Biologisches Bewusstseins-Signal entdeckt

Der Wächter der Wahrnehmung: Der Thalamus ist eine tief liegende Struktur, die sich im absoluten Zentrum des Gehirns befindet und als Haupt-Relaisstation fungiert, die Signale aus unterschiedlichen kortikalen Netzwerken sammelt und weiterleitet.

Es fungiert als internes Tor für menschliche Wahrnehmung und Aufmerksamkeit und spielt eine grundlegende Rolle bei der Aufrechterhaltung des bewussten Erlebens. Wacher 20–45-Hz-Identifikator: Angeführt PD Dr. Elisabeth Kaufmann hat das LMU-Team eine schnelle thalamische Oszillation entdeckt, die exakt im Frequenzbereich von 20 bis 45 Hertz pulsiert.

Dieser Mikrorhythmus stellt ein absolutes biologisches Merkmal des bewussten Erlebens dar: Er tritt ausschließlich auf, wenn ein Proband vollständig wach ist oder sich in intensiven REM-Traumzuständen befindet.

Technik, Energie und Einsatz

Nicht-REM-Ausfall: Das neu isolierte schnelle Merkmal verschwindet während der Nicht-REM-Schlafphasen, in denen die Augenbewegungen aussetzen und das bewusste Erleben stark reduziert ist. In diesen Perioden verminderten Bewusstseins schweigt der 20–45-Hz-thalamische Rhythmus vollständig und wird stattdessen überlagert.

Implantierte Elektroden für die direkte Erfassung: Da die Aufzeichnung ömmlichen Oberflächen-EEGs notoriously schwierig ist, haben sich Forscher mit Epilepsiepatienten in Behandlung mit tiefer Hirnstimulation zusammengetan.

Durch die Nutzung chirurgisch implantiertener Elektroden direkt im zentralen Thalamus gewannen Wissenschaftler einen seltenen, unverfälschten Einblick in die direkte Erfassung lokaler Feldpotentiale. Integration multimodaler Daten: Um eine absolute diagnostische Genauigkeit zu gewährleisten, kombinierte Erstautor Dr.

Was die Studie zeigt

Aditya Chowdhury die direkten Thalamusaufzeichnungen mit externen Oberflächen-EEGs, kontinuierlicher Augenbewegungsverfolgung und einer mikroklassifizierten Dokumentation der Schlafprotokolle der Patienten. Dies ermöglichte dem Team, genau zu verfolgen, wie sich Frequenzen im Mittelhirn sekundenweise in unterschiedlichen Bewusstseinszuständen verändern.

Ein klinischer Zugangspunkt zur neurologischen Reparatur: Die Charakterisierung dieses Signatur eröffnet klinische Möglichkeiten, um bestehende tiefe Hirntherapien zu optimieren.

Unterstützt durch neu zugesicherte Mittel des European Research Council schiebt das LMU-Labor voran, um diesen thalamischen Rhythmus zur Erfassung, Überwachung und Behandlung einer Vielzahl komplexer neurologischer Erkrankungen zu nutzen.

Was die Studie zeigt

Quelle: LMU Forscher der Neuropsychologie an der LMU haben einen Rhythmus im Mittelhirn entdeckt, der als bio-physiologisches Merkmal für bestimmte Bewusstseinszustände dienen könnte. Der Thalamus ist eine tief im Zentrum des Gehirns gelegene Struktur, die Signale aus vielen verschiedenen Hirnregionen sammelt und weiterleitet.

Er fungiert wie ein Tor für Wahrnehmung und Aufmerksamkeit und wird als eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung änden angesehen. In einer kürzlich in der Zeitschrift Nature Human Behaviour veröffentlichten Studie haben Professor Tobias Staudigl (Psychologie, LMU) und sein Team, in Zusammenarbeit mit PD Dr.

Elisabeth Kaufmann (Neurologie, LMU), ein zuvor unbekanntes schnelles Aktivitätsmuster im menschlichen Thalamus entdeckt. Diese schnelle Oszillation im Frequenzbereich von 20 bis 45 Hertz tritt ausschließlich während des Wachzustands und des REM-Schlafes auf, der Schlafphase mit schnellen Augenzuckungen und intensiven Träumen.

Sie ist im nicht-REM-Schlaf vollständig abwesend,

Sie ist im nicht-REM-Schlaf vollständig abwesend, in dem keine Augenzuckungen auftreten und das Bewusstsein stark reduziert ist.

In dieser Schlafphase wird die Gehirnaktivität stattdessen mit implantierten Elektroden In dieser Studie untersuchten die Forschende Patienten, die einer tiefen Hirnstimulation (Deep Brain Stimulation, DBS) zur Behandlung Therapie umfasst das Einsetzen Patienten, um die Häufigkeit epileptischer Anfälle zu verringern.

Aus wissenschaftlicher Sicht bietet dies eine spannende und äußerst seltene Gelegenheit, die neuronale Aktivität im menschlichen Thalamus direkt aufzuzeichnen. Die Aufzeichnung neuronaler Aktivität aus solchen tiefen Hirnstrukturen gilt mit gängigen Methoden wie der Oberflächen-EEG als notoriously schwierig.

Die Forschungsergebnisse basieren auf direkten Aufzeichnungen

Die Forschungsergebnisse basieren auf direkten Aufzeichnungen des Feldpotentials im zentralen Thalamus, kombiniert mit Oberflächen-EEG-Messungen, Analysen der Augenbewegungen und der Klassifizierung.

