nun auch noch gerade diejenigen wären, welche die Gedächtnisspur tragen, würde dadurch die Spezifität der Informationsübertragung gesichert werden können.

1987 entdeckten Wolf Singer, Direktor am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt, und sein US-amerikanischer Forschungsgast Charles Gray ungewöhnliche elektrische Oszillationen im Frequenzbereich um 40 Hertz (Schwingungen pro Sekunde) in einem für das Sehen zuständigen Hirnrindenbereich narkotisierter Katzen. Ähnliche Phänomene registrierte etwa zur selben Zeit ein Team um Reinhard Eckhorn von der Universität Marburg.

Damit war der Damm gebrochen. Seitdem untermauert eine wachsenden Zahl experimenteller Ergebnisse die Existenz zeitlich synchronisierter Entladungen von Nervenzell-Verbänden - auch neuronale Ensembles genannt - in tierischen und menschlichen Gehirnen. Vor allem die Forschergruppe um Wolf Singer, der auch der Mediziner und Philosoph Andreas Engel bis zum Jahr 2000 angehörte, trug mit ihren Arbeiten wesentlich zur Aufklärung bei, welche Rolle die synchronisierten Oszillationen in hoch entwickelten Gehirnen spielen.

In der Tat häufen sich in jüngster Zeit die Resultate aus Untersuchungen an Mensch und Tier, so begründen Engel und Singer ihre NCC-Hypothese, "dass spezifische Änderungen in der neuronalen Synchronie während all dieser (vier) Prozesse auftreten". Mehr noch: Diese Änderungen "sind durch die Emergenz" - das plötzliche Auftauchen - "schneller Oszillationen gekennzeichnet", und zwar bevorzugt im Frequenzbereich zwischen 30 und 80 Hertz, dem so genannten Gamma-Band. Die ripples könnten demnach Umschaltfrequenzen in eine höher kognitive Ebene sein.

Demnach könnten wir folgende Frequenzen im Hirn unterscheiden, wobei die höheren Frequenzen bisher nicht im EEG abgebildet werden können:

 

Ripples                200 Hz 

 

Gamma- Band     30-80 Hz:

(Kognitive Höchstleistung)

 

Nano- Frequenz   40 Hz

 

Alpha- Wellen (10-12 Hz)

 

Theta- Wellen (4 - 8 Hz)

 

Delta-Wellen (0 - 4 Hz)

 

 

NCC-Hypothese: 1. Jene neuronalen Systeme, die im Gehirn das Gewahrwerden steuern, könnten die Wirksamkeit der Mechanismen für die zeitliche Bindung verändern. Dies wiederum könnte sowohl die räumliche Ausdehnung der kooperierenden Nervenzell-Verbände als auch die Art der Zusammenarbeit beeinflussen. Beides trüge zu einer spezifischeren Informationsverarbeitung bei.

2. Die Integration von Sinneswahrnehmungen wird durch die Synchronisation der dazu notwendigen neuronalen Assemblies möglich: Sie erlaubt diesen Nervenzell-Verbänden, spezielle Beziehungen untereinander zu knüpfen und die relevanten Informationen funktionell zusammenhängend zu bearbeiten.

3. Die Auswahl der Aufmerksamkeit wird durch die neuronale Synchronisierung gefördert, da zeitliche Übereinstimmungen von anderen Nervenzell-Verbänden leichter "entdeckt" werden können als zeitlich ungeordnete Signale. Die Auswahl der Aufmerksamkeit kann sowohl von unten nach oben ("bottom-up", etwa durch neue Sinnesreize) als auch von oben nach unten ("top-down", zum Beispiel durch Erwartung oder Gedächtnisinhalte) kontrolliert werden.

4. Synchronisierte Nervenzell-Verbände können ihren Zustand für einige Zeit stabilisieren. Dies könnte die Basis für das Arbeitsgedächtnis sein, das ja den jeweiligen sachlichen Inhalt der verschiedenen zusammenarbeitenden neuronalen Assemblies für einige Zeit "halten" muss. Und die Information, die von solchen Assemblies während einer Arbeitsgedächtnis-Phase gehalten wird, könnte ins Bewusstsein vordringen.

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