Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher zeigen, wie Nervenzellen lernen

29.09.2010
Ein Muskel wird kräftiger, wenn man ihn regelmäßig nutzt. Ähnlich sieht es im Gehirn aus: Nervenzellen werden umso kontaktfreudiger, je häufiger sie aktiv sind. Hirnforscher der Universität Bonn haben nun herausgefunden, welche Prozesse bei diesem Trainingseffekt eine wesentliche Rolle spielen. Die Ergebnisse erscheinen am 29.9. im Journal of Neuroscience (doi: 10.1523/JNEUROSCI.1847-10.2010).

Unser Gehirn ist kein fest verdrahteter Computer - wenn es so wäre, könnten wir nicht lernen. Beispielsweise werden häufig genutzte Signalwege immer weiter ausgebaut. Eine wichtige Rolle spielen dabei die Synapsen; das sind die Kontaktstellen zwischen zwei Nervenzellen.

An den Synapsen wird das elektrische Signal von der einen zur anderen Zelle weitergereicht. Mehr noch: Häufig genutzte Synapsen funktionieren wie eine Art Verstärker. Selbst sehr schwache Eingangssignale können bei ihnen zu einer starken Erregung der Nachbarzelle führen.

Diese Fähigkeit bekommen Synapsen jedoch nicht in die Wiege gelegt - sie müssen sie erlernen. Die Bonner Hirnforscher haben diesen Lernprozess genauer unter die Lupe genommen. Dabei konnten sie erstmals nachweisen, welche wichtige Rolle der Zellkörper dabei spielt.

Eine Synapse besteht im Prinzip aus einer Zuleitung (dem Axon), die durch einen schmalen Spalt von einer ableitenden Faser (dem Dendriten) getrennt ist. Jeder elektrische Reiz läuft vom Zellkörper über das Axon bis zum synaptischen Spalt. Dort führt er zur Ausschüttung chemischer Botenstoffe. Diese durchqueren den Spalt und docken an den Dendriten an. Der Dendrit generiert als Reaktion ein elektrisches Signal und leitet es weiter.

Wie viel Botenstoffe an der Synapse ausgeschüttet werden, hängt von ihrem „Trainingszustand“ ab: Bei häufiger Reizung kann sie so umgebaut werden, dass sie auf einen Schlag große Mengen dieser Neurotransmitter freisetzen kann. „Wir konnten nun erstmals zeigen, dass für den Umbau der Synapse nicht nur die regelmäßige lokale Stimulierung verantwortlich ist“, sagt Professor Dr. Heinz Beck von der Uni Bonn. „Er hängt auch ganz entscheidend von der Reizung des einige Millimeter entfernten Zellkörpers ab.“

Es ist dem Neurowissenschaftler zusammen mit seinen Kollegen gelungen, ausschließlich den Zellkörper oder alternativ ausschließlich die Synapse zu reizen. In beiden Fällen beobachteten die Forscher keinen nachhaltigen Trainingseffekt. Anders war es, wenn sowohl Zellkörper als auch Synapse regelmäßig elektrisch gereizt wurden: Die Kontaktfreude der Nervenzelle nahm dann dauerhaft zu.

Der Zellkörper enthält unter anderem das genetische Material der Nervenzelle. Die Forscher vermuten, dass durch die regelmäßige elektrische Reizung gezielt Erbinformationen eingeschaltet werden. Der Zellkörper produziert dann vermehrt Proteine, die für die synaptische Funktion wichtig sind. Diese Proteine gelangen dann über eine Art „Schienennetz“ innerhalb der Zelle zur Synapse.

„Wir haben diese Theorie überprüft, indem wir das Schienennetz zerstört haben“, erläutert Beck. Mit dem erwarteten Ergebnis: „Die Synapsen büßten daraufhin ihre Lernfähigkeit ein.“ Die Wissenschaftler wollen nun herausfinden, welche Proteine aus dem Zellkörper für den Trainingseffekt verantwortlich sind.

Kontakt:
Prof. Dr. Heinz Beck
Life&Brain-Zentrum der Universität Bonn
Telefon: 0228/6885-270
E-Mail: Heinz.Beck@ukb.uni-bonn.de

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

Weitere Berichte zu: Axon Botenstoff Hirnforscher Nervenzelle Protein Reizung Synapse Trainingseffekt Zelle Zellkörper

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung
26.04.2017 | Universität Ulm

nachricht Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt
26.04.2017 | Universität Basel

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: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie