Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie bei der DigiCam: Signalbündelung macht das Auge lichtempfindlicher

02.11.2006
Mäuseaugen reagieren bei dämmrigem Licht ähnlich wie manche Digitalkameras: Sie reduzieren ihre Auflösung und steigern im Gegenzug ihre Empfindlichkeit.

Spezialisten in der Netzhaut bündeln dazu bei Dämmerung die Information mehrerer Lichtsinneszellen. Wie das ganze funktioniert, haben nun Wissenschaftler der Universität Bonn mit Kollegen aus Oldenburg, Bochum und dem japanischen Kobe festgestellt. Die Studie erscheint am 3. November im renommierten "Journal of Biological Chemistry".

Davon können Kamerabesitzer nur träumen: Bei schlechten Lichtverhältnissen wird das Auge binnen einer halben Stunde mehrere Millionen mal empfindlicher. Eine wichtige Rolle bei der Dunkeladaption spielen die so genannten Amacrin II-Zellen in der Netzhaut: Sie schalten von den vergleichsweise unempfindlichen Zapfen um auf die weit sensitiveren Stäbchen. Da diese nur Helligkeitsunterschiede registrieren und keine Farben, sind nachts alle Katzen grau.

Grau und unscharf: Bei Dämmerung "bündeln" die Amacrin II-Zellen nämlich zusätzlich die Signale von mehreren Stäbchen. Dieser Trick steigert die Empfindlichkeit noch einmal erheblich - ein Grund, warum auch die Entwickler von Digitalkameras ihn gerne anwenden. Sie schalten bei schlechtem Licht häufig mehrere Pixel zu einem zusammen und erhöhen so die Sensitivität des Aufnahmechips.

Trichter im Auge

Wie diese "Pixelzusammenschaltung" im Auge genau funktioniert, war bislang nur ungenau bekannt. Eine Studie unter Bonner Federführung bringt nun im wahrsten Sinne des Wortes mehr Licht ins Dunkel. Demnach scheinen sich bei Dämmerung in den Amacrin II-Zellen der Maus mehr interzelluläre Kanäle zu öffnen. Dadurch schließen sie sich temporär zu einem ausgedehnten Netzwerk zusammen. Dieses Netzwerk bündelt die Informationen mehrerer lichtempfindlicher Stäbchen. Letztlich wirkt das Ganze wie ein Trichter, der die einzelnen elektrischen Impulse benachbarter Stäbchen zu einem Gesamtsignal zusammenfasst.

Bei genügend Licht wird die Signalbündelung abgeschaltet. Den Startschuss dazu gibt das so genannte Dopamin. "Die Netzhaut bildet es bei Lichteinfall", erklärt der Bonner Genetik Professor Klaus Willecke. "Dopamin setzt eine Signalkaskade im Gang, die schließlich dazu führt, dass sich ein ganz bestimmter Kanal in den Amacrin II-Zellen schließt - das so genannte Connexin 36." Auch den passenden Korken für "Cx36" -so die Abkürzung - scheint das Forscherteam schon gefunden zu haben. "Unter Dopamin-Einfluss sorgt augenscheinlich ein bestimmtes Enzym dafür, dass sich eine Phosphat-Gruppe an Cx36 bindet und den Kanal inhibiert", sagt Willecke. Es ist das erste Mal, dass dieser Mechanismus in der Netzhaut direkt nachgewiesen wurde.

Wie wichtig die Signalbündelung ist, zeigen Mäuse, die kein Cx36 herstellen können. Bei ihnen können sich die Amacrin II-Zellen nicht bei Bedarf zusammenschließen. Die Folgen sind für die nachtaktiven Nager gravierend. Willecke: "Bei diesen Tieren ist das Stäbchensehen extrem beeinträchtigt, so dass ihre visuelle Wahrnehmung in der Dämmerung stark eingeschränkt ist."

Protein kinase A mediated phosphorylation of connexin36 in mouse retina results in decreased gap junctional communication between AII amacrine cells. Stephanie Urschel, Thorsten Höher, Timm Schubert, Cantas Alev, Goran Söhl, Philipp Wörsdörfer, Takayuki Asahara, Rolf Dermietzel, Reto Weiler, Klaus Willecke. The Journal of Biological Chemistry, Vol. 281, Issue 44, 3. November 2006

Kontakt:
Professor Dr. Klaus Willecke
Institut für Genetik der Universität Bonn
Abteilung Molekulargenetik
Telefon: 0228/73-4210
E-Mail: genetik@uni-bonn.de

Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Berichte zu: Amacrin II-Zellen Netzhaut Signalbündelung Stäbchen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzen gegen Staunässe schützen
17.10.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Erweiterung des Lichtwegs macht winzige Strukturen in Körperzellen sichtbar
17.10.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

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: 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...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Im Focus: Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt

Physiker des HZB haben an BESSY II Materialien untersucht, die zu den topologischen Isolatoren gehören. Dabei entdeckten sie einen neuen Phasenübergang zwischen zwei unterschiedlichen topologischen Phasen. Eine dieser Phasen ist ferroelektrisch: das bedeutet, dass sich im Material spontan eine elektrische Polarisation ausbildet, die sich durch ein äußeres elektrisches Feld umschalten lässt. Dieses Ergebnis könnte neue Anwendungen wie das Schalten zwischen unterschiedlichen Leitfähigkeiten ermöglichen.

Topologische Isolatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie an ihren Oberflächen Strom sehr gut leiten, während sie im Innern Isolatoren sind. Zu dieser neuen...

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Intelligente Messmethoden für die Bauwerkssicherheit: Fachtagung „Messen im Bauwesen“ am 14.11.2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

17.10.2017 | Informationstechnologie

Pflanzen gegen Staunässe schützen

17.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Trends der Umweltbranche auf der Spur

17.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz