Kortikale Aktivierung bei der Beobachtung biomechanisch ausführbarer und nicht-ausführbarer Bewegungen

Abstract

Nach Postulierung der Spiegelneuronen haben zahlreiche Studien gezeigt, dass es bei Menschen Hirnareale gibt, die sowohl bei der Beobachtung als auch der Ausführung von Bewegungen aktiv sind. Zur Frage, ob dieses Spiegelneuronensystem auch auf Bewegungen reagiert, die nicht oder nicht mehr Teil des individuellen motorischen Repertoires sind, gibt es bislang nur wenige und widersprüchliche Daten. Bisher vorliegende Studien zu anatomisch unmöglichen Bewegungen zeigten keinen Unter- schied in frontalen bzw. motorischen Hirnarealen. Als anatomisch unmögliche Bewegungen wurden dabei über die anatomischen Grenzen hinausgehende Bewegungen, deren Beginn und Ende anatomisch möglich war, verwendet. Entsprechend bleibt unklar, ob der anatomisch mögliche Beginn bzw. das Ende der Bewegung für die Hirnaktivierungen verantwortlich war. Für die vorliegende Arbeit wurden virtuelle Videos transitiver Bewegungen erstellt, die von Anfang bis Ende anatomisch unmöglich waren. Mit diesen und entsprechenden Videos möglicher Bewegungen wurde die Hypothese untersucht, dass die Beobachtung von anatomisch unmöglichen im Vergleich zu anatomisch möglichen Bewegungen zu einer geringeren oder zu keiner Aktivierung des Spiegelneuronensystems führt. Hierfür wurden mit funktioneller Kernspintomografie 26 gesunde Pro- banden während der Beobachtung der Videos mit einem event-related Studiendesign untersucht. Das Hauptergebnis dieser Arbeit ist, dass die Beobachtung der verwendeten Videos unmöglicher im Vergleich zu den Videos möglicher Bewegungen jeweils zu einer deutlichen Aktivierung von dem Spiegelneuronensystem zugerechneten Hirnregionen führten. Ein signifikanter Unterschied der Hirnaktivierung durch Videos möglicher im Vergleich zu Videos unmöglicher Bewegungen konnte dabei nicht gefunden werden. Dies kann als Hinweis dafür gewertet werden, dass das Spiegelneuronensystem Handlungsziele bzw. Bedeutungen von Bewegungen repräsentiert, ohne die diesen Bewegungen entsprechenden muskulären Bewegungsmuster genau zu spiegeln.

After the concept of mirror neurons was postulated, many studies showed areas in the human brain reacting both while action observation and execution. There is little or conflicting data concerning the question if this so called mirror neuron system is also reacting on movements which aren’t or aren’t anymore part of the individuals motor repertoire. Existing studies of anatomically impossible movements show no difference in frontal or motorical brain areas. The used impossible movements were movements exaggerating the movement over the anatomical border, beginning and ending in a anatomically possible manner. Hence it is unclear if the anatomically possible beginning of the movement is responsible for the shown brain activation. For the present work virtual reality videos of transitive movements that were anatomically impossible from start to end and matching videos of anatomically possible movements were created. These were used to test the hypothesis, that the obser- vation of anatomically impossible movements would lead to less or no activation of the mirror neuron system compared to anatomically possible movements. With functional magnetic resonance imaging and a event related study design 26 healthy subjects observing the videos were studied. The main result of this study is, that observation of the used videos of anatomically impossible movements lead to a significant activation of brain areas ascribed to the mirror neuron system. Compared to the used videos of anatomically possible movements there was no significant difference. This can be interpreted in favor of the hypothesis that the mirror neuron system represents rather goals or meanings of movements than mirroring the exact muscular patterns.