Ärzte Zeitung online, 24.11.2018

Botenstoffe im Gehirn

Sehen beginnt, bevor wir etwas sehen

MÜNCHEN. Bereits das Öffnen der Augen verändert die Verteilung der Botenstoffe Glutamat und GABA im Gehirn, unabhängig davon, ob die Person tatsächlich etwas sieht. Das haben Forscher um Privatdozent Dr. Valentin Riedl von der TU München herausgefunden (J Neurosci 2018; 38: 9967-9976).

Glutamat und GABA wirken ja einander entgegengesetzt: Glutamat aktiviert Nervenzellen, während GABA einen hemmenden Einfluss auf sie hat. Das Experiment bestand aus drei Phasen, berichtet die TUM.

Die Personen lagen zuerst mit geschlossenen Augen fünf Minuten im Dunkeln. Dann öffneten sie die Augen und blickten in die Dunkelheit, zuletzt wurde ihnen ein flimmerndes Schachbrettmuster gezeigt, das in sehr kurzen Abständen an- und ausging.

Währenddessen wurde die Menge der beiden Botenstoffe mit Magnetresonanz-Spektroskopie (MRS) im visuellen Cortex bestimmt. Mit geschlossenen Augen war die GABA-Konzentration hoch, sank aber überraschenderweise bereits beim Öffnen der Augen ab, obwohl noch nichts zu sehen war.

„Das Gehirn bereitet sich schon mit dem Öffnen der Augen auf kommende Reiz vor“, wird Riedl zitiert. Erst beim Wahrnehmen eines echten visuellen Reizes, des flimmernden Schachbretts, erhöhte sich die Konzentration von Glutamat.

MRS-Daten mit fMRT-Messungen verglichen

Die Forscher verglichen ihre MRS-Daten erstmals auch mit Messungen aus dem funktionellen MRT (fMRT). Hierbei wird der Sauerstoffverbrauch in bestimmten Hirnregionen ermittelt. Ein hoher Verbrauch dient als indirektes Signal für Nervenzellaktivitäten in diesem Bereich.

Sie stellten fest, dass zu den Zeitpunkten, in denen sich die Menge der Botenstoffe im visuellen Cortex veränderte, auch Hirnaktivitäten im fMRT sichtbar waren. „Die Ergebnisse beider Methoden passten perfekt zusammen. Durch die Kombination können wir nicht nur sagen, dass es in einer Region eine erhöhte Aktivität gibt, sondern können sie erstmals auch konkret den beiden Neurotransmittern zuordnen“, erklärt Riedl.

Für klinische Aspekte haben die Ergebnisse von Riedl und seinem Team ebenfalls Relevanz. Bei psychischen Krankheiten wie der Schizophrenie wird zum Beispiel vermutet, dass unter anderem die Verteilungen der beiden Botenstoffe dauerhaft gestört sind.

„Bisher fehlen aber noch Beweise. Eine Untersuchung mit Spektroskopie und fMRT ließe eine sehr viel genauere und breitere Aussage über die Konzentration der Botenstoffe in Gehirnen von Patienten zu“, so Riedl. (eb)

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