Das Claustrum des Gehirns verhält sich eher wie ein Hochgeschwindigkeits-Internet-Router, wie Forschungsergebnisse zeigen

Unter der äußeren, faltigen Hirnrinde versteckt sich ein zutiefst mysteriöser Bereich, der als Claustrum bekannt ist. Es ist seit langem bekannt, dass diese Region Signale mit einem Großteil des Kortex austauscht, der für höheres Denken und komplexes Denken verantwortlich ist. Aufgrund der weitreichenden Verbindungen des Claustrums postulierte der legendäre Wissenschaftler Francis Crick, PhD, der durch DNA-Entdeckung berühmt ist, erstmals im Jahr 2005, dass das Claustrum der Sitz des Bewusstseins ist. Mit anderen Worten, die Region des Gehirns, die das Bewusstsein für die Welt und uns selbst ermöglicht.

Forscher der University of Maryland School of Medicine gehen jedoch jetzt davon aus, dass Crick möglicherweise falsch lag: Sie entwickelten eine neue Theorie -; auf Daten aufgebaut -; dass sich das Claustrum eher wie ein Hochgeschwindigkeits-Internet-Router verhält, indem er ausführende Befehle von „Chef“-Bereichen des Kortex des Gehirns entgegennimmt, die komplexe Gedanken bilden, um „Netzwerke“ im Kortex zu erzeugen. Wie ein Router koordiniert das Claustrum diese Netzwerke, um zusammenzuarbeiten, um die vielen verschiedenen kognitiv anspruchsvollen Aufgaben zu erfüllen, die wir im Alltag von Moment zu Moment ausführen.

Es ist wichtig zu verstehen, wie das Gehirn diese Netzwerke im Cortex durch das Claustrum bildet und koordiniert, da desorganisierte Netzwerke ein typisches Merkmal vieler Erkrankungen wie Sucht, Alzheimer und Schizophrenie sind. Diese Erkenntnis kann zu besseren Therapien führen, um die kognitive Dysfunktion bei diesen Erkrankungen anzugehen.

„Das Gehirn ist das komplexeste System im bekannten Universum. Es sind diese datengesteuerten theoretischen Fortschritte, die unser Wissen vorantreiben, um diese Komplexität für die Verbesserung des menschlichen Lebens nutzbar zu machen.“ sagte Brian Mathur, PhD, außerordentlicher Professor für Pharmakologie an der UMSOM. „Als die am stärksten vernetzte Struktur im Gehirn ist das Claustrum ein Fenster in das Rätsel des Gehirns, des Geistes.“

Ihre neuen Erkenntnisse und Hypothesen wurden am 30. September 2022 in Trends In Cognitive Sciences veröffentlicht.

Um die genaue Rolle des Claustrums zu identifizieren, führten Dr. Mathur und seine Kollegen eine Reihe von Experimenten an Tieren und Menschen durch. Ein Experiment verwendete moderne neurowissenschaftliche Ansätze, um das Klaustrum bei wachen Mäusen auszuschalten. Diese Mäuse verloren nicht das Bewusstsein und rannten normal weiter. Ein Schlag gegen Cricks Theorie!

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Als nächstes stellten die Forscher Mäusen eine kognitiv einfache oder eine schwierige Aufgabe und verglichen, wie sie reagierten, wenn das Claustrum ausgeschaltet war. Normalerweise kann eine Maus sowohl die einfachen als auch die schwierigen Aufgaben ausführen. Doch als die Forscher das Claustrum abstellten, konnten die Mäuse die schwierige Aufgabe nicht mehr ausführen.

Dr. Mathur fragte sich, ob dieser Befund irgendeine Relevanz für den Menschen hat, und arbeitete mit seinen Kollegen David Seminowicz, PhD, Professor für Neural- und Schmerzwissenschaften an der UM School of Dentistry, und Fred Barrett, PhD, außerordentlicher Professor für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften an der Johns, zusammen Medizinische Fakultät der Hopkins-Universität. Die drei organisierten eine Forschungsstudie, in der sie funktionelle MRT-Gehirnscans an gesunden Freiwilligen durchführten, die entweder mit einfachen oder komplizierten mentalen Aufgaben beschäftigt waren. Die Forscher beobachteten, dass ihr Claustrum nur bei der Ausführung der schwierigen Variante der Aufgabe „aufleuchtete“. Dieses Ereignis fiel mit der Aktivierung eines Netzwerks im Kortex zusammen, das an der optimalen kognitiven Leistung beteiligt ist. Schlag zwei gegen Cricks Bewusstseinstheorie!

Dr. Mathur sagte, dass der dritte Schlag sein wird, wenn zusätzliche Experimente ihre Theorie der Claustrum-Funktion unterstützen. Dabei versuchen Dr. Mathur und seine Kollegen nun zu verstehen, wie das Claustrum lernt und sich anpasst, um Netzwerke im Kortex zu orchestrieren, um die Kognition zu unterstützen.

Verstehen, wie das Gehirn diese Netzwerke flexibel bildet und koordiniert -; durch das claustrum -; ist wichtig, um den kognitiven Verfall zu behandeln, der bei Sucht, Alzheimer und Schizophrenie auftritt.

Mark T. Gladwin, MD, Vizepräsident für medizinische Angelegenheiten an der University of Maryland, Baltimore, und John Z. und Akiko K. Bowers Distinguished Professor und Dekan der UMSOM

Dr. Mathur fügte hinzu: „Unsere Hypothese liefert uns einen dringend benötigten konzeptionellen Rahmen, um neue therapeutische Strategien zu entwickeln.“

Quelle:

Medizinische Fakultät der Universität von Maryland

Referenz:

Madden, MBet al. (2022) Eine Rolle für das Claustrum bei der kognitiven Kontrolle. Trends in den Kognitionswissenschaften. doi.org/10.1016/j.tics.2022.09.006.

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