Narkose verändert neuronale Choreografie

Selbst während einer tiefen Anästhesie sind Nervenzellen hochaktiv. Wie Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin in einer Studie zeigen konnten, bleiben die Zellen im Gehirn in Aktion, obwohl das Bewusstsein komplett ausgeschaltet ist. Allerdings verändern sie ihren Arbeitsmodus. Die Neurone arbeiten unter einer Anästhesie synchron und sie reagieren unerwartet empfindlich auf Umweltreize, wie die Wissenschaftler im Fachmagazin Frontiers in Cellular Neuroscience (Thomas Lissek et al. Front Cell Neurosci 2016; 10: 64) berichten.

Das Team um Dr. Mazahir T. Hasan, Wissenschaftler im Rahmen des Exzellenzclusters NeuroCure an der Charité, hat 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 haben die Forscher visualisiert. Entsprechend der Ergebnisse scheint das Bewusstsein im Gehirn nicht einfach von der Anzahl an aktiven Nervenzellen im Kortex abzuhängen, sondern vielmehr von den Feinheiten, wie diese miteinander kommunizieren und inwiefern sie ihr Verhalten gegeneinander kontrastieren können.

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. Unerwartet ist ebenfalls die Beobachtung, dass Nervenzellen unter Anästhesie sensibler als im wachen Zustand auf Reize aus der Umwelt reagieren. Eine Hirnregion, die normalerweise für Tastinformation zuständig ist, fing sogar an, auf akustische Reize zu reagieren.

Die neuen Einblicke in die Aktivitätsmuster der Neurone geben Hinweise, welche zellulären Parameter mit Bewusstsein und Bewusstseinsverlust verbunden sind. Zusammen mit weiteren Fortschritten, um neuronale Aktivität bei Menschen zu messen, könnten sie dazu beitragen, die Diagnostik zu verbessern, beispielsweise bei Komapatienten oder Patienten mit Locked-In-Syndrom. Erstmalig demonstriert die aktuelle Studie, dass es möglich ist, visuell identifizierbare neuronale Netzwerke über einen Zeitraum von mehreren Wochen zu beobachten, um die Effekte von Anästhesie weiter zu untersuchen.

Nach einer Mitteilung der Charité – Universitätsmedizin Berlin

Abb. 1 Hochaktiv und gleichgeschaltet: Nervenzellen während der Anästhesie. Quelle: Thomas Splettstoesser.