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In meinem letzten Beitrag ging es um die Analogie zwischen der Ausbreitung der Beulenpest in Europa im Mittelalter und der Ausbreitung von Migränewellen in der Großhirnrinde. Beides geschieht in Form von Erregungswellen. Pandemien und Hirnpathologien können sich auch schlagartig ausbreiten. Die Schweinegrippe und Epilepsie sind Beispiele dafür.
Dieser Beitrag ist ein Nachtrag zum Blog Europa, Fußballstadion, Großhirnrinde.
Es kam die Frage auf, warum breitet sich die Schweinegrippe heute schneller aus, als die Beulenpest im Mittelalter? Wenn Sie den vorangegangen Beitrag gelesen haben, wissen Sie, dass Menschen heute mit dem Flugzeug fliegen, im Mittelalter aber höchstens mal mit einem Katapult über Stadtmauern geschleudert wurden. Das macht einen Unterschied für die Ausbreitung einer Pandemie.
Wie überträgt sich diese Erkenntnis auf das Hirn? Darum geht, denn solche Vergleiche führen oft durch den Perspektivenwechsel zu neuen Fragen. Fragen, die ich mir sonst so nicht gestellt hätte.
Auf das Gehirn übertragen bedeutet der Vergleich der Ausbreitung der Beulenpest mit der der Schweinegrippe, dass wir neben den molekularen und zellulären Mechanismen eines Erregungszustandes des Gehirns auch studieren müssen, wie diese Erregung von Zellen im Nervengewebe weitergegeben wird. Nur so können wir die Ausbreitung von pathologischen Zuständen im Gehirn verstehen.
Die Kommunikationswege im Nervengewebe sind komplex. Bekannt ist dass neuronale Netzwerk, also die Verschaltung der Nervenzellen über Synapsen zu einem Netz. In einem Kommentar zum vorherigen Beitrag wurde genau danach gefragt. Dieser Kommunikationsweg wird als wiring transmission bezeichnet. Er ist grob vergleichbar mit unserem weltweiten Flugliniennetz.
Solche langweitreichigen Verbindungen sind ein Grund warum sich Pandemien heute schneller ausbreiten als im Mittelalter. Analog dazu kann sich in einem neuronalen Netzwerk eine pathologische Erregung nahezu schlagartig durch das neuronale Netzwerk im Gehirn ausbreiten. Ein Beispiel wäre die Aktivität in einem epileptischen Herd (fokaler Anfall), die sich schlagartig zu einem generalisierten Anfall ausbreiten kann.
Schlagartig meint hier, dass es nicht zu einer geordnet wandernden Erregungswelle kommt, sondern viele räumlich auseinanderliegende Zentren gleichzeitig betroffen sein können und die Erregung so zu einem globalen Phenomän wird.
Oft bleibt zum Glück die Erregung lokal begrenzt, also auf den Herd (Fokus) beschränkt. Die molekularen und zellulären Mechanismen liefern uns keine ausreichenden Antworten, warum dies so ist. Netzwerkeigenschaften bestimmen dieses Verhalten.
Dieser Nachtrag soll den Blogbeitrag Europa, Fußballstadion, Großhirnrinde abrunden. Daher nun kurz noch zu der Übertragung im Fall der dort angesprochenen Migränewellen. Neben der wiring transmission gibt es im Gehirn weitere Kommunikationswege, die über den extrazellulären Raum mittels Diffusion führen. Sie werden auch volume transmission genannt. Von einer Zelle zur Nachbarzelle, wie bei der La Ola im Fußballstadion, findet hier ein Austausch statt. Erregungszustände im Hirn können große Strecken mit Diffusion nur sehr langsam überbrücken. Dies geschieht bei den Migränewellen. Sie wandern mit nur wenigen Millimetern pro Minute über die Großhirnrinde, vergleichbar mit der sehr langsamen aber geordneten Ausbreitung der Beulenpest.
