Nicht-Invasive Methoden zur Erforschung der Nervenzellaktivität

Einleitung

Die Erforschung der Nervenzellaktivität ist entscheidend für das Verständnis der Funktionsweise des Gehirns und des Nervensystems. Traditionell wurden invasive Methoden eingesetzt, bei denen Elektroden direkt in das Gehirn eingeführt werden mussten. In den letzten Jahren haben jedoch nicht-invasive Methoden zunehmend an Bedeutung gewonnen, da sie es ermöglichen, die Hirnaktivität zu untersuchen, ohne das Risiko eines chirurgischen Eingriffs einzugehen. Dieser Artikel gibt einen Überblick über verschiedene nicht-invasive Methoden zur Erforschung der Nervenzellaktivität und beleuchtet ihre Anwendungen in Forschung und Klinik.

Nicht-Invasive Hirnstimulation (NIBS) - Was ist das?

Die nicht-invasive Hirnstimulation (NIBS) ermöglicht die Stimulation des menschlichen Gehirns mithilfe von elektrischen oder magnetischen Impulsen. Es handelt sich um eine Form der Neuromodulation, bei der die Gehirnaktivität durch Modulation der Membranpotenziale beeinflusst wird, um kognitive, emotionale und Verhaltensveränderungen zu provozieren. Durch die Stimulation sollen die Aktivität, Konnektivität und Empfindlichkeit von Nervenzellen gesteigert oder gehemmt werden. Die am häufigsten angewandten Verfahren sind die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) und die transkranielle Magnetstimulation (TMS). Neue abgewandelte Verfahren werden noch untersucht sind aber vielversprechend; wie beispielsweise transorbitale Wechselstromstimulation (engl. Transorbital alternating current stimulation, tACS).

Anwendungen der NIBS

NIBS findet in verschiedenen Bereichen Anwendung:

• Forschung: Ermöglicht in Kombination mit bildgebenden Verfahren kausale Zusammenhänge zwischen Hirnbereichen und Verhalten zu erforschen. Zum Beispiel die Frage, ob ein spezifischer Bereich für ein Verhalten verantwortlich ist.
• Diagnose: Messen der Aktivität und Funktionen bestimmter Hirnareale
• Klinischer Kontext: Soll Gehirnaktivitäten normalisieren und zum Beispiel die Symptome bei Depressionen verbessern. Einsatz bei verschiedenen neurologischen und psychiatrischen Störungen wird derzeit erforscht.
• Hervorrufen von erwünschter kurzfristiger Unterbrechung der kognitiven Funktionen und von epileptischen Anfällen in der Elektrokrampftherapie bei Schwerst-Depressionen

Wirkmechanismus der NIBS

Elektrische und magnetische Stimulation beeinflussen die Signalverarbeitung der Nervenzelle. Dadurch werden das Membranpotenzial und die Erregungsleitung verändert.

• Stimulation: Erregbarkeit der Neurone wird erhöht. Werden Nervenzelle aktiviert, verringert sich der Ladungsunterschied, dadurch nimmt das Membranpotenzial zu und es wird wahrscheinlicher, dass ein Aktionspotenzial ausgelöst wird.
• Hemmung: Erregbarkeit der Neurone wird verringert. Die negative Elektrode vergrößert den Ladungsunterschied, dadurch nimmt das Membranpotenzial ab und die Zelle feuert seltener.
• tDCS: Schwache elektrische Stimulation erhöht oder verringert die Erregbarkeit des Neurons (Zu- oder Abnahme der Entladungsraten von Aktionspotenzialen).
• TMS: Magnetische Stimulation ist stark genug, um auch in ruhenden Neuronen ein Aktionspotenzial zu erzeugen.

Zusätzlich wirken die Stimulationen auch auf tiefere Strukturen durch neuronale Projektionen und inter-hemisphärische Verbindungen.

