Wie schnell können Gehirnzellen umschalten?

Rhythmische Gehirnaktivität ist ein Merkmal der Informationsverarbeitung, wobei man annimmt, dass daran gewöhnliche inhibitorische Zellen nur an niederfrequenten Rhythmen (<10 Hz) beteiligt sind. Merino et al. (2021) haben jüngst jedoch herausgefunden, dass die Frequenzpräferenz dieser Zellen von 2 bis 200 Hz umgeschaltet werden kann. Die Umschaltung erfolgt, wenn niederfrequente Komponenten den Input der Interneuronen dominieren, wie es in Gehirnzuständen des Slow-Wave-Schlafs oder beim Tagträumen der Fall ist. Diese Interneuronen erhöhen während bestimmter Schlafphasen oder beim inaktiven Tagträumen nicht nur ihre Empfindlichkeit für Signale im Bereich von 30 bis 200 Hz, sondern tun dies auch innerhalb weniger Dutzend Millisekunden, und zwar in einer Phase mit niederfrequenten Eingangskomponenten. Die adaptierenden Interneuronen folgten also nicht den erwarteten, langsamen Hirnrhythmen, sondern waren in der Lage, zwischen sehr langsamen und sehr schnellen Rhythmen zu wechseln. Dabei war nicht nur die Flexibilität diese Neuronen überraschend, sondern vor allem die Geschwindigkeit, mit der sie sich neu einstellten, denn sie können zehn Mal pro Sekunde hin- und herwechseln. Diese Fähigkeit zum schnellen Umschalten könnte der lange gesuchte Mechanismus hinter der rätselhaften Interaktion verschiedener Rhythmen im Gehirn ist, und damit die Basis für das schnelle Umschalten zwischen Reizen.

Literatur

Merino, Ricardo Martins, Leon-Pinzon, Carolina, Stühmer, Walter, Möck, Martin, Staiger, Jochen F., Wolf, Fred & Neef, Andreas (2021). Theta activity paradoxically boosts gamma and ripple frequency sensitivity in prefrontal interneurons. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118, doi:10.1073/pnas.2114549118.
https://idw-online.de/de/news?print=1&id=786074 (21-12-22)