Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gleichgewichtsorgan - Flexibler Sensor

04.09.2015

LMU-Forscher zeigen, wie sich die Sensitivität des Innenohres während einer Bewegung anpasst, – die Voraussetzung, damit der Körper im Gleichgewicht bleibt.

Beim Joggen bewegen sich Kopf und Körper des Läufers stark hin und her, dennoch fühlt sich der Läufer nicht schwindelig, wie es etwa bei einer Achterbahnfahrt der Fall wäre. Das verdankt er seinem Gleichgewichtsorgan.


Die Abbildung zeigt eine Färbung von zwei Nerven (grün und rot gefärbt) die Informationen von den Haarsinneszellen zum Gehirn weiterleiten und von Neuronen (kleine runde Punkte) die die Sensitivität der Haarsinneszellen während einer Bewegung verändern.

Es sorgt dafür, dass der Läufer Kopf- und Augenbewegungen beim Joggen unbewusst ausgleicht. Dafür ist es notwendig, dass die Haarsinneszellen im Innenohr sowohl kleinste als auch große Bewegungen richtig wahrnehmen, um eine angemessene Gegenbewegung auslösen zu können.

Dr. Boris Chagnaud, Roberto Banchi und Professor Hans Straka vom Department Biologie II der LMU in Zusammenarbeit mit Dr. John Simmers vom Centre national de la recherche scientifique an der Universität Bordeaux konnten nun erstmals zeigen, wie das Rückenmark über die Entladung von Neuronen die Sensitivität der Haarsinneszellen an den jeweiligen Bewegungsreiz anpasst.

Über die Ergebnisse berichten die Neurobiologen aktuell in der Fachzeitschrift Nature Communications. „Wir haben gar keine Empfindung dafür, was Bewegung wirklich ist, weil unsere Gleichgewichtsorgane sofort gegensteuern. Das Innenohr hält uns im Gleichgewicht, ohne dass wir uns dessen bewusst sind“, sagt Boris Chagnaud.

Am Beispiel von Kaulquappen haben die Forscher untersucht, wie es demselben Sensor, nämlich den Haarsinneszellen im Innenohr, gelingt, sowohl kleine als auch große Bewegungen wahrzunehmen und die jeweils angemessenen Gegenbewegungen auszulösen. Das Gleichgewichtsorgan von Kaulquappen funktioniert nach demselben Prinzip wie das von Menschen. Die einzelnen Bauteile, das heißt die Haarsinneszellen und auch das Rückenmark, sind beinahe identisch aufgebaut.

Entscheidende Impulse

Sobald sich die Kaulquappe bewegt, also schwimmt, senden Nervenzellen im Rückenmark elektrische Impulse aus. „Durch die Entladung der Neuronen wird die Sensitivität im Innenohr während der Fortbewegung heruntergefahren“, sagt Boris Chagnaud. Sobald die Haarsinneszellen weniger sensitiv sind, können sie große Reizamplituden, wie sie beim Schwimmen im Innenohr der Kaulquappe entstehen, wahrnehmen und die entsprechenden Signale senden, die ein angemessenes Gegensteuern veranlassen.

Gesteuert wird der Prozess über das Rückenmark, das in einem ständigen Kreislauf Signale an die sogenannten efferenten Neuronen im Hirnstamm schickt, noch bevor die Muskeln die nächste Bewegung initiieren. Es kündigt quasi an, auf welche Bewegung sich das Gleichgewichtsorgan einstellen muss.

„Das Feedforward-Prinzip ist entscheidend, um die Sensitivität der Haarsinneszellen auf die nächste Bewegung vorzubereiten“, sagt Chagnaud.

„Das Rückenmark übt eine direkte Kontrolle auf die Sensitivität unseres Gleichgewichtsorgans aus. Das zeigt nicht nur, wie wichtig die Interaktion zwischen motorischen und sensorischen Systemen ist, sondern auch, wie wichtig das Zusammenspiel verschiedener neuronaler Komponenten – in diesem Fall von Rückenmark und Hirnstamm – ist. Die Evolution hat somit einen sehr eleganten Weg gefunden, wie sich die Auswirkungen von Bewegungen auf unseren Körper nicht nur vorhersagen, sondern gleichzeitig auch kompensieren lassen.“

In einem nächsten Schritt wollen die Forscher untersuchen, ob alle Haarsinneszellen im Innenohr gleichermaßen von Efferenzen betroffen sind oder ob es spezialisierte Haarsinneszellen gibt, die gezielt bei langsamen oder schnellen Bewegungen Signale empfangen.
(Nature Communications 2015)

Kontakt:
Dr. Boris Chagnaud
Department Biologie der LMU
Tel.: 089 / 2180-74298
E-Mail: b.chagnaud@lmu.de
http://www.neuro.bio.lmu.de/members/systems_neuro_straka/chagnaud_b/index.html

Publikation:
Boris P. Chagnaud u.a.:
„Spinal corollary discharge modulates motion sensing during locomotion“
In: Nature Communications 2015, doi: 10.1038/NCOMMS8982

Luise Dirscherl | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Berichte zu: Biologie Hirnstamm Kaulquappen Neuronen Rückenmark Sensitivität Sensor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden neue Ansätze gegen Wirkstoffresistenzen in der Tumortherapie
15.12.2017 | Universität Leipzig

nachricht Moos verdoppelte mehrmals sein Genom
15.12.2017 | Philipps-Universität Marburg

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: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik