Gamma-Wellen synchronisieren entfernte neuronale Netzwerke

Das Zusammenspiel der Milliarden von Nervenzellen im Gehirn ist nicht spontan und zufällig, sondern der Verarbeitung von Gedächtnisinhalten liegt eine Harmonie zugrunde, bei der hemmende Schaltkreise in der Entstehung von hochfrequenten Hirnwellen im Hippocampus eine wichtige Rolle spielen. Man hat schon längere Zeit vermutet, dass Frequenzen über 30 Hertz (Gamma-Wellen) die synchrone Zusammenarbeit verschiedener Zellnetzwerke des Gehirns koordinieren. Bekannt ist auch, dass die Aktivität in diesem Frequenzbereich etwa bei Alzheimer-PatientInnen deutlich reduziert ist. Strüber et al. (2017) untersuchten dabei die Kommunikation zwischen den Interneuronen im Hippocampus von Mäusen. Interneurone sind jener zwischen zwei oder mehreren anderen Neuronen liegender Zelltyp mit besonders kurzen Zellfortsätzen, die schnell und effizient eine Weiterleitung hemmender Impulse an die Nachbarzellen bewirken. Es zeigte sich, dass die umliegenden Zellen, wenn sie sich aus ihrem Ruhezustand lösen, empfänglich gegenüber bestimmten Informationen sind, und dadurch zur Bildung eines gemeinsamen Aktionspotentials angeregt werden, sodass ein Signal auf andere Neuronen übertragen werden kann, was elektrophysiologisch als Gammawelle gemessen werden kann. Dabei mischen sich die Mikroschaltkreise nicht ineinander ein, sondern sie speichern parallel verschiedene Informationen wie etwa Form und Farbe eines Objektes ab. Dieser Mechanismus erlaubt die zeitgleiche parallele Verarbeitung und das Speichern von Information, wobei vermutlich auf diese Weise erste Gedächtnisspuren gelegt werden.

Literatur

Strüber, M., Sauer, J. F., Jonas, P. & Bartos, M. (2017). Distance-dependent inhibition supports focality of gamma oscillations. Nature Communications, 8, doi: 10.1038/s41467-017-00936-3.