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Forschungsausblick: Nicht-Invasive tiefe Hirnstimulation

In der klinischen Praxis bereits angewendete tiefe Hirnstimulationengl. deep brain stimulation (DBS), eine invasive Methode, bei der zwei Elektroden angesteuert von einem Schrittmacher in das betroffenen Hirnareal implantiert werden. Einsatz nur durch chirurgischen Eingriff, der aufwändig ist und in seltenen Fällen zu Komplikationen wie Infektionen oder Hirnblutungen führen kann. Die DBS selbst gilt allgemein als nebenwirkungsarm und wird unter anderem bei Parkinson klinisch eingesetzt, etwa um Symptome der Schüttellähmung zu lindern. Bisher ist es mit NIBS vor allem möglich, vorwiegend oberflächliche Hirn Strukturen und größere Flächen zu stimulieren. Am Kopf gegenüberliegende Elektroden können auch tiefere Areale stimulieren. Eine wichtige Studie aus dem Jahr 2017 stellt erstmals nicht-invasives Verfahren zur gezielten, tiefen Hirnstimulation bei Mäusen vor: Zwei Elektroden erzeugen zwei elektrische Felder mit unterschiedlicher, aber generell hoher Frequenz. Deren Frequenzen sind einzeln zu hoch, um Neuronen zu stimulieren, in der Überkreuzungszone der beiden Elektroden können Neuronen jedoch aktiviert werden. Im Hippocampus, einer tief im Gehirn gelegenen Struktur für Lernen und Langzeiterinnerungen, entstand bei den Mäusen ein niederfrequentes Feld, das Neuronen im Hippocampus aktivierte und oberhalb gelegener Gebiete unbeeinflusst ließ. Zu dieser neuen, nicht-invasiven tiefen Hirnstimulation fehlt bisher eine Replikation. Eine erste Studie an Menschen liefert erste eingeschränkte Hinweise, allerdings ist die Evaluation in tiefer gelegenen Hirnarealen nur mit bildgebenden Verfahren wie PET oder MRT möglich. Außerdem schwierig, lokale Intensität sowie räumliche Auflösung präzise abzustimmen. Individuelle anatomische Unterschiede erschweren Einsatz für therapeutische Zwecke.

Transkranielle Magnetstimulation (TMS)

Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist eine nicht-invasive Methode zur Stimulation des Gehirns, die auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion beruht.

Funktionsweise der TMS

Innerhalb von etwa 100 Mikrosekunden wird eine intensive Energie bei hoher Spannung induziert. Eine Magnetspule erzeugt ein magnetisches Feld, dieses kann die Schädeldecke passieren und erzeugt dann in Hirnarealen wiederum ein elektrisches Feld. Das erzeugte Feld hat eine magnetische Flussdichte von bis zu 3 Tesla.

Arten der Stimulation

• Single Pulse TMS (sp-TMS): Nach einzelnem magnetischen Impuls entsteht ein neuronales Aktionspotenzial. Dieser Mechanismus erklärt, wie sp-TMS über motorischen Hirnregionen zu einer Muskelkontraktion führen kann.
• Repetitive TMS (rTMS): Salve von Impulsen auf ein Hirngebiet induziert langfristigere Effekte. Unterscheidung zwischen ‚low-frequency‘ TMS (1 Impuls pro Sekunde) und ‚high-frequency‘ TMS (10 Impulse pro Sekunde). ‚Low-frequency‘ TMS macht Hirnareal weniger empfänglich für Reize (engl. long term depression), ‚high-frequency‘ TMS erhöht Empfänglichkeit (engl. long term potentiation)

Nebenwirkungen und Sicherheit

TMS generell wird als sicher und ohne schwerere Nebenwirkungen angesehen, sofern bei Behandlungen die Empfehlungen zu Intensität, Dauer, Frequenz und Zeitraum zwischen den Stimulationen eingehalten werden. Bisher keine kognitiven, neurologischen oder kardiovaskulären Nebenwirkungen festgestellt; sehr selten kann die Stimulation epileptische Anfälle hervorrufen. Milder, kurzzeitiger Kopfschmerz können am Stimulationstag auftreten.

Genehmigung und Sicherheit

• Europa: Krankenkassen erstatten Kosten im Falle einer schweren depressiven Phase in nur wenigen europäischen Ländern, darunter Deutschland, Finnland und Serbien.
• Außereuropäische Länder: TMS als Erst- oder Zweitlinienbehandlung zugelassen bei Depressionen in USA, Kanada, Brasilien, Australien und Israel.
• USA: FDA-Zulassung für behandlungsresistente Depressionen und Zwangsstörungen; FDA reguliert in den USA medizinische Produkte.

Für verschiedene Geräte gibt es eine TÜV/CE Zulassung. Evidenzbasierte Leitlinien zur Anwendung sind verfügbar.

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Tübinger Neurowissenschaftler ermöglichen tiefe Einblicke in die Funktionsweise der Transkraniellen Magnetstimulation (TMS)

Tübinger Neurowissenschaftler haben eine Methode entwickelt, mit der sich die Gehirnaktivität während einer transkraniellen Magnetstimulation (TMS) messen lässt. Obwohl die TMS seit 30 Jahren erforscht wird, ist bisher wenig über ihre Wirkungsweise bekannt. Ein besseres Verständnis könnte dazu beitragen, die TMS als nicht-invasive und schmerzfreie Diagnose- und Behandlungsmethode weiter zu entwickeln. Die TMS sendet ein starkes gepulstes Magnetfeld aus, das winzige elektrische Ströme im Hirngewebe darunter erzeugt. In der Medizin wird TMS bei Störungen motorischer Funktionen (z.B. bei Multipler Sklerose oder nach einem Schlaganfall) diagnostisch eingesetzt. Therapeutisch kommt sie beispielsweise bei Tinnitus, bei Depressionen, bei Schmerz- und neuerdings auch Suchtpatienten zum Einsatz. Forscher mehrerer Arbeitsgruppen aus drei Tübinger Instituten haben nun gemeinsam eine Abschirmung der Mikroelektroden gegen die starken Magnetfelder der TMS entwickelt. Die Forscher bewiesen in ihrer Studie, dass ihre Abschirmungstechnik verwendbare Daten liefert. Dazu stimulierten sie mit TMS die Region im Motorkortex von Ratten, die die Vordergliedmaßen steuert. Während die Tiere durch die Stimulation ihre Vorderpfoten bewegten, maßen die Forscher die Aktivität der Neuronen. Zum ersten Mal konnten sie so direkt beobachten, wie die für die Vordergliedmaßen verantwortlichen Kortexneuronen auf TMS reagierten. Sie stellten fest, dass die neuronale Aktivität auch nach Ende des TMS-Pulses anhielt. Außerdem änderte sich die neuronale Aktivität abhängig von der Richtung des Stromflusses, den die TMS im Hirngewebe erzeugte.

Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS)

Die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) ist eine weitere nicht-invasive Methode zur Hirnstimulation, bei der ein schwacher elektrischer Strom durch den Schädelknochen (transkranial) auf das Gehirn wirkt.

Funktionsweise der tDCS

Ein geringer Gleichstrom fließt zwischen zwei Elektroden, Anode und Kathode, die auf der Kopfhaut angebracht werden. Diese erzeugen Strom im Gewebe; damit - abhängig von Position der Elektroden - Einfluss auf verschiedene Hirnareale mit unterschiedlichen Wirkungen auf Verhalten. Die Größe der stimulierten Hirnareale ist abhängig von der Größe der Elektroden.

• Platzierung der Elektroden: Eine Elektrode über dem zu stimulierenden Bereich am Kopf, die andere, die Referenzelektrode, meist an gegenüberliegender Stelle, häufig an Hals oder Schulter. Die Lokalisierung des zu stimulierenden Gebiets erfolgt häufig vorher mit bildgebenden Verfahren, wie funktionelle Magnetresonanztomographie (MRT) oder Positronen-Emissions-Tomographie (PET).

Vorteile

Leichte Handhabung und niedrige Kosten erlauben theoretisch den Gebrauch zu Hause, dieser wird derzeit intensiv erforscht. Aber: Häuslicher Gebrauch ist schwierig zu regulieren und zu kontrollieren, gesundheitliche, ethische und rechtliche Probleme bei möglichem Missbrauch und zu häufigem Gebrauch.

Wirkmechanismus

In Metalldrähten wird Fluss von Elektronen durch negativ geladene Elektroden erzeugt; Fließrichtung von positiver Anode zur negativ geladenen Kathode. In biologischen Geweben, wie dem Kopf, wird Strom durch Fluss von positiv und negativ geladenen Ionen erzeugt. Positive Ionen fließen zur Kathode und negative Ionen zur Anode. Elektrische Stimulation verändert Erregbarkeit der Hirnrinde und Aktivität der Nervenzellen. Dabei wird kein Aktionspotenzial ausgelöst: Stimulation beeinflusst ausschließlich das Ruhepotenzial. Die spontane Erregbarkeit von Nervenzellen kann erhöht oder abgeschwächt werden.

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Arten der Stimulation

Abhängig von Position der Anode und Kathode können neuronale Erregbarkeit erhöht oder verringert und verschiedene Gehirnregionen moduliert werden.

• Anodale tDCs: Auch exzitatorische Stimulation genannt, wirkt generell stimulierend auf Hirnareale. Elektrischer Strom strömt von Elektrode über gewünschtem Areal hinweg, erhöht Erregbarkeit der Hirnrinde und damit das Ruhepotenzial von Nervenzellen.
• Kathodale tDCS: Auch inhibitorische Stimulation genannt, wirkt generell hemmend auf Hirnareale tDCS. Die Erregbarkeit der Neuronen wird verringert. Elektrizität strömt zur Elektrode über gewünschtem Areal hin, hemmt die Erregbarkeit der Hirnrinde und damit auch der Neuronen. Aber: Stimulationseffekte durch anodale und kathodale tDCS nicht immer eindeutig. Unter bestimmten Bedingungen auch entgegengesetzte Wirkungen möglich; abhängig von Elektrodenposition und weiteren Parametern der Stimulation.

Wirkung und Effekte

Abhängig von bestimmten Parametern lassen sich unterschiedliche Effekte bezogen auf Dauer und Wirkungsrichtung beobachten. Verändert werden können Polarität, Intensität und Dauer der tDCS.

• Polarität: Stromrichtung bestimmt die Wirkung, hemmend oder aktivierend.
• Intensität: Geringe Stromstärke von 1 bis 2 Milliampere. Im Vergleich: hundertfach geringer als herkömmliche Elektrokonvulsionstherapie (EKT).
• Dauer: Etwa 10 und 20 Minuten pro Sitzung; bei Bedarf bis zu zwei Anwendungen täglich, abhängig von Intensität und Dauer.

Die Position der Elektroden bestimmt, auf welche Gehirnbereiche Stimulation wirkt und welche Effekte erzielt werden können.

Andauern der Effekte

Abhängig von Parametern können akute Nacheffekte einer Stimulation bis zu 90 Minuten anhalten; abhängig von Stimulationsdauer und -zeitraum können Veränderungen in Gehirnbereichen über akute Anwendung hinaus bestehen bleiben - bei Depressionen beispielweise bis zu einigen Tagen und Wochen. Dabei ist es jedoch notwendig, dass Probanden eine tägliche Anwendung erhalten. MRT zeigte veränderte Konnektivität der Zielgebiete. tDCS wird aktuell zunehmend untersucht und eingesetzt bei Patienten mit Schizophrenie, derzeit über 40 klinische Studien.

Elektroenzephalographie (EEG) und Magnetoenzephalographie (MEG)

Die Elektroenzephalographie (EEG) und die Magnetoenzephalographie (MEG) sind nicht-invasive Verfahren, bei denen die Hirntätigkeit an der Kopfoberfläche gemessen wird.

