eu efre logo

Aktuelle Forschung


Zusammenfassung der vom Zwischenhirn aufsteigenden (thalamokortikalen) und innerhalb des Kortex verlaufenden (kortikokortikalen) Verbindungen der drei primär sensorischen Großhinareale A1 (auditorisch), S1 (somatosensorisch) und V1 (visuell) für schnelle (kurzlatente) multisensorische Integrationsprozesse. (Possible anatomical pathways for short-latency multisensory integration processes in primary sensory cortices)
Mögliche anatomische Wege für kurzlatente multisensorische Integrationsprozesse in primär sensorischen Kortizes
Julia U. Henschke, Toemme Noesselt, Henning Scheich und Eike Budinger
Brain Structure and Function, Jan. 2014


Lange Zeit hielt sich die traditionelle Ansicht, dass primär sensorische Großhirnareale wie der primäre auditorische (A1), somatosensorische (S1) und visuelle Kortex (V1) unimodal sind, d.h. nur sensorische Informationen ihrer eigenen Modalität verarbeiten, und dass die kortikale Integration der verschiedenen Sinne ausschließlich in "höheren" Arealen stattfindet. Erst die kombinierten Befunde jüngster anatomischer und elektrophysiologischer Arbeiten an Tieren1 und nicht-invasiver Bildgebungsstudien am Menschen2 haben gezeigt, dass für die multisensorische Integration auch "niedere" und sogar primär sensorische Kortexareale hinzugezogen werden. Im vorliegenden Artikel beschreiben und quantifizieren wir zwei anatomische Wege, nämlich einen vom Zwischenhirn aufsteigenden (thalamokortikalen) und einen innerhalb des Kortex (kortikokortikalen), die schnellen (kurzlatenten) multisensorischen Integrationsprozessen in A1, S1 und V1 zugrunde liegen könnten. Wir untersuchten die entsprechenden Verbindungen mit Hilfe verschiedener neuronaler tract tracing Methoden (Traktmarkierungstechniken) in einem häufig benutzten Modelltier der neurowissenschaftlichen Forschung - der Mongolischen Wüstenrennmaus.


Entsprechend unserer Untersuchung gibt es bereits auf der Ebene des Thalamus vermeintlich auditorische, somatosensorische und visuelle Kerngebiete, die nicht nur zu den primär sensorischen Arealen ihrer eigenen (passenden) Modalität projizieren, sondern auch zu Arealen anderer (nicht-passenden) Modalitäten. Die Stärke dieser kreuzmodalen Ausgänge variiert für die einzelnen Kerne, aber insgesamt stammen etwa 0,3% der sensorischen thalamischen Eingänge nach A1, 4,9% der nach S1 und 2,1% der nach V1 von nicht-passenden Kernen (siehe Abbildung).


Es existieren auch direkte neuronale Verbindungen zwischen den drei primär sensorischen Kortizes. V1 hat die meisten kreuzmodalen kortikokortikalen Verbindungen, S1 ist hauptsächlich mit V1 verbunden und A1 projiziert etwas stärker zu V1 als zu S1, bekommt aber nur wenig Eingänge von diesen beiden Arealen. Berücksichtigt man den Verlauf der Verbindungen innerhalb der Kortexschichten, stellt sich heraus, dass V1 hauptsächlich vorwärtstreibende (feedforward) Ausgänge in das kreuzmodale Netzwerk liefert und (zusammen mit S1) die stärksten rückgekoppelten (feedback) Eingänge erhält. Im Gegensatz dazu hat A1 hauptsächlich feedback-Ausgänge und feedforward-Eingänge in diesem Netzwerk (siehe Abbildung).


Unter funktionellen Aspekten dürften die verschiedenen thalamokortikalen und kortikokortikalen Verbindungen auch verschiedenen modalitätsspezifischen aber eben auch schnellen (kurzlatenten) integrativen Mechanismen der Verarbeitung unterschiedlich gepaarter Reizkombinationen zugrunde liegen. Damit stellen die Befunde dieser Veröffentlichung die traditionelle Vorstellung des Gehirns als ein Informationsverarbeitungssystem mit vollständig separierten Verarbeitungsmodulen infrage und charakterisieren die Mechanismen des Informationsaustausches zwischen vermeintlich unabhängigen Verarbeitungssträngen.

 

1 Budinger E, Scheich H. 2009. Anatomical connections suitable for the direct processing of neuronal information of different modalities via the rodent primary auditory cortex. Hear Res 258:16-27.
2 Noesselt T, Tyll S, Boehler CN, Budinger E, Heinze HJ, Driver J. 2010. Sound-induced enhancement of low-intensity vision: multisensory influences on human sensory-specific cortices and thalamic bodies relate to perceptual enhancement of visual detection sensitivity. J Neurosci 30:13609-13623.

Zusammenfassung der vom Zwischenhirn aufsteigenden (thalamokortikalen) und innerhalb des Kortex verlaufenden (kortikokortikalen) Verbindungen der drei primär sensorischen Großhinareale A1 (auditorisch), S1 (somatosensorisch) und V1 (visuell) für schnelle (kurzlatente) multisensorische Integrationsprozesse.

Zusammenfassung der vom Zwischenhirn aufsteigenden (thalamokortikalen) und innerhalb des Kortex verlaufenden (kortikokortikalen) Verbindungen der drei primär sensorischen Großhinareale A1 (auditorisch), S1 (somatosensorisch) und V1 (visuell) für schnelle (kurzlatente) multisensorische Integrationsprozesse. Neben thalamischen Projektionen aus sensorisch "passenden" Kernen erhalten A1, S1 und V1 auch direkte Eingänge aus "nicht-passenden" Kernen, die sich zu 0,3-4,9% aller sensorischen Thalamuseingänge summieren können. Außerdem gibt es direkte neuronale Verbindungen zwischen den drei Arealen, die vorwärtstreibende (feedforward), rückgekoppelte (feedback) oder gleichwertige (laterale) Eigenschaften haben können.

Ausschreibung: "Paper of the Year 2017"

Download Ausschreibung Deadline: 15.01.2018

Ausschreibung: "LSA-Fellows 2018"

Download Ausschreibung Deadline: 15.01.2018

Ausschreibung: "Neuronetzwerke 2018"

Download Ausschreibung Deadline: 15.01.2018

Ausschreibung: "Veranstaltungen 2018"

Download Ausschreibung

CBBS feiert 10-jähriges Jubiläum!

22. November 2017, 18:00 Uhr 

Weiterlesen...

Mitglieder

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

LIN Leibnizinstitut für Neurobiologie Magdeburg