Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Netzwerkbildung im Gehirn trotz Sendepause

25.06.2002


Abb.: Eine nicht mehr zur Transmitterfreisetzung fähige Nervenzelle in Kultur; Zellkörper und Fortsätze sind blau fluoreszierend dargestellt. Die elektrophysiologischen Messkurven im oberen Bildteil zeigen die totale Blockade der synaptischen Kommunikation in dieser Zellmutante (Munc13-defizientes Neuron) im Vergleich zu einem normalen Kontrollneuron. Die trotz dieser Blockade zahlreich angelegten Synapsen sind rot fluoreszierend dargestellt.

Abb.: Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie


Max-Planck-Wissenschaftler liefern neue Ergebnisse zur Gehirnentwicklung / Widerspruch zur bisherigen Lehrmeinung


Anhand aktueller Untersuchungen zur Gehirnentwicklung haben Wissenschaftler der Max-Planck-Institute für experimentelle Medizin sowie für biophysikalische Chemie in Göttingen den Nachweis erbringen können, dass sich auch bei kompletter Blockade der Nervenzellkommunikation normal strukturierte Netzwerke im Gehirn bilden. Mit ihrer jüngsten Publikation in der Ausgabe vom 25. Juni 2002 in den Proceedings of the National Academy of Sciences USA haben die Max-Planck-Forscher damit die bisher gängige Lehrmeinung, wonach genau gesteuerte Verschaltungsprozesse nur möglich sind, wenn Nervenzellen aktiv miteinander kommunizieren können, zu Fall gebracht.

Die Informationsverarbeitung im menschlichen Nervensystem erfolgt an spezialisierten Kontaktstellen zwischen sendenden und empfangenden Nervenzellen. Ein exakt organisiertes Netzwerk von etwa 100 Billionen dieser als Synapsen bezeichneten Kontaktstellen sorgt für die Verknüpfung der 100 Milliarden Nervenzellen in unserem Gehirn und ist für die Steuerung sowohl von einfachen Körperfunktionen und Bewegungen als auch von komplizierten Verstandes-, Gefühls- und Gedächtnisleistungen verantwortlich. Bis vor kurzem gingen Hirnforscher davon aus, dass ein normaler Ablauf der Gehirnentwicklung nur möglich ist, wenn Nervenzellen schon in den frühesten Phasen der Entwicklung aktiv miteinander kommunizieren können.


Die Kommunikation an den Synapsen beginnt, wenn eine sendende Nervenzelle durch einlaufende Signale erregt wird und ihrerseits Botenstoffe ausschüttet. Diese als Neurotransmitter bezeichneten Signalmoleküle gelangen dann zur jeweiligen Empfängerzelle und beeinflussen wiederum deren Aktivitätszustand. Um den Einfluss dieser synaptischen Kommunikation auf die Gehirnentwicklung zu untersuchen, haben die Forscherteams um Nils Brose und Christian Rosemund genetisch veränderte Mäuse, also Mutanten, erzeugt, deren Nervenzellen nicht mehr zur Freisetzung von Neurotransmittern fähig sind.

Die Untersuchungen an den Mausmutanten, die ein Modell für die menschliche Gehirnentwicklung darstellen, führten zu einem überraschenden Ergebnis: Zwar herrschte in Folge der eingeführten Mutationen in fast allen Teilen des Gehirns dieser Tiere quasi Sendepause, die komplizierten Verschaltungen zwischen den Nervenzellen entwickelten sich jedoch trotzdem weitgehend normal. "Besonders überraschend war, dass sogar die Struktur einzelner Synapsen und ihre Ausstattung mit den für die Synapsenfunktion wichtigen Proteinen in den Mausmutanten vollkommen normal war", so Nils Brose, Direktor am Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin. "Diese Befunde stehen", wie Christian Rosenmund, Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie ergänzt, "im Widerspruch zu einer großen Zahl von Arbeiten über die Mechanismen der Gehirnentwicklung."

Die Forscher sind sich einig, dass ihr genetisches Modellsystem die bisher klarste Einschätzung der Bedeutung von Nervenzellaktivität für die frühe Entwicklung des Nervensystems von Säugetieren liefert: "Entstehung und Erhalt von Synapsen basieren zunächst auf automatisch ablaufenden zellulären Programmen und erfolgen offensichtlich unabhängig von neuronaler Kommunikation", so Rosenmund. Außer Frage sei dabei allerdings, dass aktive Signalübertragung zwischen Nervenzellen für die exakte Organisation von synaptischen Netzwerken in späteren Phasen der Hirnentwicklung - etwa während der Reifung der für verschiedene Sinneswahrnehmungen verantwortlichen Hirnbereiche - sehr wichtig ist.


Weitere Informationen erhalten Sie von:

Dr. Nils Brose
Abteilung Molekulare Neurobiologie
Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin
Tel.: 05 51 - 38 99 - 7 25 (Büro), 38 99 - 7 13 (Labor)
Fax: 05 51 - 38 99 - 7 07
E-Mail: brose@em.mpg.de

Dr. Christian Rosemund
Abteilung Membranbiophysik
Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie
Tel.: 0551 - 201 - 1672
Fax: 0551 - 201 - 1688
E-Mail: crosenm@gwdg.de


| Max-Planck-Gesellschaft

Weitere Berichte zu: Gehirnentwicklung Max-Planck-Institut Nervenzelle Synapse

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aufräumen? Nicht ohne Helfer
19.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Einzelne Rezeptoren auf der Arbeit
19.10.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aufräumen? Nicht ohne Helfer

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Biotinte für den Druck gewebeähnlicher Strukturen

19.10.2017 | Materialwissenschaften

Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden

19.10.2017 | Physik Astronomie