Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Diese Zellen sagen, wo’s lang geht

05.02.2016

Neurobiologen charakterisieren Nervenzellen, die aus Lichtveränderungen Bewegungen machen

Die Fähigkeit, Bewegungen und ihre Richtung zu erkennen, ist überlebenswichtig. Nur so können Feinde vermieden, Beute gefangen oder eine Straße sicher überquert werden. Bewegungen werden jedoch nicht direkt erkannt, sondern entstehen erst durch spätere Berechnungen.


Klarheit im Zelldickicht. Vier Nervenzelltypen (Tm9, 4, 1 und 2) sind entscheidend an der Berechnung richtungsselektiver Signale in T5-Neuronen (gelb) beteiligt.

© MPI für Neurobiologie

Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried haben nun herausgefunden, dass an der Berechnung richtungsselektiver Signale vier Nervenzelltypen beteiligt sind – doppelt so viele als bisher angenommen. Diese weitere Parallele zum Sehsystem der Wirbeltiere zeigt, wie viel wir auch über unser eigenes Sehen von Fliegen lernen können.

Beim Überqueren einer Straße ist es von Vorteil zu erkennen, in welche Richtung sich die Autos in der Nähe bewegen. Die einzelnen Lichtsinneszellen der Augen nehmen jedoch nur punktuelle Helligkeitsveränderungen wahr: ein Punkt wird heller ("Licht an") oder dunkler ("Licht aus"). Erst im nachgeschalteten Nervenzellnetzwerk entsteht daraus eine Bewegung.

Wie das Gehirn aus Lichtveränderungen eine Bewegung berechnet, entschlüsseln Alexander Borst und sein Team am Max-Planck-Institut für Neurobiologie Zelle für Zelle. Ihr Untersuchungsobjekt ist die Fruchtfliege: ein Meister des Bewegungssehen mit vergleichsweise kleinem Gehirn. Zwar befinden sich in dem für das Bewegungssehen zuständigen Bereich des Fruchtfliegengehirns immer noch mehr als 50.000 Nervenzellen. Die Forscher vermuten jedoch, dass dies "übersichtlich" genug ist, um die Verschaltung auf Zellebene zu verstehen.

Nun ist es den Wissenschaftlern gelungen, die Nervenzellen im Fliegenhirn-Schaltkreis zu identifizieren, die als erste im Netzwerk die Richtung einer Bewegung wahrnehmen. Dabei handelt es sich um die sogenannten T5-Zellen. Hierfür haben sie die Antworteigenschaften von den vier vorgeschalteten Zellen analysiert, den sogenannten Tm-Zellen. Eine ganze Reihe von Versuchen mit Hilfe des Zwei-Photonen-Mikroskops, der Elektrophysiologie und Verhaltensanalysen zeigte, dass die Tm-Zellen nur auf bestimmte Helligkeitsänderungen ("Licht aus") reagieren.

Die T5-Zellen werden dagegen nur durch Bewegungen in eine bestimmte Richtung aktiviert. Die Signale von allen vier Tm-Zellen sind notwendig, damit in einer T5-Zelle ein richtungsselektives Signal entsteht. "Das war ein überraschendes Ergebnis, denn die mathematischen Modelle gehen von Signalen aus nur zwei Eingangszellen aus", berichtet Etienne Serbe, einer der beiden Erstautoren der Studie. "Spannend ist, dass auch das Sehsystem der Wirbeltiere ähnlich von diesem Modell abweicht", ergänzt Matthias Meier, der andere Erstautor. Auch die richtungsselektiven Zellen von Wirbeltieren erhalten Information von mehr als zwei Zellen.

Erst vor kurzem zeigten Alexander Borst und ein Kollege die vielen Gemeinsamkeiten in den Sehsystem-Schaltplänen von Fliegen und Mäusen (Übersichtsartikel in Nature Neuroscience). "Auch die neu entdeckte Übereinstimmung zeigt, dass wir durch die Untersuchungen an der Fliege grundlegende Einblicke in die Schaltpläne des Gehirns bekommen", resümiert Alexander Borst. "Ich bin schon gespannt, welche Aufgaben wir für die nächsten Zellen im Schaltkreis entdecken."


Ansprechpartner


Dr. Stefanie Merker
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Telefon: +49 89 8578-3514

E-Mail: merker@neuro.mpg.de

Prof. Dr. Alexander Borst
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Telefon: +49 89 8578-3251

Fax: +49 89 8578-3252

E-Mail: borst@neuro.mpg.de


Originalpublikation
Etienne Serbe, Matthias Meier, Aljoscha Leonhardt und Alexander Borst

Comprehensive characterization of the major presynaptic elements to the Drosophila OFF motion detector.

Neuron; 4 February, 2016

Dr. Stefanie Merker | Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise