Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Menschliches Gehör - Auf Mikrosekunden genau

30.05.2017

Die neuronale Abstimmung im Gehör von Säugetieren, die niederfrequente Töne wahrnehmen, ist so genau und schnell, dass bei der Schallortung minimale zeitliche Unterschiede wahrgenommen werden. LMU-Forscher beschreiben nun eine strukturelle Besonderheit, die dabei eine entscheidende Rolle spielt.

Beim Hören leiten Nervenzellen akustische Information vom Innenohr zu den neuronalen Schaltkreisen im Gehirn. Dabei werden die von außen kommenden mechanischen Schwingungen in elektrische Impulse umgewandelt. Eine besondere Herausforderung für das Gehör ist es, die Schallquellen richtig zu orten, da der Schall das Ohr, das der Quelle am nächsten zugewandt ist, wenige Mikrosekunden früher erreicht als das andere Ohr.


Grafik: rost9 / fotolia.com

Quelle: LMU

Dieser Unterschied in der Ankunftszeit eines Schalls an beiden Ohren wird als interaurale Laufzeitdifferenz bezeichnet. Forscher der Arbeitsgruppe von LMU-Neurowissenschaftler Professor Benedikt Grothe und Dr. Michael Pecka beschreiben nun erstmals einen besonderen chemischen Mechanismus, der eine wichtige Rolle für diese mikrosekundengenaue Verarbeitung spielt. Darüber berichten sie aktuell in der Fachzeitschrift PNAS.

Bevor Zellen im auditiven Stammhirn die interaurale Laufzeitdifferenz berechnen können, müssen die Informationen erst über Synapsen zu ihnen übertragen werden. Normalerweise können dadurch je nach Lautstärke unterschiedliche Verzögerung durch die Synapsen entstehen.

Die LMU-Neurowissenschaftler konnten nun jedoch einen Übertragungsweg aufzeigen, bei dem die Synapsen minimale und gleichbleibende Verzögerungen haben. „Auch bei unterschiedlichen Aktivierungsraten bleibt die Verzögerung konstant. Das ist entscheidend für die möglichst genaue Verarbeitung von interauralen Zeitdifferenzen“, sagt Benedikt Grothe.

Die LMU-Neurowissenschaftler zeigen zudem, dass eine besondere strukturelle Eigenschaft der Axone, die sie 2015 im Fachjournal Nature Communications erstmals beschrieben haben, mit dieser Fähigkeit korreliert. Demnach sorgt eine spezifische Isolierung dafür, dass Axone besonders schnell leiten können – eine wichtige Voraussetzung dafür, dass die Zeitunterschiede exakt berechnet werden können.

Beide Phänomene finden sich nur bei Tieren wie Wüstenrennmäusen, die Zeitunterschiede zur Lokalisation von Schall nutzen und dadurch auch niederfrequente Töne orten können. „Unsere Arbeit belegt, dass sich Nervenzellen und Schaltkreise anatomisch und physiologisch an die funktionalen Besonderheit ihrer Aufgabe anpassen“, sagt Dr. Michael Pecka. „Wir gehen davon aus, dass alle Tiere, die niederfrequente Töne wahrnehmen, über diese strukturellen Besonderheiten verfügen.“

Publikation:
Annette Stange-Martena, Alisha L. Nabel, James L. Sinclaira, Matthew J. Fischla, Olga Alexandrovaa, Hilde Wohlfroma, Conny Kopp-Scheinpfluga, Michael Pecka, and Benedikt Grothe:
Input timing for spatial processing is precisely tuned via constant synaptic delays and myelination patterns in the auditory brainstem
In: PNAS 2017

Kontakt
Professor Benedikt Grothe
Lehrstuhl für Neurobiologie an der LMU
Tel.: +49 (0) 89/2180-74302
E-Mail: neuro@bio.lmu.de

Dr. Michael Pecka
Lehrstuhl für Neurobiologie an der LMU
Tel.: +49 (0) 89/2180-74298
E-Mail: pecka@bio.lmu.de

Luise Dirscherl | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/forschung/news/2017/grothe_pnas.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Können Reaktionen in kondensierten Biomaterialien beschleunigt werden?
19.06.2018 | Heidelberger Institut für Theoretische Studien gGmbH

nachricht Ist der Himmel die Grenze?
19.06.2018 | Universität Wien

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: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

Lasertests unter Tiefsee-Bedingungen am LZH

19.06.2018 | Materialwissenschaften

Neuer Abwehrmechanismus gegen Sauerstoffradikale entdeckt

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics