Spiralförmige Hirnwellen entdeckt: Wie das Gehirn mit „Karussell“-Neuronen Empfindung und Bewegung koordiniert

Hier ist das vollständige Bild basierend auf der Studie, die am 18. Juni 2026 in Science von Zhiwen Ye, Nick Steinmetz und Kollegen an der University of Washington School of Medicine veröffentlicht wurde.

Die Entdeckung

Das Team hat eine neue Klasse von wandernden Hirnwellen identifiziert, die sich physisch über Raum und Zeit drehen – anders als die bisher beschriebenen ebenen (planaren) Wellen. Diese wirbelartigen Spiralwellen entstehen am häufigsten im somatosensorischen Kortex – der Region, die Berührung, Körperposition und Muskelgefühl verarbeitet .

Wie die kreisförmigen neuronalen Schaltkreise die rotierende Aktivität erzeugen

Die spiralförmige Bewegung wird durch eine feste anatomische Architektur angetrieben: Neuronen im sensorischen Kortex, deren Axone physisch im Kreis angeordnet sind und so eine „Karussell“-Anordnung bilden. Diese kreisförmige Verdrahtung fungiert wie eine Spur, die die elektrischen Signale beim Ausbreiten in ein rotierendes Spiralmuster lenkt . Das Team beobachtete dies mittels kortexweiter Bildgebung und großflächiger Elektrophysiologie bei Mäusen.

Globale Synchronisation über beide Hirnhälften und tiefere Strukturen hinweg

Die rotierenden Wellen bleiben nicht auf eine Stelle beschränkt. Die wichtigsten Erkenntnisse:

• Die Wellen sind in beiden Gehirnhälften spiegelsymmetrisch – ein Luftstoß an den linken Schnurrhaaren einer Maus rief rechts im sensorischen Kortex rotierende Wellen im Uhrzeigersinn hervor, mit entsprechenden Wellen im motorischen Kortex .
• Die Spiralwellen koordinieren sensorische und motorische Kortexregionen und verknüpfen so Wahrnehmung mit Bewegung.
• Sie synchronisieren sich auch mit der Aktivität tieferer subkortikaler Strukturen wie dem Thalamus, Striatum und Mittelhirn, was darauf hindeutet, dass die Wellen Informationen über funktionell unterschiedliche Hirnareale hinweg transportieren .

Hinweise auf eine innere Uhr, die Empfindung und Handlung koordiniert

Die Forscher vermuten, dass diese rotierenden Wellen als raumzeitlicher Taktgeber fungieren, der die Abfolge von Empfindung und darauffolgender Handlung festlegt . Konkrete Belege:

• Ein winziger Luftstoß an die Schnurrhaare einer Maus löste sofort eine Folge rotierender Wellen im Uhrzeigersinn aus, was eine reizgesteuerte Wellenerzeugung zeigt .
• Bei einer belohnungsbasierten Objekterkennungsaufgabe, die Pfoten-Augen-Koordination erforderte, änderten sich die rotierenden Wellenmuster je nach Erregungszustand der Maus und dem Erfolg der Aufgabe .
• Das Team vermutet, dass die Wellen dem Gehirn helfen könnten, sensorische Abläufe vorherzusagen und motorische Fähigkeiten durch Übung zu festigen – indem sie über verschiedene Areale hinweg die Kette „Erst empfinden, dann handeln“ koordinieren .

Offene Frage: Gibt es das auch beim Menschen?

Die Forscher haben noch nicht geklärt, ob rotierende Wanderwellen bei anderen Spezies, einschließlich des Menschen, in gleichem Maße global koordiniert sind wie bei Mäusen . Allerdings haben unabhängige frühere Arbeiten spiralartige Wellenmuster im menschlichen Kortex mittels fMRI (Nature Human Behaviour, 2023) und bei menschlichen Gedächtnisaufgaben (Nature Communications, 2026) nachgewiesen, sodass das Phänomen wahrscheinlich nicht nur bei Nagetieren vorkommt – ob jedoch derselbe kreisförmige anatomische Schaltkreis im somatosensorischen Kortex ihn beim Menschen antreibt, bleibt unbekannt .

Fazit: Die UW-Studie liefert die erste mechanistische Erklärung, wie Spiralhirnwellen aus einer kreisförmigen neuronalen Architektur entstehen, wie sie sich über das gesamte Gehirn synchronisieren und wie sie als Zeitgebermechanismus zur Verknüpfung von Empfindung und Handlung dienen könnten. Ob dieser spezifische Schaltkreis auch im menschlichen Gehirn existiert, ist die entscheidende offene Frage.