Vergleich von EEG und MEG mit invasiver Elektrophysiologie

Eine Studie von Forschern um Professor Markus Siegel am Hertie-Institut für klinische Hirnforschung und der Universität Tübingen setzte gemeinsam mit Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology (USA) nun alle drei Verfahren parallel in einem Sehexperiment ein. Sie wiesen nach, dass EEG, MEG und invasive Elektrophysiologie bei der Verarbeitung eines Sehreizes sehr ähnliche Informationen erfassen, wie etwa die Farbe und Bewegungsrichtung von Punkten. „Im weiteren Sinne kann nun auch die Forschung an menschlichen Probanden besser mit Untersuchungen an Versuchstieren verglichen werden“, sagt Studienleiter Siegel. Um die Funktionsweise des Gehirns auf der Ebene einzelner Nervenzellen untersuchen zu können, müssen Hirnforscher auf Untersuchungen an Versuchstieren zurückgreifen. „Es ist jedoch nicht ganz einfach, EEG- und MEG-Daten mit den zugrundeliegenden neuronalen Schaltkreisen in Beziehung zu setzen“, berichtet Florian Sandhäger, Mitarbeiter von Siegel und Erstautor der Studie. Beide Verfahren messen großflächige elektrische sowie magnetische Felder, die aufgrund der Hirnaktivität entstehen, an der Kopfoberfläche. Mit ihrer Hilfe lassen sich die örtlichen Quellen der Signale bestimmen, nicht jedoch die Aktivität einzelner Zellen. Diese können nur mithilfe der invasiven Elektrophysiologie geklärt werden. Ziel von Siegel und seinen Mitarbeitern war es, die außerhalb des Kopfs gemessenen elektrischen und magnetischen Felder mit der konkreten Nervenzellaktivität in Verbindung zu bringen. Dafür entwickelten sie ein Experiment, bei dem verschiedenfarbige Punktmuster auf einem Bildschirm gezeigt wurden, die sich in unterschiedlichen Richtungen bewegten. Zunächst untersuchten die Wissenschaftler die Hirnaktivität menschlicher Versuchspersonen beim Betrachten dieser Muster. Dafür verwendeten sie das MEG. Parallel dazu entwickelten sie ein spezielles EEG, mit dem sie die vergleichbare Hirnaktivität während der Aufgabe an Rhesusaffen messen konnten. Das Ergebnis: Die gemessenen Signale enthielten bei allen drei Verfah-ren Informationen über Farbe und Bewegungsrichtung der Punktmuster. Darüber hinaus identifizierten die Wissenschaftler spezifische Muster im MEG und EEG, die sie in Bezug zu den Eigenschaften einzelner Nervenzellen in bestimmten Hirnarealen setzen konnten. „Unsere Studie hilft, nicht-invasive Messverfahren in engen Bezug zu den unterliegenden zellulären Mechanismen zu setzen“, erläutern Siegel und Sandhäger.

Funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS)

Ein internationales Forschungsteam hat nun eine Methode zur Erkennung von Gehirnzuständen mit fNIRS entwickelt, die auf die Besonderheiten des fNIRS-Signals zugeschnitten ist und daher genauere Ergebnisse liefert. „Diese beiden Signale sind natürlich gegenläufig, aber das bedeutet nicht, dass sie redundant sind“, erklärt Erstautor Tim Näher vom Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen. Um die neue Methode zu testen, ließen sie gesunde Versuchspersonen acht verschiedene mentale Aufgaben ausführen. Die Teilnehmenden sollten sich etwa vorstellen, Tennis zu spielen, zu singen oder einen Gegenstand zu drehen. Die Studienergebnisse könnten die Diagnose von Bewusstseinsstörungen deutlich verbessern. Da betroffene Patient*innen oft kaum oder gar nicht in der Lage sind, sich zu bewegen oder zu kommunizieren, ist es schwierig festzustellen, ob sie noch ein gewisses Maß an Wachheit und Bewusstsein besitzen. Aus diesem Grund führte Näher gemeinsam mit Lisa Bastian von der Universität Tübingen in der Forschungseinheit von Bettina Sorger an der Universität Maastricht eine weiterführende Studie durch. „Wir haben einen prinzipiellen Machbarkeitsnachweis dafür erbracht, dass das neue fNIRS-Verfahren ein schnelles, objektives und erschwingliches Instrument für zuverlässigere Diagnosen und bessere Therapieentscheidungen bei Bewusstseinsstörungen sein kann“, kommentiert Näher.

Ultraschall-Neuromodulation

Eine neue Ultraschalltechnik ermöglicht es, mehrere Stellen im Gehirn gleichzeitig zu stimulieren. Forschenden der ETH Zürich, der Universität Zürich und der New York University ist es nun gelungen, die Ultraschall-Neuromodulation im Gehirn zu verbessern. Das Forschungsteam entwickelte ein Gerät, mit dem sich im Gehirn erstmals gleichzeitig drei oder bis zu fünf präzis definierte Punkte stimulieren lassen, wie in einer Studie gezeigt wurde. Bisher sei dies höchstens ansatzweise und sehr viel unpräziser möglich gewesen. „Das Gehirn funktioniert in Netzwerken. Es ist daher einfacher, ein Hirnnetzwerk anzuregen oder zu dämpfen, wenn man das an mehreren Punkten gleichzeitig macht“, erklärt Prof. Daniel Razansky von der ETH Zürich und der Universität Zürich. Bei diesem Ansatz erfolge die Neuromodulation durch die Schädeldecke hindurch. Das Gerät werde auf den Kopf gerichtet. Es handele sich um eine nicht-invasive Methode: ein chirurgischer Eingriff sei deshalb nicht nötig. Die Forschenden führten die Neuromodulation im Labor zunächst an Mäusen durch. Dazu platzierten sie deren Kopf unter einer selbst entwickelten Haube mit mehreren hundert Ultraschall-Wandlern. Über eine ausgeklügelte Steuerungselektronik erzeugen diese Wandler kurze Ultraschall-Impulse so, dass sich die Ultraschallwellen im Gehirn gegenseitig auslöschen oder verstärken. Das Prinzip sei vergleichbar mit einem Hologramm, einem dreidimensional wirkenden Bild, das durch die Wechselwirkung von Lichtwellen erzeugt werde. Bei der neuen Methode der Forschenden aus Zürich und New York entstehen durch die Überlagerung vieler Ultraschallwellen einzelne Brennpunkte. Es kann bei dieser Technik mit weniger intensivem Ultraschall gearbeitet werden. Dies gelingt durch das Modulieren der Hirnnetzwerke an mehreren Punkten gleichzeitig. „Je weniger intensiv der Ultraschall, desto sicherer ist das für das Gehirn“, erklärt Razansky. Frühere Anläufe zur Ultraschall-Neuromodulation hätten oft unter einem Alles-oder-nichts-Effekt gelitten: Zu schwacher Ultraschall habe keinen Effekt gehabt, während eine zu starke Intensität zu einer unkontrollierten Erregung des ganzen Gehirns geführt habe, verbunden mit der Gefahr, dieses zu schädigen. Außerdem könne intensiver Ultraschall Gefäßschäden verursachen oder zu Überhitzung des Schädels oder des Gehirns führen, so die Forscherinnen und Forscher.