Dies ermöglichte es, präzise zu verfolgen, wie sich thalamische Oszillationen verändern, wenn die Probanden wach sind oder sich in verschiedenen Schlafphasen befinden. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass der zentrale Thalamus eine wichtige Rolle bei der Regulation änden spielt.

Im Kontext bestehender Forschungsergebnisse legen unsere Daten nahe, dass diese kleine, tief im Gehirn gelegene Struktur unsere Bewusstseinszustände aktiv beeinflussen kann", erklärt Dr. Aditya Chowdhury, leitender Autor der Studie.

Einordnung fuer Autofahrer

Tobias Staudigl fügt hinzu: „Diese charakteristischen Rhythmust Muster können zuverlässig bestimmten Zuständen zugeordnet werden und haben somit das Potenzial, als messbare biologische Signatur änden zu dienen." Ein tieferes Verständnis des im Thalamus entdeckten Signals wäre auch aus klinischer Sicht ßem Interesse.

Das Signal könnte genutzt werden, um bestehende therapeutische Ansätze zu optimieren und langfristig neue Behandlungsansätze für andere neurologische Erkrankungen zu entwickeln. Finanzierung: Staudigl wurde kürzlich vom Europäischen Forschungsrat mit Mitteln gefördert, um das klinische Potenzial der Entdeckung weiter zu erforschen.

Beantwortete Schlüsselfragen: A: Weil das „Master-Switchboard" des Bewusstseins, der Thalamus, zu tief unter Schichten, Muskeln und oberflächlichem Hirngewege verborgen liegt, um ächen-Equipmenten erfasst zu werden.

Standard-Skalp-EEGs erfassen leicht breite, oberflächennahe Signale,

Standard-Skalp-EEGs erfassen leicht breite, oberflächennahe Signale, verpassen jedoch vollständig die leichten, hochfrequenten Rhythmen des Mittelhirns.

Indem LMU-Forscher mit Epilepsiepatienten zusammenarbeiteten, die ohnehin chirurgisch implantierte Tiefhirnelektroden benötigten, umgingen sie das Rauschen und hörten direkt dem zentralen Tor der Wahrnehmung zu. A: Weil Träumen im REM-Schlaf tatsächlich ein intensiver, hyperaktiver Zustand des Bewusstseins ist.

Obwohl Ihr Krper im Bett gelhmt ist, erzeugt Ihr Geist lebendige Erfahrungen, verarbeitet tiefe Emotionen und durchsucht mit dem inneren Auge visuelle Umgebungen. Der Thalamus behandelt das aktive Wachleben und das aktive Traumleben als nahezu identische Verarbeitungsaufgaben und schaltet dafr exakt denselben 2045-Hz-Schnellpulsschalter ein.

Was die Studie zeigt

A: Er liefert eine objektive, Echtzeit-biologische Landkarte des genauen Bewusstseinszustands eines Patienten. Statt zu raten, wie stark eine neurologische Erkrankung die kognitiven Netzwerke eines Patienten beeintrchtigt hat, knnen rzte dieses 2045-Hz-Merkmal berwachen.

Langfristig knnen Kliniker dieses Signal nutzen, um intelligente, reaktionsfhige Tiefenhirnstimulationsimplantate zu programmieren, die ihre elektrischen Impulse automatisch hoch- oder runterdrehen, um geschdigte Bewusstseinskreislufe zu reparieren. Redaktionsnotizen: Dieser Artikel wurde News bearbeitet.

Zustzlicher Kontext wurde diesem Beitrag über Neurowissenschaften und Bewusstseinsforschung Autorin: Constanze Drewlo Quelle: LMU Kontakt: Constanze Drewlo – LMU Bild: Das Bild ist dem Neuroscience News zugeordnet.

Technik und Auswirkungen

Originalforschung: Zugangsbeschränkt. „Thalamic oscillations distinguish natural states of consciousness in humans", Xiongbo Wu, Tara Beilner, Thomas Schreiner, Thomas Koeglsperger, Jan-Hinnerk Mehrkens, Jan Remi, Christian Vollmar, Elisabeth Kaufmann und Tobias Staudigl.

Nature Human Behaviour DOI: 10.1038/s41562-02446-z Thalamische Oszillationen unterscheiden natürliche Zustände des Bewusstseins beim Menschen Natürliche Zustände des Bewusstseins werden Thalamus reguliert. Allerdings ist über die zugrundeliegende Elektrophysiologie beim Menschen bisher kaum etwas bekannt.

In dieser Studie nutzen wir eine seltene Gelegenheit, direkt vom menschlichen Thalamus zu messen, und identifizieren eine bisher nicht berichtete, zustandspezifische Gehirnaktivität im Frequenzbereich 19–45 Hz.

Diese Oszillation ist ausschließlich während des

Diese Oszillation ist ausschließlich während des schnellen Augenbewegungs-Schlafs (REM-Schlaf) und des Wachzustands vorhanden, fehlt jedoch im nicht-REM-Schlaf.

Die Oszillation im Frequenzbereich von 19–45 Hz unterscheidet zusätzlich REM-Schlaf-Mikrozustände, die mit Augenbewegungsbursts einhergehen, und ist spezifisch für den zentralen Thalamus, eine Struktur, die an der Auslösung globaler Hirnzustandsübergänge beteiligt ist.

Die Entdeckung eines charakteristischen oszillatorischen Signaturmusters im zentralen Thalamus, das bewusste Zustände unterscheidet, eröffnet neue Möglichkeiten, um die Beiträge des Thalamus zu Zuständen des Bewusstseins beim Menschen weiter zu erforschen und potenziell Interventionen zur Behandlung örungen zu verfeinern.