Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

GPS im Kopf? RUB-Forscher entschlüsselt Frequenz der Zellaktivität

15.09.2011
Rhythmische Aktivität von Zellen kodiert Position im Raum / Journal of Neuroscience: RUB-Forscher entschlüsselt Frequenz der Zellaktivität

Wie die rhythmische Aktivität von Nervenzellen die Navigation unterstützt, hat Prof. Dr. Motoharu Yoshida vom Neural Dynamics Lab der Ruhr-Universität Bochum mit Kollegen der Boston University untersucht. Die Forscher zeigten, dass Zellen im entorhinalen Kortex, der für die Navigation wichtig ist, mit einer individuellen Frequenz aktiv sind und dass diese Frequenz von der genauen Position der Zelle abhängig ist.

„Bisher ging man davon aus, dass die Frequenz durch die Interaktion mit Zellen in anderen Hirnregionen moduliert wird“, so Yoshida. „Unsere Daten weisen jedoch darauf hin, dass das eventuell nicht der Fall ist. Jede Zelle könnte eine feste Frequenz haben. Möglicherweise brauchen wir also neue Modelle, um die Bedeutung der rhythmischen Aktivität für die Navigation zu beschreiben.“ Die Wissenschaftler berichten im Journal of Neuroscience.

Rhythmische Hirne finden ihren Weg

„Das Gehirn scheint die Umwelt wie eine Karte abzubilden, mit perfekten Distanzen und Winkeln“, erklärt Yoshida. „Wir sind zwar keine Roboter mit einem GPS-System im Kopf, aber die rhythmische Aktivität der Neurone im entorhinalen Kortex scheint eine Art Karte zu erzeugen.“ Einzelne Nervenzellen in dieser Hirnregion repräsentieren durch ihre Aktivität unterschiedliche Positionen im Raum. Befindet sich ein Tier an einem bestimmten Ort, feuert eine bestimmte Nervenzelle. Die rhythmische Aktivität jeder Zelle könnte es uns ermöglichen, eine Gruppe von Positionen im Raum zu kodieren, die in einem regelmäßigen Gitter angeordnet sind. Computersimulationen aus früheren Studien legten nahe, dass Signale von Zellen aus anderen Hirnregionen die rhythmische Aktivität der Neurone im entorhinalen Kortex beeinflussen. Diesen Zusammenhang überprüften Yoshida und seine Kollegen anhand von elektrophysiologischen Messungen bei Ratten und Computersimulationen.

Den Rhythmus der Zellen in Zahlen fassen

Um die Eingangssignale anderer Zellen zu simulieren, variierten Yoshida und seine Kollegen die Spannung an der Zellmembran (Membranpotenzial). Eine Verschiebung des Membranpotenzials vom Ruhezustand in den positiven Bereich kommt dabei einem Eingangssignal einer anderen Zelle gleich. Das Membranpotenzial der Zellen im entorhinalen Kortex ist jedoch nicht konstant, sondern nimmt abwechselnd zu und ab; es oszilliert. Die Wissenschaftler bestimmten, wie schnell sich das Membranpotenzial änderte (Frequenz) und wie groß diese Änderungen waren (Amplitude), wenn sie das mittlere Membranpotenzial verschoben, um das das Potenzial oszillierte.

Position bestimmt Frequenz

Im Ruhezustand der Zellen zeigte das Membranpotenzial geringe Schwankungen in einem breiten Frequenzbereich. Verschoben die Forscher das Membranpotenzial in den positiven Bereich, simulierten also das Eingangssignal einer anderen Zelle, verstärkten sich die Schwankungen. Außerdem erfolgten die Schwankungen nun mit einer bestimmten Frequenz, die abhängig von der Position der Zelle im entorhinalen Kortex war. Das Membranpotenzial von Zellen im oberen Bereich der Hirnregion oszillierte mit einer höheren Frequenz als das von Zellen im unteren Bereich. Die Zellen behielten diese Frequenz bei, auch wenn die Forscher den Mittelwert des Membranpotenzials weiter veränderten, d.h. ihre rhythmische Aktivität war weitestgehend unabhängig von den Eingangssignalen anderer Zellen.

Titelaufnahme

Yoshida, M., Giocomo, L.M., Boardman, I., Hasselmo, M.E. (2011) Frequency of Subthreshold Oscillations at Different Membrane Potential Voltages in Neurons at Different Anatomical Positions on the Dorsoventral Axis in the Rat Medial Entorhinal Cortex, The Journal of Neuroscience, 31, 12683–12694, doi: 10.1523/JNEUROSCI.1654-11.2011

Weitere Informationen

Prof. Dr. Motoharu Yoshida, Neural Dynamics Lab, Fakultät für Psychologie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel.: 0234/32-27138

motoharu.yoshida@rub.de

Redaktion: Dr. Julia Weiler

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://aktuell.ruhr-uni-bochum.de/pm2011/pm00277.html.de
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

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