Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kommunikation ohne Umwege

22.09.2014

Bestimmte Nervenzellen nehmen bei der Informationsübertragung eine Abkürzung: Die Reizweiterleitung erfolgt nicht über das Zentrum der Zelle, sondern die Signale fließen wie auf einer Umgehungsstraße daran vorbei. Die bisher unbekannte Nervenzellgestalt wird nun im Fachjournal „Neuron“ von einem Forscherteam aus Heidelberg, Mannheim und Bonn vorgestellt.

Nervenzellen kommunizieren miteinander über elektrische Signale. Dafür nehmen sie über weitverästelte Empfangsstrukturen – die Dendriten – Signale anderer Nervenzellen auf und leiten sie entlang eines dünnen Fortsatzes – dem Axon – an andere Nervenzellen weiter. Axon und Dendriten sind gewöhnlich über den Zellkörper des Neurons verbunden.

Ein Team aus Wissenschaftlern am Bernstein Zentrum Heidelberg-Mannheim, der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg und der Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn wies nun jedoch Neurone nach, bei denen das Axon direkt an einem der vielen Dendriten entsteht. Wie bei einer Umgehungsstraße wird dadurch die Signalweiterleitung innerhalb der Nervenzelle erleichtert.

„Signale, die an diesem Dendriten ankommen, müssen nicht erst über den Zellkörper geleitet werden“, erklärt Christian Thome vom Bernstein Zentrum Heidelberg-Mannheim und der Universität Heidelberg, einer der beiden Erstautoren der Studie. Für die Untersuchung färbten die Wissenschaftler zunächst gezielt die Ursprungsorte der Axone von sogenannten Pyramidenzellen im Hippocampus an. Dieser Hirnbereich ist insbesondere an der Gedächtnisspeicherung beteiligt. Der überraschende Befund: „Wir beobachteten, dass bei gut der Hälfte der Zellen das Axon nicht am Zellkörper entsprang, sondern an einem der unteren Dendriten“, so Thome.

Die Forscher untersuchten in Folge die Wirkung von Signalen, die an diesem Dendriten empfangen werden. Dazu injizierten sie eine bestimmte Form des neuronalen Botenstoffes Glutamat ins Hirngewebe von Mäusen, die durch Lichtpulse aktiviert werden kann. Ein hochauflösendes Mikroskop ermöglichte den Neurowissenschaftlern, den Lichtstrahl gezielt auf einen bestimmten Dendriten zu richten. Durch die darauffolgende Aktivierung des Botenstoffes simulierten sie so ein erregendes Eingangssignal.

„Unsere Messungen weisen darauf hin, dass Dendriten, die direkt mit einem Axon verbunden sind, bereits kleine Eingangsreize aktiv weitergeben und das Neuron aktivieren“, berichtet der zweite Erstautor Tony Kelly vom Sonderforschungsbereich (SFB) 1089 an der Universität Bonn. Computersimulationen der Wissenschaftler zeigen, dass dieser Effekt besonders stark ausgeprägt ist, wenn der Informationsfluss von anderen Dendriten zum Axon durch hemmende Eingangssignale am Zellkörper unterbunden wird.

„Auf diese Weise beeinflussen Signale, die den speziellen Dendriten erreichen, das Verhalten der Nervenzelle stärker als alle anderen Eingänge“, erklärt Kelly. Die Forscher wollen als nächsten Schritt herausfinden, welche biologische Funktion durch den besonderen Dendriten eigentlich verstärkt wird – und was damit der Grund für die ungewohnte Gestalt dieser Nervenzellen ist.

Das Bernstein Center Heidelberg-Mannheim ist Teil des Nationalen Bernstein Netzwerks Computational Neuroscience. Seit 2004 fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit dieser Initiative die neue Forschungsdisziplin Computational Neuroscience mit über 180 Mio. €. Das Netzwerk ist benannt nach dem deutschen Physiologen Julius Bernstein (1835-1917).

Der SFB 1089 „Synaptic Micronetworks in Health and Disease“ ist ein Sonderforschungsbereich mit Schwerpunkt an der Universität Bonn und Partnern in Israel. Die Wissenschaftler untersuchen, wie Nervenzellen in Netzwerken interagieren, und wie die Aktivität neuronaler Netzwerke auf das Verhalten von Säugetieren und Menschen übertragen wird. Dieser SFB wurde im Oktober 2013 mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) initiiert.

Weitere Informationen erteilen Ihnen gerne:

Dr. Alexei V. Egorov
Institut für Physiologie und Pathophysiologie
Medizinische Fakultät der Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 326
69120 Heidelberg
Tel: +49 (0) 6221 544053
E-Mail: alexei.egorov@urz.uni-heidelberg.de

Prof. Dr. med. Andreas Draguhn
Institut für Physiologie und Pathophysiologie
Medizinische Fakultät der Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 326
69120 Heidelberg
Tel: +49 (0) 6221 544056
E-Mail: andreas.draguhn@physiologie.uni-heidelberg.de

Dr. Tony Kelly
Laboratorium für Kognitionsforschung
und Experimentelle Epileptologie
Universitätsklinikum Bonn
Tel: +49 (0) 228 6885 276
E-Mail: tony.kelly@ukb.uni-bonn.de

Prof. Dr. med. Heinz Beck
Laboratorium für Kognitionsforschung
und Experimentelle Epileptologie
Universitätsklilnikum Bonn
Tel: +49 (0) 228 6885 270
E-Mail: heinz.beck@ukb.uni-bonn.de

Originalpublikation:

C. Thome, T. Kelly, A. Yanez, C. Schultz, M. Engelhardt, S. B. Camebridge, M. Both, A. Draguhn, H. Beck and A. V. Egorov (2014): Axon-Carrying Dendrites Convey Privileged Synaptic Input in Hippocampal Neurons. Neuron, 83, 1418-1430.
doi: 10.1016/j.neuron.2014.08.013

siehe auch Kommentar von P. Kaifosh und A. Losonczy in Neuron, 83, 1231-1233 (2014)

Weitere Informationen:

http://www.medizinische-fakultaet-hd.uni-heidelberg.de/Draguhn-Andreas-Prof-Dr.1... Webseite Andreas Draguhn
http://www.uni-heidelberg.de Bernstein Zentrum Heidelberg-Mannheim
http://www.meb.uni-bonn.de/agBeck Labor für Epileptologie, Universität Bonn
http://sfb1089.de Sonderforschungsbereich 1089 an der Universität Bonn
http://www.bccn-heidelberg-mannheim.de Bernstein Zentrum Heidelberg-Mannheim
http://www.nncn.de Nationales Bernstein Netzwerk Computational Neuroscience

Mareike Kardinal | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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