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Seemingly effortless we can learn that different sensory stimulations have different consequences. A bite from a yellow-red apple provides a pleasant taste, but a bite from the brown bits presents a bad taste experience. How does the brain learn to assign value to stimuli according to their good or bad consequences? Researchers from an international team, including the Heinrich-Heine University and the University of Amsterdam discovered an important part of the neural machinery that translates sensory stimuli into their associated outcomes. They found that neurons in the orbitofrontal cortex – an area of the brain behind the eye sockets – react to odors that are predictive for the occurrence of a reward. When confronted with two odors, some cells react more strongly to one or the other stimulus when it was coupled with reward. But when the NMDA receptor – a protein important for the chemical transfer of signals between neurons – was blocked, the capacity of these cells to discriminate between the odors was greatly reduced. With this discovery, the researchers have elucidated an important molecular step in the development of selective neural patterns in reaction to different sensory stimulation that could play a role in generating accurate predictions of things to come. The results of this research are published on November 21st in the scientific journal Neuron.

Düsseldorf - 21.11.2012 - Dr. med. Michael Gliem, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Neurologischen Klinik (Direktor: Prof. Dr. H.-P. Hartung), wurde für seine experimentellen Arbeiten auf dem Gebiet der Schlaganfallforschung mit dem Nachwuchspreis 2012 des Vereins zur Förderung des Wissenschaftlichen Nachwuchses in der Neurologie (NEUROWIND e.V.) ausgezeichnet.

Düsseldorf - 08.11.2012 - Chronische Kopfschmerzen sind oft kaum ausreichend medikamentös beeinflussbar und daher schwer zu lindern. Vielversprechender hingegen ist ein neues Verfahren, das auf die Anwendung von Stromreizen setzt. Dazu informierte ein Patientenseminar des Zentrums für Neuromodulation am Mittwoch, den 7. November 2012, im Universitätsklinikum Düsseldorf. Im Fokus stand die Schrittmacherbehandlung bei chronischen Kopfschmerzen und Migräne mittels Nervenstimulation (ONS).

Jülich, 22. Oktober 2012 – Die stimulierende Wirkung von Kaffee oder Tee wird rund um den Globus geschätzt. Doch wo das in diesen Getränken und in Schokolade enthaltene Koffein im menschlichen Gehirn genau wirkt, war bisher unbekannt. Wissenschaftler aus dem Forschungszentrum Jülich konnten nun erstmals beim Menschen nachweisen, dass die psychoaktive Substanz vor allem in den hochentwickelten Regionen des Großhirns seine anregende Wirkung entfaltet, dem sogenannten Assoziationskortex, der für komplexe kognitive Assoziations- und Bewertungsprozesse zuständig ist. Ihre Ergebnisse präsentieren sie im Fachmagazin "Journal of Nuclear Medicine".

"Koffein ist die weltweit am weitesten verbreitete psychoaktive Substanz", berichtet Prof. Dr. Andreas Bauer vom Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM-2). "Sie unterscheidet sich jedoch von Amphetaminen oder anderen Rauschmitteln dadurch, dass sie auch bei regelmäßigem Konsum kein signifikantes Suchtpotenzial entfaltet." Wo genau die stimulierenden Effekte im Gehirn erzeugt werden, konnten die Jülicher Wissenschaftler nun mithilfe eines molekularen bildgebenden Verfahrens, der Positronenemissionstomografie (PET), nachweisen.

"In Laborexperimenten hatten wir bereits zeigen können, dass Koffein einen Bildgebungsmarker namens 18F-CPFPX verdrängt", berichtet der Mediziner. Diesen Effekt machten sich die Wissenschaftler in ihrem aktuellen Forschungsprojekt zunutze. Sie injizierten den Versuchspersonen zunächst den Marker, dessen Wirkstellen im Gehirn mithilfe der PET-Untersuchung zu erkennen sind. Danach erhielten die Studienteilnehmer verschiedene Koffeinmengen intravenös verabreicht, deren Dosierung gebräuchlichen Mengen zwischen zwei und vier Tassen Kaffee entsprach.

Die PET-Aufnahmen zeigten, dass sich der Bildgebungsmarker an einer ganz spezifischen „Andockstelle“ der Nervenzellen - dem sogenannten A1-Adenosinrezeptor – ansiedelte. Von dort verdrängt ihn dann auch das Koffein und blockiert so die Rezeptoren. "Interessanterweise reicht bereits die Menge eines durchschnittlichen täglichen Koffeinkonsums, beispielsweise zwei bis drei Tassen Kaffee, um etwa 50 Prozent der Adenosinrezeptoren zu blockieren. Da Adenosin normalerweise die Nervenzellaktivität hemmt, führt die Blockade mit Koffein zu einer Enthemmung, also einer Aktivierung der Nervenzellen", erläutert Andreas Bauer. "Besonders spannend war es zu sehen, dass dies ausgerechnet in den entwicklungsgeschichtlich jüngsten Arealen des Großhirns geschieht, welche beim Menschen für komplexe kognitive Assoziations- und Bewertungsprozesse zuständig sind."

Die Forscher untersuchen daher momentan in einer großen Studie zusammen mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) die Rolle von Adenosinrezeptoren bei Müdigkeit. Koffein könnte ein Prototyp für die Entwicklung von sogenannten Neuroenhancern sein, die bei Gesunden gezielt zu einer vorübergehenden Steigerung der Gehirnleistung führen.

Epidemiologische Studien aus den vergangenen Jahren zeigen außerdem, dass regelmäßiger Koffeinkonsum das Risiko für die Parkinson- und Alzheimer-Krankheit reduziert. Vor diesem Hintergrund kann das Wissen über die Wirkmechanismen des Koffeins ein wichtiger Schritt sein, um Mittel zur Vorbeugung und neuartige Medikamente zur Behandlung dieser Erkrankungen zu entwickeln. "Unsere Studien zeigen bereits, dass das Koffein in genau den Gehirnregionen wirkt, die auch bei der Alzheimer-Krankheit betroffen sind", erklärt Andreas Bauer. In künftigen Forschungsprojekten sollen daher auch die molekularen Mechanismen des schützenden Koffeinkonsums erforscht werden.

Originalveröffentlichung:

Düsseldorf, 11.10.2012 – Die Erwin-Niehaus-Stiftung Düsseldorf fördert mit 20.000 Euro die Arbeit des Alzheimer-Forschers Prof. Dr. Sascha Weggen.