Wenn das Gehirn von Hören auf Zuhören umschaltet

Die sensorische Verarbeitung im Gehirn variiert bekanntlich je nach Verhaltenskontext und verändert sich auch, wenn das bloße Hören zum Zuhören wird. Die Hörbahn im Gehirn besteht aus mehreren Kernarealen und leitet die akustische Information von der Cochlea zur primären Hörrinde. De Franceschi & Barkat (2021) fragten sich, wie die Beschäftigung mit einer Aufgabe die Neuronen im auditorischen System moduliert, und trainierten Mäuse in einer einfachen Aufgabe zur Tonerkennung und verglichen die neuronale Aktivität während des passiven Hörens und des aktiven Hörens. Elektrophysiologische extrazelluläre Ableitungen im Colliculus inferior, im medialen Kniehöcker, im primären auditorischen Cortex und im vorderen auditorischen Areal zeigten dabei weit verbreitete Modulationen in allen Regionen und cortikalen Schichten, und zwar sowohl in vermeintlich normal-spikenden als auch in schnell-spikenden cortikalen Neuronen. Eine Clusteranalyse enthüllte dabei zehn verschiedene Modulationsmuster, die die neuronale Aktivität entweder verstärkten oder unterdrückten.

Hörbahn aktiv passiv

Die Beschäftigung mit einer Aufgabe verändert offenbar die Reaktion auf den Ton in den meisten Neuronen, wobei solche Modulationen zuerst in subcortikalen Bereichen auftreten, was eine cortikale Rückkopplung als einzigem Mechanismus ausschließt, der den subcortikalen Modulationen zugrundeliegt. Während die meisten Neuronen eine Veränderung zeigten, die wahrscheinlich mit dem unterschiedlichen Aufmerksamkeitsniveau zusammenhängt, zeigten einige von ihnen auch Aktivitätsmuster, die mit dem Erregungsniveau der Mäuse, ihrer Bewegung, dem Vorhandensein einer Belohnung oder einer Kombination dieser Faktoren in Verbindung standen. Diese Ergebnisse belegen das Vorhandensein von funktionell unterschiedlichen Unterklassen von Neuronen, die unterschiedlich empfindlich auf spezifische aufgabenbezogene Variablen reagieren, aber anatomisch entlang der Hörbahn verteilt sind. Die Ergebnisse verdeutlichen auch, dass selbst die Beschäftigung mit einer einfachen Aufgabe zur Geräuscherkennung ein kognitiver Prozess ist, der die Arbeitsweise des Gehirns tiefgreifend und weitreichend prägt, und zwar schon in sehr frühen Stadien der sensorischen Verarbeitung. Aufmerksamkeit auf einen Tonstimulus verändert demnach auch die Aktivität in solchen Gehirnarealen, von denen man bisher dachte, dass sie nur grundlegende Formen der Klangverarbeitung durchführen.

Literatur

De Franceschi, Gioia & Barkat, Tania Rinaldi (2021). Task-induced modulations of neuronal activity along the auditory pathway. Cell Reports, doi:10.1016/j.celrep.2021.110115.

Bildquelle

https://els-jbs-prod-cdn.jbs.elsevierhealth.com/cms/attachment/1f063cc8-a91d-4f61-953f-ee355514389d/fx1_lrg.jpg (21-12-18)


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