Warum Stolpern Stolpern, Fummeln und Slur ihre Worte?

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Eines der ersten Anzeichen von betrunken ist ein Mangel an körperlicher Koordination, die die Unfähigkeit einschließt, Worte zu artikulieren. Ein betrunkener Mensch wird stereotypisch stolpern, fummeln und seine Worte verschleiern. Was bewirkt der Alkohol, der den Verlust der motorischen Kontrolle verursacht? Kürzlich haben Neurowissenschaftler bestimmte Neuronen im Kleinhirn identifiziert, die die Ursache für die discombobulierenden Wirkungen von Alkohol sind.

Die im Mai 2015 veröffentlichte Studie "Simulation der Wirkung von Alkohol auf ein detailliertes Purkinje-Neuronenmodell und ein einfacheres Surrogatmodell, das> 400 Mal schneller abläuft" wurde in der Zeitschrift BMC Neuroscience veröffentlicht .

Kleinhirn ist lateinisch für "Little Brain"

Obwohl das Kleinhirn nur 10% des Hirnvolumens ausmacht, hält es über 50% der gesamten Neuronen Ihres Gehirns. Als Neurowissenschaftler war mein Vater von dieser unverhältnismäßigen Verteilung von Neuronen immer verblüfft und fasziniert. Er sagte oft: "Wir wissen nicht genau, was das Kleinhirn tut, aber was auch immer es tut, es macht eine Menge davon."

Traditionell schreibt die Neurowissenschaft dem Kleinhirn vor, dass es für die relativ einfachen Aufgaben verantwortlich ist, Muskelbewegungen zu koordinieren, Gleichgewicht, Körperhaltung und Propriozeption zu erhalten (die Position des Körpers im Raum zu verfolgen).

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Bis vor kurzem haben Neurowissenschaftler dem Kleinhirn wenig Aufmerksamkeit für höhere exekutive Funktionen, Kognition, psychiatrische Störungen oder emotionale Regulation gegeben. Glücklicherweise entwickelt sich dieser veraltete Standpunkt über das Kleinhirn schnell weiter.

Mein Vater war besessen vom Kleinhirn und hat diese Obsession an mich weitergegeben. Über die Jahre habe ich ausführlich über die sich ständig ändernden Ansichten über die Rolle unseres Kleinhirns bei der Gehirnfunktion und -leistung auf und neben dem Gericht geschrieben.

Auf einer Skala von -5 bis +5 nimmt Alkohol jemanden "südlich von Null" in Bezug auf ein hoch funktionierendes Kleinhirn. Auf der anderen Seite, regelmäßige Übung verstärkt Kleinhirn (oder in Bezug auf das Kleinhirn) Funktion und nimmt jemanden "nördlich von Null" bei der Ausübung von Sport, spielt ein Musical Instrument, oder führt jede Fähigkeit, die muskuläre Koordination erfordert.

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Als Athlet wusste ich immer, dass das Kleinhirn war, warum man trainiert, trainiert, eine verbesserte athletische Leistung übt. Durch Übung hämmerst du das Gedächtnis der Muskeln in die Purkinje-Neuronen des Kleinhirns. Deshalb vergisst du nie, wie man Fahrrad fährt oder einen Steuerknüppel fährt, wenn du die motorischen Fähigkeiten gelernt hast.

Kleinhirn in rot.

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Die Purkinje-Neuronen im Kleinhirn spielen eine zentrale Rolle bei der Orchestrierung motorischer Bewegungen und sind der Sitz des Muskelgedächtnisses. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass Alkohol das Zündmuster von zerebellären Purkinje-Neuronen unterbricht. Die Ergebnisse waren jedoch schwer zu entschlüsseln, da einzelne Purkinje-Neuronen vor, während und nach der Verabreichung von Alkohol sehr unterschiedliche Aktivitätsmuster aufwiesen.

In seiner kürzlich durchgeführten Studie konnte Dr. Michael D. Forrest anhand eines neuartigen mathematischen Modells eines Purkinje-Neurons zeigen, dass all diese Vielfalt und Komplexität durch die Tatsache erklärt werden kann, dass Alkohol die Feuerrate des Purkinje-Neurons verändert, indem er sie hemmt Neuron-Natrium-Kalium-Pumpe.

Dr. Forrest und Mitarbeiter haben zuvor gezeigt, dass die Natrium-Kalium-Pumpe den intrinsischen Zündmodus von Purkinje-Neuronen steuert und dass die Natrium-Kalium-Pumpe ein Rechenelement im Kleinhirn und im Gehirn ist. Dies ist ein bedeutender Durchbruch im Verständnis der Rolle dieser Pumpen, von denen bisher angenommen wurde, dass sie keine direkte Rolle bei Gehirnberechnungen spielen.

Feld-Nüchternheitstests konzentrieren sich auf Purkinje-Neuronen und zerebelläre Funktion

Alkohol bewirkt, dass Purkinje-Neuronen im Kleinhirn discombobuliert werden, weshalb Trunkenheit am Steuer so gefährlich ist. Die Statistiken über Trunkenheit am Steuer sind alarmierend: Einmal in der Stunde wird jemand in den Vereinigten Staaten bei einem Autounfall mit betrunkenem Autofahrer getötet. Alle 90 Sekunden wird jemand durch einen Autounfall verletzt. Verkehrsunfälle sind die häufigste Todesursache für Jugendliche, und etwa ein Drittel dieser Unfälle betrifft Alkohol oder eine andere Substanz.

Standardisierte Field Nüchternheitstests (SFST) werden verwendet, um den Grad der Beeinträchtigung eines Fahrers aufgrund von Alkohol- oder Drogenkonsum zu messen. Die drei Tests, die verwendet wurden, um die Nüchternheit zu testen, testen im Wesentlichen die Purkinje-Neuronen des Kleinhirns von jemandem. Diese Tests umfassen: Horizontal Gaze Nystagmus (HGN), Walk-and-Turn (WAT) und Einbeinstand (OLS).

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Horizontaler Blick Nystagmus (HGN) ist ein unwillkürliches Zucken des Auges, das auf natürliche Weise auftritt, wenn die Augen zur Seite schauen. Eine alkoholkranke Person wird oft Schwierigkeiten haben, ein sich bewegendes Objekt mit ihren Augen zu verfolgen. Im HGN-Test beobachtet der Polizist die Augen eines Verdächtigen, während der Verdächtige horizontal mit seinen Augen einem sich langsam bewegenden Objekt wie einem Stift oder einer kleinen Taschenlampe folgt.

Der Walk-and-Turn-Test und der One-Leg-Stand-Test sind "geteilte Aufmerksamkeitstests", die von den meisten unbeeinträchtigten Personen leicht durchgeführt werden können. Gehinderte Personen haben jedoch Schwierigkeiten mit Aufgaben, die erfordern, dass ihre Aufmerksamkeit auf einfache mentale und körperliche Übungen aufgeteilt wird.

Beim Einbeinstandstest wird der Verdächtige angewiesen, mit einem Fuß ungefähr zehn Zentimeter über dem Boden zu stehen und laut zu zählen (eintausendeinunddreißig, usw.), bis ihm gesagt wird, er solle den Fuß senken. Der Offizier tastet das Motiv 30 Sekunden lang ab. Wenn ein Nüchternheitstest nicht bestanden wird, ist dies direkt mit einer Fehlfunktion des Kleinhirns verbunden.

Fazit: Könnte eine "Sobriety Pill" DUI Unfälle und Todesfälle reduzieren?

Einer der aufregendsten Aspekte von Dr. Forrests Forschung ist, dass dies zur Entwicklung einer "Sobreity Pill" führen könnte. Alkoholmissbrauch, Abhängigkeit und Rauschtrinken sind tödlich. Eine Nüchternheitspille, die auf die Natrium-Kalium-Purkinje-Pumpen abzielt, könnte ein unglaubliches Lebensersparnispotenzial haben, indem sie die motorischen Koordinationsprobleme im Zusammenhang mit Intoxikationen und DUI-Beeinträchtigungen reduziert.

Eine Nüchternheitspille könnte Leben auf und abseits der Autobahnen retten. Es könnte uns auch helfen, die Rolle des Kleinhirns bei kognitiven Funktionen und psychischen Störungen zu verstehen. Würde eine Nüchternheits-Pille, die es jemandem erlaubte, einen Feld-Nüchternheitstest zu bestehen, auch die anderen psychischen Beeinträchtigungen des Rauschzustands minimieren? Mehr Forschung ist notwendig, um diese Antworten zu finden. . . Bleib dran!

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• "Wie sind Purkinje-Zellen im Kleinhirn mit Autismus verbunden?"
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• "Das Kleinhirn enthält viele Hinweise für die Erstellung humanoider Roboter"
• "Bessere motorische Fähigkeiten verbunden mit höheren akademischen Noten"
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