Weitere Untersuchungen zur Wirkung nötig

Niedrigintensive Ultraschall-Impluse haben kurzzeitige Effekte, darunter auch ein kurzer Temperaturanstieg im Fokusbereich. Darüber hinaus beeinflussen sie mutmaßlich auch kanalförmige Proteine an der Oberfläche von Nervenzellen, die den Transport von Ionen in die Zellen und aus ihnen heraus kontrollieren. Welche Mechanismen in welchem Ausmaß dazu beitragen, dass Nervenzellen angeregt oder gedämpft werden, müssen Forschende aber erst noch im Detail untersuchen. Mit der neuen Methode sei es allerdings auch möglich, Hirnnetzwerke nicht nur anzuregen, sondern diese Anregung gleichzeitig mittels Bildgebung sichtbar zu machen. Die Forschenden können somit unmittelbar überprüfen, welche Netzwerke sie angeregt haben. Als Nächstes wollen sich die Forschenden konkreten Anwendungen widmen und die Technologie in Tierversuchen bei verschiedenen Krankheiten testen. Mögliche medizinische Anwendungsfelder seien dabei neben Alzheimer, Tremor und Epilepsie auch Depressionen, Parkinson sowie die Therapie nach einem Hirnschlag.

Bedeutung schneller Bewegungen bei Babys für die Entwicklung des Nervensystems

Babys sind in der Lage, äußerst schnelle Bewegungen durchzuführen. Dies ist ein wesentlicher Baustein in der Entwicklung des menschlichen Nervensystems. Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der FAU hat nun eine Methode entwickelt, mit der sich diese Bewegungen auf der Ebene einzelner Nervenzellen quantitativ auswerten lassen. Die schnellen Bewegungen sind wichtig, um in dieser sehr frühen Phase robuste Verknüpfungen im Nervensystem zu ermöglichen und eine einwandfreie Funktion des Bewegungsapparats zu gewährleisten. Ein internationales Team um Prof. Dr. Alessandro Del Vecchio, Juniorprofessor für Neuromuscular Physiology and Neural Interfacing an der FAU, untersuchte, wie diese Bewegungen entstehen. Für die Steuerung der Muskelbewegungen sind besondere Zellen verantwortlich, die sogenannten Motoneuronen. Sie verknüpfen das Gehirn mit den Muskeln. Bei Neugeborenen sind viele dieser Motoneuronen extrem synchronisiert, im Bereich von Millisekunden. Sie geben gleichzeitig dieselben Signale ab und tragen damit zu einer erfolgreichen Verknüpfung des Nervensystems in dieser sehr frühen Phase bei. Denn Nervenzellen, die gleichzeitig Signale abgeben, verknüpfen sich bevorzugt. Die Wissenschaftler fanden nun heraus, dass die starke Synchronisierung der Nervenzellen bei Babys noch einen anderen Zweck hat. Durch die schwach ausgeprägte Muskulatur mangelt es Babys an Kraft. Dies gleichen sie durch sehr hohe Synchronisierung, sprich die gleichzeitige Kontraktion der einzelnen Muskelfasern, teilweise aus. Das bessere Verständnis des Zusammenspiels zwischen Motoneuronen und Bewegungen bei Babys kann möglicherweise dazu beitragen, Entwicklungsstörungen im Bewegungsapparat zukünftig besser zu erkennen und zu therapieren.

VOCAL-Projekt zur Verbesserung der Kommunikation im Notfallbereich

Die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (OVGU) unterstützt ein EU-Projekt zur barrierefreien Kommunikation zwischen immer internationaler werdendem medizinischen Personal und Patienten. Das VOCAL-Projekt (Vocationally Oriented Culture And Language) ist ein Leonardo-da-Vinci-Innovationstransferprojekt, das mit Unterstützung des EU-Programms für Lebenslanges Lernen 2007-2013 finanziert wird. Ziel des Projekts ist es, die sprachliche und interkulturelle Kommunikation von Ärzten und Pflegepersonal und den zu versorgenden Patienten im Notfall durch eine Lehr- und Lernplattform zu verbessern. Denn, Internationalität und Globalisierung sind für Lehre und Forschung wichtig und gewinnbringend, bei einer medizinischen Erstversorgung und der Abwicklung von Formalitäten verzögern sprachliche und kulturelle Barrieren aber eine erfolgreiche Kommunikation zwischen Notfallpersonal und Patienten. Für die erfolgreiche Anwendung einer derartigen Lern- und Lehrplattform entwickeln 14 Partner aus 10 europäischen Ländern gemeinsam ein Online-Kommunikationstool für Personal aus dem Notfallbereich.

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