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 Verteidigung um fast jeden Preis
14.12.2017 | Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön

nachricht Mitochondrien von Krebszellen im Visier
14.12.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Was für IT-Manager jetzt wichtig ist

14.12.2017 | Unternehmensmeldung

30 Baufritz-Läufer beim 25. Erkheimer Nikolaus-Straßenlauf

14.12.2017 | Unternehmensmeldung

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungsnachrichten