Neurowissenschaftlich herausgefordert
Die Basalganglien sind eine Gruppe von Strukturen, die tief in den Großhirnhemisphären liegen. Die Strukturen, die im Allgemeinen zu den Basalganglien gehören, sind das Caudat, das Putamen und der Globus pallidus im Großhirn, die Substantia nigra im Mittelhirn und der Nucleus subthalamicus im Zwischenhirn.
Das Wort basal bezieht sich auf die Tatsache, dass sich die Basalganglien in der Nähe der Basis oder des Bodens des Gehirns befinden. Die Verwendung des Wortes Ganglien ist jedoch nach den heutigen Konventionen der Neurowissenschaften eine etwas falsche Bezeichnung. Der Begriff Ganglion wird verwendet, um eine Ansammlung von Neuronen zu beschreiben, aber er wird typischerweise nur verwendet, um sich auf Neuronen im peripheren Nervensystem zu beziehen (d. h. außerhalb des Gehirns und des Rückenmarks). Das Wort Nukleus wird im Allgemeinen verwendet, um Cluster von Neuronen zu beschreiben, die sich im zentralen Nervensystem befinden. Die Basalganglien können daher eher als Kerne bezeichnet werden.
Was sind die Basalganglien und was machen sie?
Die einzelnen Kerne der Basalganglien haben alle umfangreiche eigene Aufgaben im Gehirn, sind aber auch miteinander verbunden und bilden ein Netzwerk, von dem man annimmt, dass es an einer Vielzahl von kognitiven, emotionalen und bewegungsbezogenen Funktionen beteiligt ist. Am bekanntesten sind die Basalganglien jedoch für ihre Rolle bei der Bewegung.
Die Beiträge der Basalganglien zur Bewegung sind komplex und noch nicht vollständig verstanden. In der Tat haben die Basalganglien wahrscheinlich mehrere bewegungsbezogene Funktionen, die von der Auswahl von Handlungen, die wahrscheinlich zu positiven Konsequenzen führen, bis hin zur Vermeidung von Dingen, die aversiv sein könnten, reichen. Aber die Basalganglien werden am häufigsten mit der Initiierung und Ausführung von Bewegungen in Verbindung gebracht. Eine populäre Hypothese besagt, dass die Basalganglien erwünschte Bewegungen erleichtern und unerwünschte und/oder konkurrierende Bewegungen hemmen.
Um zu verstehen, wie das funktionieren könnte, denken Sie an die Aktion, einen Bleistift in die Hand zu nehmen. Betrachten Sie zunächst, was in den Momenten passiert, bevor Sie Ihren Arm ausstrecken. Obwohl es den Anschein hat, dass zu diesem Zeitpunkt nur sehr wenig bewegungsbezogene Aktivität im Gehirn stattfindet (weil Sie still sitzen), ist Ihr Gehirn tatsächlich ständig damit beschäftigt, unerwünschte Bewegungen zu verhindern (wie das unwillkürliche Hochreißen der Hand oder das plötzliche Drehen des Kopfes zu einer Seite). Es wird angenommen, dass die Basalganglien eine entscheidende Rolle bei dieser Art der Bewegungshemmung spielen, ebenso wie bei der Aufhebung dieser Hemmung, wenn Sie eine Bewegung ausführen wollen (in diesem Fall das Greifen nach dem Stift).
Nach Beginn der Bewegung ist es auch wichtig, dass die Muskeln, die der gewünschten Bewegung entgegenwirken würden, entspannt bleiben. Wenn Sie zum Beispiel den Arm ausstrecken, um nach dem Stift zu greifen, wollen Sie nicht, dass gleichzeitig die Muskeln aktiviert werden, die den Arm beugen (um ihn zurück zum Körper zu bewegen). Man nimmt an, dass die Basalganglien dabei helfen, diese Art von widersprüchlichen Bewegungen zu hemmen und so eine weiche und fließende Greifbewegung zu ermöglichen.
Die Feinheiten, wie die Aktivität der Basalganglien zur Erleichterung von Bewegungen führt, sind immer noch ein wenig unklar, aber eine populäre Hypothese (die ich aus Gründen, die weiter unten deutlich werden, das direkte/indirekte Modell nennen werde) legt nahe, dass es in den Basalganglien verschiedene Bahnen gibt, die Bewegungen fördern bzw. hemmen. Das direkte/indirekte Modell basiert auf Verbindungen, die die Basalganglien (insbesondere der Globus pallidus und die Substantia nigra) mit Neuronen im Thalamus bilden. Diese Thalamusneuronen wiederum projizieren zum motorischen Kortex (ein Bereich des Gehirns, in dem viele willkürliche Bewegungen ihren Ursprung haben) und können über diese Verbindungen Bewegungen stimulieren. Die Basalganglien hemmen jedoch kontinuierlich die Thalamusneuronen, wodurch diese nicht mehr mit dem motorischen Kortex kommunizieren können – und damit die Bewegung hemmen.