Forscher entwickelten eine neue Technik, die die Gehirnaktivität mit Hilfe des BOLD-Signals (Blood Oxygen Level Dependent) während der elektrischen Mikrostimulation am Primatengehirn aufzeichnet.
Um jene Mechanismen zu verstehen, über welche eine elektrische Mikrostimulation zu Veränderungen im Verhalten und in den kognitiven Funktionen führen kann, ist es unabdingbar, die kortikalen Aktivitätsmuster zu untersuchen und zu charakterisieren, die durch die Stimulation lokal um die Elektrode herum und in anderen funktionell verbundenen Arealen hervorgerufen werden.
Zu diesem Zweck haben Andreas S. Tolias und Fahad Sultan unter Leitung von Prof. Nikos K. Logothetis am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen die neue Technik entwickelt. Dabei fanden die Wissenschaftler heraus, dass die Ausbreitung der Aktivität um die Elektrode herum in Areal V1 bei Makaken größer ist als man nach Berechnungen erwarten würde, die auf der passiven Ausbreitung von Strom basieren. Die größere Ausdehnung könnte daher eine funktionelle Ausbreitung über horizontale Verbindungen im Gehirn widerspiegeln. In Übereinstimmung mit dieser funktionellen transsynaptischen Ausbreitung beobachteten die Forscher auch eine Aktivierung in den erwarteten Projektionsstellen in extrastriären visuellen Arealen, was die Nutzbarkeit der neuen Technik zur Aufdeckung von funktionellen Konnektivitätskarten in vivo demonstriert.
Von der Anwendung der Mikrostimulations-/fMRI-Technik am wachen Tier verspricht man sich viel dafür endlich herauszufinden, welche kausalen Beziehungen zwischen Aktivierungsmustern über verteilte neuronale Schaltkreise und spezifischen Verhaltensweisen zum Beispiel von Affen bestehen. Schließlich könnte sich diese Methode auch als nützlich erweisen für das Verständnis und die Optimierung der Methode der intrakranialen elektrischen Stimulation bei der Behandlung von neurologischen Krankheiten.