Nervenzellen im Gehirn während Anästhesie hochaktiv
Zwar könnte man annehmen, das das Gehirn während einer Vollnarkose die Arbeit einstellt, doch Forscher haben nun herausgefunden, dass Nervenzellen in der Großhirnrinde auch während einer tiefen Anästhesie hochaktiv sind. Sie verändern allerdings ihren Arbeitsmodus.
Nervenzellen im Gehirn bleiben aktiv
Wissenschaftler des Berliner Universitätsklinikums Charité konnten in einer Studie zeigen, dass Nervenzellen im Gehirn selbst während einer tiefen Anästhesie in Aktion bleiben, obwohl das Bewusstsein komplett ausgeschaltet ist. Sie verändern allerdings ihren Arbeitsmodus. Wie die Forscher im Fachmagazin „Frontiers in Cellular Neuroscience“ berichten, arbeiten die Neurone unter einer Anästhesie synchron und reagieren unerwartet empfindlich auf Umweltreize.
Wie Bewusstsein produziert wird
Laut einer Mitteilung der Charité wollten die Wissenschaftler der Antwort auf die Frage, auf welche Weise das Gehirn Bewusstsein produziert, näher kommen. Dafür hat ein Team um Dr. Mazahir T. Hasan von der Charité gemeinsam mit Kollegen am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung Heidelberg die Gehirnaktivität von Mäusen im wachen, bewussten Zustand und unter Anästhesie verglichen.
Die jeweilige Aktivität der Nervenzellen wurden visualisiert. Dr. Hasan erläuterte: „Wir haben ein Fluoreszenzprotein eingesetzt, das elektrische Signale in Lichtsignale umwandelt. Die Anzahl und die durchschnittliche Höhe der Entladungen sowie die Synchronität der Nervenzellen im Netzwerk konnten so aufgezeigt werden.“
Das Bewusstsein im Gehirn scheint entsprechend der Ergebnisse nicht einfach von der Anzahl an aktiven Nervenzellen im Kortex (Großhirnrinde) abzuhängen, sondern vielmehr von den Feinheiten, wie diese miteinander kommunizieren und inwiefern sie ihr Verhalten gegeneinander kontrastieren können.
Gehirn verändert die Art und Weise zu arbeiten
Während die Nervenzellen des Kortex im wachen Zustand in komplexen Mustern zu unterschiedlichen Zeiten aufleuchten, ist unter Anästhesie zu beobachten, dass sie alle gleichzeitig und gleichartig aktiv sind.
„Entgegen der plausiblen Annahme, das Gehirn höre unter Anästhesie auf, aktiv zu sein, verändert es lediglich die Art und Weise zu arbeiten. Die Stärke der Nervenzellentladungen verändert sich laut unserer Studie dabei nicht“, so der Erstautor der Studie, Thomas Lissek, Neurobiologe in Heidelberg.
Unter Anästhesie sensibler als im wachen Zustand
Unerwartet ist zudem die Beobachtung, dass Nervenzellen unter Anästhesie sensibler als im wachen Zustand auf Reize aus der Umwelt reagieren. „Eine überraschende Beobachtung, da eine Anästhesie ja insbesondere verwendet wird, um Schmerz- und Umweltreize während einer Operation einzudämmen“, sagte Lissek. Den Angaben zufolge fing eine Hirnregion, die normalerweise für Tastinformation zuständig ist, sogar an, auf akustische Reize zu reagieren.
Wie es in der Mitteilung heißt, geben die neuen Einblicke in die Aktivitätsmuster der Neurone Hinweise, welche zellulären Parameter mit Bewusstsein und Bewusstseinsverlust verbunden sind. Sie könnten zusammen mit weiteren Fortschritten die Diagnostik verbessern, zum Beispiel bei Komapatienten oder Patienten mit Locked-In-Syndrom.
Die aktuelle Studie demonstriert erstmalig, dass es möglich ist, visuell identifizierbare neuronale Netzwerke über einen Zeitraum von mehreren Wochen zu beobachten, um die Effekte von Anästhesie weiter zu untersuchen. „Wir gehen davon aus, dass die Anästhesie-Forschung tiefgreifende Erkenntnisse für das menschliche Bewusstsein zu Tage bringen wird”, so Dr. Hasan. (ad)
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