Claustrum

Es wurde gezeigt, dass das Claustrum eine weit verbreitete Aktivität für zahlreiche kortikale Komponenten aufweist, die alle mit Komponenten des Bewusstseins und der anhaltenden Aufmerksamkeit in Verbindung gebracht wurden. Dies liegt an der weit verbreiteten Konnektivität zu fronto-parietalen Bereichen, cingulären Kortex und Thalami. Die anhaltende Aufmerksamkeit richtet sich auf die Verbindungen zum cingulären Kortex, zum temporalen Kortex und zum Thalamus.

Crick und Koch schlagen vor, dass das Claustrum eine ähnliche Rolle wie ein Dirigent in einem Orchester spielt, da es versucht, die Funktion aller Verbindungen zu koordinieren. Diese „Leiter“ -Analogie kann auch durch Verbindungen zwischen den claustralen, sensorischen und frontalen Regionen unterstützt werden. Es wurde bestätigt, dass das Claustrum wechselseitig mit dem präfrontalen Kortex, den visuellen, auditiven, sensorischen und motorischen Regionen verbunden ist. Verbindungen zu diesen Modalitäten geben Einblick in die Funktionalität des Claustrums. Hier wird vorgeschlagen, dass das Claustrum beim Gating der selektiven Aufmerksamkeit funktioniert. Durch diesen Angussprozess kann das Claustrum die Eingabe dieser Modalitäten selektiv steuern, um den Prozess des „Fokussierens“ zu erleichtern. Es wurde auch vorgeschlagen, dass es im entgegengesetzten Kontext arbeitet; dass das Claustrum durch spaltende Normalisierung Widerstand gegen bestimmte Eingabemodalitäten implementieren kann, um „Ablenkung“ zu verhindern.

Mögliche Funktionbearbeiten

Um das Bewusstsein zu erleichtern, müsste das Claustrum verschiedene sensorische und motorische Modalitäten aus verschiedenen Teilen des Kortex integrieren. Die anatomischen Verbindungen des Claustrums wurden mit DTI (Diffusion Tensor Imaging) beobachtet. Ein fMRT-Scan untersucht den Sauerstoffgehalt des Blutes im Gehirn, um die Aktivität bestimmter kortikaler Bereiche zu beobachten. fMRT-Scans zeigen gedämpfte Aktivität, wenn sie bei Ratten anästhesiert oder wach sind, insbesondere Claustrumverbindungen zum medialen präfrontalen Kortex (mPFC) und zum Mediodorsol-Thalamus (MD-Thalamus). Das Claustrum ist mit den kontralateralen Hemisphären Claustrum mit starken und funktionellen Verbindungen verbunden. Verbindungen mit MD Thalamaus, mPFC und umliegenden und entfernten kortikalen Bereichen bestehen ebenfalls.

Elektrische Stimulation im dorsalen Claustrum von Katzen löst exzitatorische Reaktionen innerhalb des visuellen Kortex aus. Das Claustrum befindet sich anatomisch am Zusammenfluss einer großen Anzahl von Bahnen der weißen Substanz, die verschiedene Teile des Kortex verbinden. Dies deutet ferner auf eine Rolle des Integrationszentrums für diese verschiedenen Modalitäten wie sensorisch und motorisch hin. Es wurde gezeigt, dass Gap Junctions zwischen Aspiny–Interneuronen des Claustrums existieren – was auf eine Rolle in seiner Fähigkeit hindeutet, diese Modalitäten zu synchronisieren, wenn Eingaben empfangen werden.

Aufmerksamkeitbearbeiten

Das Claustrum hat die differentielle Fähigkeit, zwischen aufgabenrelevanten und irrelevanten Informationen zu wählen, um gezielte Aufmerksamkeit zu erzeugen. Es enthält die höchste Dichte an Verbindungsbahnen der weißen Substanz im Kortex. Dies unterstützt den Gedanken der Vernetzung und Koordination zwischen verschiedenen Regionen des Gehirns. Das Claustrum ist regional spezifisch; Informationen, die von visuellen Zentren eingehen, projizieren auf bestimmte Bereiche von Neuronen der grauen Substanz in der Struktur und im auditorischen Kortex. Unerwartete Reize aktivieren auch das Claustrum und bewirken eine sofortige Fokussierung oder Zuweisung von Funktionen. Bei niederen Säugetieren (z. B. Ratten) erhalten claustrale Regionen aufgrund ihrer sensorischen und diskriminierenden Verwendung bei diesen Säugetieren Input von somatosensorischen Modalitäten wie der motorischen Kontrolle von Whiskers.

Funktionell wird vorgeschlagen, die Aufmerksamkeit zwischen diesen Modalitäten zu trennen. Aufmerksamkeit selbst wurde als Top-Down-Verarbeitung oder Bottom-Up-Verarbeitung betrachtet; beide passen kontextuell zu dem, was strukturell und funktionell im Claustrum beobachtet wird, und unterstützen die Vorstellung, dass Interaktionen mit sensorischen Bereichen höherer Ordnung auftreten, die an der Codierung von Objekten und Merkmalen beteiligt sind. Input aus dem präfrontalen Kortex zum Beispiel wird die Aufmerksamkeit basierend auf höherkognitivem, aufgabengesteuertem Verhalten definieren. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Induktion einer elektrischen Stimulation des Claustrums zu einer Hemmung führt Lesen, ein leerer Blick, und Unempfindlichkeit. Es wurde berichtet, dass das Claustrum ein basales Frequenzfeuer aufweist, das moduliert wird, um mit gerichteter Aufmerksamkeit zuzunehmen oder abzufallen. Zum Beispiel würden Projektionen auf motorische und okkulomotorische Bereiche die Blickbewegung unterstützen, um die Aufmerksamkeit auf neue Reize zu lenken, indem die Zündfrequenz von claustralen Neuronen erhöht wird.

Salvinorin A, die aktive halluzinogene Verbindung in Salvia Divinorum, ist in der Lage, Bewusstseinsverlust zu induzieren. Der Konsum von Salvinorin A kann eine Synästhesie auslösen, bei der verschiedene sensorische Modalitäten von verschiedenen sensorischen Kortex interpretiert werden. (Beispielsweise: klänge sehen, Farben schmecken.) Dies unterstützt die Idee der intrathalamischen Segregation und Leitung (Aufmerksamkeit). Das Claustrum hat Kappa-Opioid-Rezeptoren, an die Salvinorin A bindet und diesen Effekt auslöst.

Empirische Evidenzbearbeiten

Die Hochfrequenzstimulation (HFS) in cat Claustrum(s) hat die Fähigkeit, autonome Veränderungen zu induzieren und ein „Inaktivierungssyndrom“ zu induzieren. Dieses Syndrom wird als Bewusstseinsverlust beschrieben, der auf die Beziehung zwischen Claustrum und Bewusstsein hinweist. Beim Menschen kann der gleiche Effekt beobachtet werden. Die Stimulation des linken Claustrums beim Menschen hat zu einem vollständigen Stillstand des Willensverhaltens, der Unempfindlichkeit und der Amnesie ohne negative motorische Symptome oder bloße Aphasie geführt, was auf eine Beteiligung am Bewusstsein hindeutet. Darüber hinaus haben MRT-Studien gezeigt, dass eine erhöhte Signalintensität innerhalb des Claustrums mit dem Status epilepticus in Verbindung gebracht wurde – einem Zustand, in dem epileptische Anfälle aufeinander folgen, ohne dass das Bewusstsein zwischen den Ereignissen wiederhergestellt wird. Eine erhöhte Signalintensität ist auch mit fokalen dyskognitiven Anfällen verbunden, bei denen es sich um Anfälle handelt, die eine Beeinträchtigung des Bewusstseins oder des Bewusstseins ohne Krämpfe hervorrufen. Das Individuum wird sich seiner Umgebung nicht bewusst, und der Anfall manifestiert sich als leerer oder leerer Blick für ein Zeitfenster.

Die Verwendung einer operanten Konditionierungsaufgabe in Kombination mit HFS des Claustrums führte zu signifikanten Verhaltensänderungen von Ratten; Dies beinhaltete modulierte motorische Reaktionen, Inaktivität und verminderte Reaktionsfähigkeit. Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass das Claustrum neben anderen Strukturen wie dem Gyrus dentatus im REM-Schlaf aktiv ist. Diese haben assoziative Rollen im räumlichen Gedächtnis, was darauf hindeutet, dass in diesen Bereichen eine Form der Gedächtniskonsolidierung stattfindet.

Läsionen und Bewusstseinbearbeiten

Funktionell wird das Claustrum verschiedene kortikale Inputs durch seine Verbindungen in das Bewusstsein integrieren. Basierend auf seiner Struktur und Konnektivität wird vorgeschlagen, dass seine Funktion mit der Koordination verschiedener Gehirnfunktionen zu tun hat; d. H. die Leiteranalogie. Bewusstsein kann funktionell in zwei Komponenten unterteilt werden: (i) Wachheit, die Erregung und Wachsamkeit ist; (ii) Bewusstseinsinhalt, der die Verarbeitung von Inhalten ist. Eine Studie über traumatische Hirnverletzungen bei Kriegsveteranen wurde durchgeführt, um die funktionelle Rolle des Claustrums besser zu verstehen. Schäden am Claustrum waren mit der Dauer des Bewusstseinsverlustes verbunden, nicht jedoch mit der Häufigkeit. Die Läsionsgröße korrelierte mit einer längeren Dauer der LOC-Ereignisse. Interessanterweise wurden keine Konsequenzen gezeigt, die die kognitive Verarbeitung abschwächen.

In einer einzigen Fallstudie wurde gezeigt, dass das Bewusstsein gestört ist, wenn die äußerste Kapsel des Gehirns – in unmittelbarer Nähe des Claustrums – stimuliert wird, so dass nach Beendigung der Stimulation das Bewusstsein wiedererlangt wird. Eine andere Studie, die sich mit der Symptomologie der Schizophrenie befasste, stellte fest, dass die Schwere der Wahnvorstellungen mit einem verringerten Volumen der grauen Substanz des linken Claustrums verbunden war; postuliert, dass Korrelationen zwischen der Struktur und den positiven Symptomen dieser psychiatrischen Störung bestehen. Eine weitere Unterstützung dieser Korrelation zwischen Schizophrenie und dem Claustrum ist, dass das Volumen der weißen Substanz, das in das Claustrum eintritt, zunimmt. Inverse Korrelationen zwischen Volumen der grauen Substanz und Schweregrad von Halluzinationen im Zusammenhang mit auditorischen Halluzinationen der Schizophrenie wurde unterstützt. Um den totalen Funktionsverlust des Claustrums zu sehen, müssten Läsionen beider Claustrums auf jeder Hemisphäre auftreten.

Eine kürzlich durchgeführte Studie zur elektrischen Stimulation des Claustrums ergab jedoch bei keinem der fünf Patienten, die der Analyse unterzogen wurden, eine Bewusstseinsstörung. Die getesteten Patienten berichteten über subjektive Erfahrungen in verschiedenen Sinnesbereichen und zeigten reflexive Bewegungen, aber keiner von ihnen zeigte Bewusstseinsverlust, was die Fähigkeit des Claustrums in Frage stellte, das Bewusstsein zu stören, wenn es elektrisch stimuliert wurde.

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