Nervenkreisläufe lassen das Gehirn Geräusche leiser machen, die aus unseren eigenen Handlungen stammen, und andere Geräusche, auf die wir achten müssen, sagen Forscher.
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Während eines normalen Gesprächs regelt Ihr Gehirn ständig die Lautstärke, um den Klang Ihrer eigenen Stimme zu dämpfen und die Stimmen anderer im Raum zu verbessern.
Diese Fähigkeit, zwischen den Geräuschen, die von Ihren eigenen Bewegungen erzeugt werden, und denen, die von der Außenwelt kommen, zu unterscheiden, ist nicht nur wichtig, um den Klatsch der Wasserkühler nachzuvollziehen, sondern auch, um zu lernen, wie man ein Musikinstrument spricht oder spielt.
Jetzt haben die Forscher das erste Diagramm der Gehirnschaltungen entwickelt, das dieses komplexe Zusammenspiel zwischen dem motorischen System und dem auditorischen System ermöglicht.
Der motorische Kortex eines Mausgehirns zeigt eine orangefarbene Untergruppe von Neuronen, deren lange Axone sich bis zum auditorischen Kortex erstrecken. Diese Neuronen übertragen bewegungsbezogene Signale, die das Gehör verändern können. Blaue Punkte im Hintergrund zeigen Gehirnzellen, die nicht zum auditorischen Kortex axonieren. (Bildnachweis: Richard Mooney Lab / Duke)
Die im Journal of Neuroscience veröffentlichten Forschungsergebnisse könnten Einblicke in Schizophrenie und Stimmungsstörungen geben, die auftreten, wenn diese Schaltkreise durcheinander geraten und Menschen Stimmen hören, die andere Menschen nicht hören.
„Unsere Erkenntnis ist wichtig, weil sie das Blau für das Verständnis der Kommunikation des Gehirns mit sich selbst liefert und wie diese Kommunikation zu Krankheiten führen kann“, sagt Richard Mooney, leitender Autor der Studie und Professor für Neurobiologie an der Duke University School of Medicine .
„Normalerweise warnen motorische Regionen Hörregionen, dass sie einen Befehl zum Sprechen geben. Seien Sie also auf ein Geräusch vorbereitet. Bei einer Psychose können Sie jedoch nicht mehr zwischen der Aktivität Ihres Motorsystems und der Aktivität eines anderen unterscheiden, und Sie glauben, dass die Geräusche, die aus Ihrem eigenen Gehirn kommen, äußerlich sind. "
Forscher haben lange vermutet, dass die neuronalen Schaltkreise, die Bewegungen übermitteln - um eine Meinung zu äußern oder eine Klaviertaste zu drücken - auch in die Verkabelung einfließen, die Geräusche erfasst.
Die Art der Nervenzellen, die diesen Input lieferten, und ihre funktionelle Interaktion, um dem Gehirn zu helfen, das bevorstehende Geräusch vorherzusehen, waren jedoch nicht bekannt.
M2 Verbindung
In dieser Studie verwendete Mooney eine Technologie, die von Fan Wang, Associate Professor für Zellbiologie, entwickelt wurde, um alle Eingaben in den auditorischen Kortex zu verfolgen - die Schallinterpretationsregion des Gehirns. Obwohl die Forscher herausfanden, dass verschiedene Bereiche des Gehirns in den auditorischen Kortex eingespeist wurden, waren sie am meisten an einer Region interessiert, die als sekundärer motorischer Kortex oder M2 bezeichnet wird, da sie für die direkte Einspeisung von motorischen Signalen in den Hirnstamm und den Hirnstamm verantwortlich ist Rückenmark.
"Das deutet darauf hin, dass diese Neuronen eine Kopie des motorischen Befehls direkt an das auditive System senden", sagt David M. Schneider, Co-Hauptautor der Studie und Postdoktorand in Mooneys Labor. "Mit anderen Worten, sie sind ein Signal, das" Bewegung "bedeutet, aber sie sind auch ein Signal an das auditive System, das" Ich werde mich bewegen "sagt."
Nachdem die Forscher diesen Zusammenhang entdeckt hatten, untersuchten sie, welchen Einfluss diese Interaktion auf die Hörverarbeitung oder das Gehör hatte. Sie nahmen Mäusen Hirngewebeschnitte ab und manipulierten gezielt die Neuronen, die von der M2-Region zum auditorischen Kortex führten. Die Forscher fanden heraus, dass die Stimulierung dieser Neuronen die Aktivität des auditorischen Kortex tatsächlich dämpfte.
"Es stimmte gut mit unseren Erwartungen überein", sagt Anders Nelson, Co-Hauptautor der Studie und Doktorand in Mooneys Labor. "Es ist die Art und Weise des Gehirns, die Geräusche, die aus unseren eigenen Handlungen stammen, zu unterdrücken oder zu unterdrücken."
In Bewegung?
Schließlich testeten die Forscher diese Schaltung an lebenden Tieren, indem sie die Motoneuronen an anästhesierten Mäusen künstlich einschalteten und dann untersuchten, wie der auditive Kortex reagierte.
Mäuse singen normalerweise durch eine Art Lied, das Ultraschallvokalisierung genannt wird und zu hoch ist, als dass ein Mensch es hören könnte. Die Forscher spielten diese Ultraschallvokalisationen den Mäusen vor, nachdem sie den motorischen Kortex aktiviert hatten, und stellten fest, dass die Neuronen auf die Geräusche viel weniger reagierten.
"Es scheint, dass die funktionale Rolle, die diese Neuronen beim Hören spielen, darin besteht, dass sie von uns erzeugte Geräusche leiser erscheinen lassen", sagt Mooney. „Die Frage, die wir jetzt wissen möchten, ist, ob dies der Mechanismus ist, der verwendet wird, wenn sich ein Tier tatsächlich bewegt. Das ist das fehlende Glied und das Thema unserer laufenden Experimente. “
Sobald die Forscher die Grundlagen der Schaltung festgelegt haben, könnten sie untersuchen, ob eine Änderung dieser Schaltung zu Gehörhalluzinationen führen oder sie in Schizophreniemodellen sogar beseitigen könnte.
Die National Institutes of Health unterstützten die Studie.
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