Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kleine Dornfortsätze von Nervenzellen können lokale Reize selbständig verarbeiten

23.01.2015

Nervenzellen (Neuronen) verfügen über ein viel größeres Repertoire zur Informationsverarbeitung als bisher angenommen. Zu diesem Schluss kommen Forscher aus Regensburg und München nach der Untersuchung von Nervenzellen des Riechkolbens bei Säugetieren. Das Team um Prof. Dr. Veronica Egger vom Institut für Zoologie der Universität Regensburg konnte nachweisen, dass „Spines“ (Dornfortsätze) auf den Dendritenbäumen der Nervenzellen lokale Reize selbständig verarbeiten können. Unabhängig vom Erregungszustand der restlichen Zelle operieren sie dabei als „Mini-Neuronen“. Die Studie wurde jetzt in der Fachzeitschrift „NEURON“ veröffentlicht (DOI: 10.1016/j.neuron.2014.12.051).

Nervenzellen verständigen sich untereinander durch elektrische Signale. Dafür nehmen sie über ihre baumartig verzweigten Dendriten Signale anderer Nervenzellen auf, verarbeiten diese und leiten ein entsprechendes „Aktionspotential“ entlang dünner Fortsätze – den Axonen – an andere Neuronen weiter.


Schematische Darstellung des Netzwerks des Bulbus olfactorius (Riechkolben) mit einzelnen lokal aktiven Körnerzell-Spines (rote Sterne).

Bildnachweis: Universität Regensburg – Zur ausschließlichen Verwendung im Rahmen der Berichterstattung zu dieser Pressemitteilung.

Auf ihren Dendriten tragen die meisten Nervenzellen des Säugergehirns überdies sogenannte Dornfortsätze, auch „Spines“ genannt. Dabei handelt es sich um kleine Ausstülpungen, auf denen sich die Kontaktstellen (Synapsen) zu den anderen Neuronen hauptsächlich befinden. Die konkrete Funktion der „Spines“ war bislang nur teilweise verstanden, wobei einzelne Theoretiker bereits in den 1960er Jahren vorgeschlagen haben, dass sie eine lokal begrenzte elektrische Verstärkung der eintreffenden synaptischen Signale ermöglichen könnten. Dies würde die Möglichkeiten der Informationsverarbeitung von Nervenzellen deutlich erweitern.

Das Forscherteam um Prof. Egger hat am Beispiel der „Spines“ in einem besonderen Typus von Nervenzellen – Körnerzellen des Bulbus olfactorius – erstmals experimentell nachgewiesen, dass eine solche lokale Signalverstärkung tatsächlich möglich ist. Der zugrundeliegende Mechanismus, ein auf einen einzigen „Spine“ beschränktes Aktionspotential – konnte in enger Zusammenarbeit mit Theoretikern um Prof. Dr. Andreas Herz und Dr. Martin Stemmler von der LMU München und dem Bernstein Center for Computational Neuroscience in München aufgeklärt werden.

Im Fall der Körnerzellen des Riechkolbens von Säugern hat die lokale Signalverstärkung eine besondere Bedeutung: Diese Neuronen besitzen kein Axon, sondern können vielmehr über ihre dendritischen „Spines“ synaptische Botenstoffe sowohl empfangen als auch freisetzen. Ähnliche reziproke Synapsen bzw. Kontaktstellen zwischen Nervenzellen finden sich allerdings auch in anderen Hirnarealen, beispielsweise in der Netzhaut und im Thalamus.

Der jetzt nachgewiesene Verstärkungsmechanismus beruht darauf, dass die „Spines“ der Körnerzellen über spannungsabhängige Proteine verfügen, die sonst vorwiegend in Axonen vorzufinden sind. Damit können sie unabhängig vom Zustand der restlichen Körnerzelle als „Mini-Nervenzellen“ operieren. Die Forscher aus Regensburg und München erwarten vergleichbare Ergebnisse für die anderen Typen reziproker Synapsen im Nervensystem von Säugern. Die Leistungsfähigkeit zur Informationsverarbeitung bei Nervenzellen ist also weit komplexer, als bislang vermutet.

Das Forschungsprojekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert (Förderkennzeichen 01GQ1104 und 01GQ1410A).

Ansprechpartnerin für Medienvertreter:
Prof. Dr. Veronica Egger
Universität Regensburg
Institut für Zoologie
Professur für Neurophysiologie
Tel.: 0941 943-3118
Veronica.Egger@biologie.uni-regensburg.de

Alexander Schlaak | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-regensburg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte