Anteriorer präfrontaler Putamen-Kreislauf, der für die Reaktionshemmung beim Menschen wesentlich ist

Anteriorer präfrontaler Putamen-Kreislauf, der für die Reaktionshemmung beim Menschen wesentlich ist

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Der anteriore IFC-anteriore Putamen-Kreislauf im indirekten Weg ist für die Hemmung der Reaktion von entscheidender Bedeutung. Bildnachweis: Juntendo-Universität

Der präfrontal-subthalamische neurale Schaltkreis im menschlichen Gehirn ist dafür verantwortlich, unangemessene Reaktionen zu stoppen. Das Striatum im Gehirn ist der Hauptweg für direkte oder erregende und indirekte oder hemmende Signale, und es wird angenommen, dass dieser indirekte Weg als alternativer Stoppmechanismus beim Menschen dient. Wir haben jedoch kein klares Verständnis dafür, wie das Anhalten durch den präfrontal-striatalen indirekten Weg verwaltet wird.

Jetzt erklärt eine Gruppe von Forschern unter der Leitung von Dr. Takahiro Osada von der Juntendo University School of Medicine den Mechanismus des indirekten präfrontal-striatalen Signalwegs. Die Forscher haben ihre Ergebnisse in veröffentlicht Zellberichte. „Wir haben ein neues neuronales Netzwerk im Gehirn gefunden, das an der Hemmung unangemessener Reaktionen beteiligt ist. Diese Arbeit wird Aufschluss über die gestörten Prozesse geben, die die Bewegung nach einer Verletzung einschränken, und kann sogar für die Behandlung neuropsychiatrischer Störungen relevant sein“, sagt Dr. Osada und hebt die hervor Bedeutung der Studie.

Die Forscher nutzten die transkranielle Ultraschallstimulation (TUS) niedriger Intensität, um Stoppreaktionen in der Basalganglienregion des menschlichen Gehirns zu untersuchen. Während Neuroimaging-Studien zuvor während Response Inhibition-Studien eine Aktivierung im Striatum festgestellt haben, konnten spezifische Regionen in diesem Bereich nicht genau bestimmt werden. TUS ist vorteilhaft, da die Technologie eine nicht-invasive Stimulation tiefer Hirnstrukturen mit hoher räumlicher Genauigkeit bis auf wenige Millimeter ermöglicht.

Aufgedeckt: vorderer präfrontaler Putamen-Kreislauf, der für die Reaktionshemmung beim Menschen wesentlich ist

Transkranielle Ultraschallstimulation wurde verwendet, um Stoppreaktionen in der Basalganglienregion des menschlichen Gehirns zu untersuchen. Bildnachweis: Takahiro Osada von der Juntendo University Graduate School of Medicine

Das Team verwendete zunächst die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), um zu visualisieren, welche Regionen der Basalganglien während dieser Reaktionshemmung aktiviert wurden. Danach wurden Reaktionen innerhalb der Basalganglien mit TUS stimuliert, um die Störung der Reaktionshemmungsleistung zu untersuchen. Die Forscher verwendeten dann eine Diffusions-MRT-Analyse, um zu sehen, ob die zerebrokortikale Region des Gehirns als Gegenstück zum Striatum fungieren könnte. Schließlich verwendete das Team TUS, um zu verstehen, wie wichtig das kortikale Gegenstück während der Reaktionshemmung war.

Die fMRI-Ergebnisse bestätigten, dass es während der Reaktionshemmung eine Aktivität im rechten vorderen Putamen gab. Wichtig ist, dass TUS, das sowohl auf die Regionen des vorderen Putamens als auch des subthalamischen Nucleus gerichtet war, bei den Testpersonen zu einer signifikant beeinträchtigten Bremsleistung führte. „Wir konnten auch eine deutliche Verbindung zwischen dem anterioren Putamen und dem rechten anterioren inferioren Frontalkortex (IFC) identifizieren. Als wir TUS auf den rechten anterioren IFC richteten, war die Bremsleistung erneut erheblich beeinträchtigt“, erläutert Dr. Osada.

Die Gruppe ist zuversichtlich, dass die Ergebnisse weitere Forschungen zur Erforschung neuronaler Mechanismen der Reaktionshemmung unterstützen werden, da sie die Rolle des anterioren IFC-anterioren Putamen-Kreislaufs – eines neuen kortikal-basalen Netzwerks – bei der Hemmung unangemessener Reaktionen identifiziert haben. Dies ist vielversprechend, da es die Tür öffnet, nicht nur einzelne Regionen des Gehirns zu untersuchen, sondern Experimente auf der Ebene des gesamten Gehirns durchzuführen.

Aber was sind die weiterreichenden Implikationen für die Ergebnisse des Teams? Dr. Osada schlussfolgert: „Ich bin fest davon überzeugt, dass diese Forschung uns dabei helfen kann, eine bessere künstliche Intelligenz zu entwickeln, da wir mithilfe von Tools wie TUS und fMRI Einblick in die Gehirnfunktionen gewinnen. Eine Dysfunktion des Kortikal-Basalganglien-Netzwerks ist mit neuropsychiatrischen Störungen verbunden, und es gibt viel zu tun mit unserer Methodik im Hinblick auf die pathophysiologischen Mechanismen hinter diesen Zuständen aufgedeckt werden.”


Forscher bestätigen die Rolle der Gehirnregion bei der Geist-Körper-Kommunikation


Mehr Informationen:
Koji Nakajima et al, Eine kausale Rolle des vorderen präfrontalen Putamen-Kreislaufs für die Reaktionshemmung, die durch transkranielle Ultraschallstimulation beim Menschen aufgedeckt wurde, Zellberichte (2022). DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111197

Bereitgestellt vom Forschungsförderungszentrum der Juntendo-Universität

Zitieren: Revealed: Anterior prefrontal-putamen circuit essential to response inhibition in humans (2022, 24. Oktober), abgerufen am 24. Oktober 2022 von https://medicalxpress.com/news/2022-10-revealed-anterior-prefrontal-putamen-circuit-essential .html

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