Als „Tor zum Bewusstsein“ filtert der Thalamus, welche der vielen Informationen, die unsere Sinnesorgane zu jedem Zeitpunkt verarbeiten, bewusst wahrgenommen werden. Erst nach diesem Filterprozess werden die Signale an höhere Hirnregionen weitergeleitet. Diese Wege der Reizweiterleitung sind jetzt von einem chinesischen Forschungsteam näher untersucht worden. Die Studie begleitete fünf Patienten mit chronischen Kopfschmerzen, die durch tiefe Hirnstimulation behandelt wurden. Die THS ist ein neurochirurgisches Verfahren, bei dem Elektroden in das Gehirn eingeführt werden und dort bestimmte Kerngebiete stimulieren.
In der Studie wurden mithilfe stereoelektroenzephalographischer Aufzeichnungen Aktivitäten in den thalamischen Kernen und der präfrontalen Großhirnrinde (PFC) gemessen, während die fünf Patienten eine visuelle Bewusstseinsaufgabe bearbeiteten. Ziel war es, die Rolle der thalamischen Hochordnungs-Kerne (insbesondere der intralaminaren und medialen Kerne) und ihrer Interaktion mit dem präfrontalen Cortex (PFC) bei der bewussten Wahrnehmung zu untersuchen.
Hintergrund dabei ist die Unterscheidung zwei verschiedener Bewusstseinsmodi: Dem bewussten Zustand (z.B. Wachsein vs Schlafen) und dem bewussten Inhalt spezifischer Erfahrungen. Während die Aktivität der thalamischen Hochordnungs-Kerne eng mit bewussten Zuständen korreliert, ist unklar, wie diese Kerne und ihre Interaktionen mit der Großhirnrinde zur bewussten Wahrnehmung auf Millisekundenebene beitragen. Die subkortikalen Strukturen sind dabei in früheren Studien häufig vernachlässigt worden.
In der Studie gelang es dem Forschungsteam, die Weiterleitung der Reizignale über intralaminaren und mittleren Kernregionen des Thalamus nachzuweisen. Sie zeigten eine starke, mit der bewussten Wahrnehmung verbundene Aktivität. Während der bewussten Wahrnehmung wurde zudem eine Synchronisation zwischen den intralaminaren/medialen Kernen und dem (insbesondere lateralen) PFC beobachtet. Die dekodierte Aktivität zeigte zudem, dass bewusste Wahrnehmung (bewusst vs. unbewusst) genauer identifiziert werden konnte als andere aufgabenbezogene Ereignisse (z. B. Reizkontrast oder Reaktionszeit).
Das Forschungsteam konnte damit die Relevanz der intralaminaren und medialen thalamischen Kerne für die Filterungsprozesse der bewussten Wahrnehmung nachweisen: Diese Kerne spielen eine wichtigere Rolle als die ventralen Kerne und modulieren die Aktivität des PFC während der bewussten Wahrnehmung. Die thalamofrontale Schleife hingegen codiert vorallem bewusstseinsbezogene Informationen. Die Erkenntnisse erweitern das Verständnis der neuronalen Mechanismen, die der bewussten Wahrnehmung zugrunde liegen.
Julina Pletziger
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Fang Z, Dang Y, Ping A et al. Human high-order thalamic nuclei gate conscious perception through the thalamofrontal loop. Science. 2025; 388(6742): DOI: 10.1126/science.adr3675
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