Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mehrfache Verbindungen stärken Synapsenbildung

21.09.2012
Forscherteam aus Freiburg und Jülich findet Erklärung, wie sich Verbindungen zwischen Nervenzellen bilden

Mehrere synaptische Kontakte zwischen Nervenzellen begünstigen, dass ein zusätzlicher Kontakt gebildet wird. Das berichten Neurowissenschaftler vom Bernstein Center Freiburg und vom Forschungszentrum Jülich in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift PLoS Computational Biology.

Die Ausbildung neuer Verbindungen zwischen Nervenzellen des Gehirns stellt einen wesentlichen Vorgang beim Abspeichern von Inhalten im Gedächtnis dar. Bislang war allerdings unbekannt, unter welchen Umständen diese Synapsen hervorgebracht und vorhandene Synapsen stabilisiert werden. Die Wissenschaftler haben anhand mathematischer Modelle nun eine einfache Erklärung gefunden, wie und wann sie entstehen – oder vergehen.

Die Wissenschaftler untersuchten die Hypothese, dass sich Synapsen zwischen Nervenzellen verstärken, wenn diese schnell hintereinander aktiv sind. Dadurch werden Erinnerungen im Gedächtnis verankert. Das Forscherteam ermittelte anhand theoretischer Modelle am Computer, unter welchen Bedingungen Synapsen gebildet oder abgebaut werden. Wie genau eine Nervenzelle entscheidet, ob sie einen synaptischen Kontakt zu einer anderen Zelle herstellen soll, war bis jetzt ungeklärt. Schließlich hat die einzelne Zelle keine Informationen darüber, dass ihre Verknüpfung zu einer anderen Zelle beitragen soll, eine Erinnerung zu speichern.

Dr. Moritz Deger vom Bernstein Center Freiburg hat zusammen mit seinen Kollegen einen Mechanismus gefunden, mit dem sie die Bildung von synaptischen Kontakten erklären können: Sind zwei Nervenzellen bereits durch mehrere Kontakte miteinander verbunden, tragen sie alle gemeinsam dazu bei, die nachgeschaltete Zelle zu erregen. Diese simultane Aktivität der einzelnen Kontakte führt dazu, dass sie kooperativ einen zusätzlichen Kontakt bilden. Doch nur wenn die beiden Nervenzellen in der richtigen Reihenfolge aktiv werden, bleibt eine Synapse bestehen, ansonsten bildet sie sich zurück. Diese Reihenfolge muss für die einzelnen Kontakte messbar sein, und tatsächlich wurden im Gehirn bereits Moleküle gefunden, welche die Rolle eines solchen Signals spielen könnten.

Wie die Wissenschaftler aus Freiburg und Jülich berichten, lassen sich durch dieses mathematische Modell die Häufigkeiten von synaptischen Kontakten erklären, die in Experimenten beobachtetet wurden. Dies ist ein starker Hinweis darauf, dass sie einen lange gesuchten Mechanismus der Synapsenbildung entdeckt haben.

Originalveröffentlichung:
Deger M, Helias M, Rotter S, Diesmann M (2012) Spike-Timing Dependence of Structural Plasticity Explains Cooperative Synapse Formation in the Neocortex. PLoS Comput Biol 8:e1002689.doi:10.1371/journal.pcbi.1002689

Kontakt:
Prof. Dr. Stefan Rotter
Bernstein Center Freiburg
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-9316
E-Mail: stefan.rotter@biologie.uni-freiburg.de
Prof. Dr. Markus Diesmann
Computational and Systems Neuroscience
Forschungszentrum Jülich
Tel.: 02461/61-4748
E-Mail: diesmann@fz-juelich.de

Rudolf-Werner Dreier | idw
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de
http://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2012/pm.2012-09-21.250-en

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie