Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die scheinbare Einfachheit der taktilen Empfindung von einer cleveren zweistufigen Gehirnsch altung herrührt. Durch die Manipulation dieses Sch altkreises mit lichtgesteuerten optischen genetischen Werkzeugen brachten die Forscher Labormäuse dazu, buchstäblich den Kontakt zu ihrer Umgebung zu verlieren, da ihre Füße nicht mehr in der Lage waren, raue oder glatte Oberflächen zu spüren.
Der Tastsinn ist wichtig, wird aber im täglichen Leben oft als selbstverständlich angesehen, weil er einfach und automatisch erscheint. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die scheinbare Einfachheit der taktilen Empfindung von einer cleveren zweistufigen Gehirnsch altung herrührt. Durch die Manipulation dieses Sch altkreises mit lichtgesteuerten optischen genetischen Werkzeugen brachten die Forscher Labormäuse dazu, buchstäblich den Kontakt zu ihrer Umgebung zu verlieren, da ihre Füße nicht mehr in der Lage waren, raue oder glatte Oberflächen zu spüren.
Die von einem Team des RIKEN Brain Science Institute in Japan in Neuron veröffentlichte Studie zeigt, dass die Wahrnehmung von Berührungen auf zwei Signalen beruht, einem von der Haut zum Gehirn und einem anderen innerhalb des Gehirns selbst. Dieses zweite Signal leitet das erste Signal von einem Gehirnbereich auf niedrigerer Ebene zu einem höheren weiter und bumerangt es dann zurück auf die niedrigere Ebene. Der höhere Gehirnbereich ist für die Berührungswahrnehmung erforderlich und seine Inaktivierung macht Mäuse unfähig, Empfindungen in ihren Fußballen zu nutzen, um verschiedene Bodentexturen zu unterscheiden.
Das von Dr. Masanori Murayama geleitete Forschungsteam beobachtete die Gehirne von Mäusen, nachdem sie ihre Pfoten berührt hatten, und sah unmittelbare Aktivität im sensorischen Cortex – dem Gehirnbereich, der Signale von der Haut empfängt. Unerwarteterweise registrierten sie zehn Millisekunden nach der ersten eine zweite langsamere Aktivitätsquelle. Murayama erklärt: „Wir haben die Quelle dieser zweiten Aktivierung untersucht und festgestellt, dass der motorische Kortex auf hoher Ebene Informationen vom sensorischen Kortex empfängt und an den sensorischen Kortex zurücksendet. Dies bedeutet, dass für die taktile Wahrnehmung der Informationsfluss von der Haut zu Das Gehirn benötigt nicht nur eine Kommunikation von der Peripherie zum Gehirn, sondern auch einen Nachhall zwischen zwei Gehirnbereichen."
Während früher angenommen wurde, dass ein Signal von der Haut zum Gehirn ausreicht, um Berührungsempfindungen hervorzurufen, zeigt diese Studie, dass Mäuse ohne das zweite Signal die eingehenden sensorischen Informationen nicht fühlen oder nutzen können, was darauf hindeutet, dass dies möglicherweise nicht der Fall ist sogar Unterschiede in der Textur wahrnehmen. Um diese Idee zu untersuchen, trainierten die Forscher Mäuse darauf, zwei verschiedene Bodentexturen, rau oder glatt, zu unterscheiden, indem sie eine von ihnen mit einer Futterbelohnung in Verbindung brachten. Als sie das zweite Signal verhinderten, indem sie die verantwortlichen Neuronen mit lichtaktivierter optischer Gentechnologie absch alteten, konnten die Mäuse keine Unterschiede in der Bodenbeschaffenheit erkennen.
"Unsere Ergebnisse zeigen, dass ein widerhallender neuronaler Sch altkreis vom sensorischen Kortex zum höheren motorischen Kortex für die Wahrnehmung von Berührungen erforderlich ist", sagte der leitende Forscher Satoshi Manita. Murayama spekuliert, dass dieses zweistufige Sch altungsdesign ein Sicherheitsmechanismus sein könnte, um eine kontinuierliche genaue Wahrnehmung zu gewährleisten, selbst wenn sie von anderen Sinnen abgelenkt wird, wie beispielsweise beim Fühlen eines Lenkrads, während man sich auf die Straße konzentriert. „Diese Form der Wahrnehmung, ein externes Signal und sein interner Rückprall, kann sich auf andere Sinne erstrecken“, schließt Murayama, „und wir könnten feststellen, dass die Kommunikation zwischen Gehirnbereichen die Wahrnehmung für ein genaueres und integrierteres Verh alten verfeinert.“
