Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekulare Notbremse im Auge

08.11.2011
Jülicher und Tübinger Forscher entschlüsseln Blendschutz

Das menschliche Auge ist sehr anpassungsfähig: Es sieht im grellen Sonnenlicht ebenso wie in der Dämmerung oder bei Nacht. Dafür nutzt es zwei verschieden empfindliche Typen von Sinneszellen, die Zapfen und die Stäbchen.

Wie das Auge sicherstellt, dass zwei so unterschiedliche Systeme optimal zusammenarbeiten können und dabei verhindert, dass es zu Blendungsempfindungen kommt, haben Jülicher Forscher zusammen mit Kollegen aus Tübingen, Oldenburg und Dublin nun herausgefunden. Ihre Ergebnisse stellen sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature Communications" vor.

Zwei unterschiedlich empfindliche Typen von Sinneszellen in der Netzhaut bestimmen das menschliche Sehen, die Stäbchen und die Zapfen. Während bei Dunkelheit die empfindlichen Stäbchen aktiv sind, reagieren bei Sonnenschein die Zapfen - die dann das Sehen bei einem bis zu zehn Millionen Mal stärkeren Lichteinfall ermöglichen. In einem Übergangsbereich, zum Beispiel der Dämmerung, müssen beide Sehzelltypen parallel arbeiten. "Hierfür ist ein ausgeklügelter Steuerungsmechanismus nötig", sagt der Neurobiologe Prof. Frank Müller vom Forschungszentrum Jülich, einer der Autoren der Studie. "Denn die Stäbchen senden ihre Signale an die gleichen Nervenzellen wie die Zapfen. Wenn die empfindlichen Stäbchen bei hohem Lichteinfall vollen Empfang melden, werden diese Nervenbahnen blockiert und wir sind geblendet, obwohl die Zapfen uns das Sehen durchaus ermöglichen würden. Das Auge muss sicherstellen, dass die Stäbchen diese Blendempfindung nicht weiterleiten, damit die Zapfensignale nicht untergehen."

Die Wissenschaftler haben nun einen molekularen Schalter identifiziert, der genau an dieser Stelle regulierend eingreift. "Wir nennen ihn salopp Notbremse", sagt Müller, "es handelt sich dabei um einen bestimmten Zellbaustein in den Stäbchen, einen sogenannten Ionenkanal." Dieser Ionenkanal mit dem Namen HCN1 wird aktiviert, wenn das Signal aus den Stäbchen stark ansteigt - also bei zunehmendem Lichteinfall. Er reduziert dann das Signal automatisch, damit es die anderen Nervenzellen in der Netzhaut nicht "überschwemmt". Diese Nervenzellen bleiben dadurch empfangsbereit für die eintreffenden Signale aus den Zapfen. "Ohne diesen Schalter hätten wir schon bei wenig Licht dauerhaft das Gefühl, geblendet zu werden", erläutert Müller.

Der Funktion dieses Ionenkanals waren die Forscher durch Experimente mit Mäusen auf die Spur gekommen. Durch einen gezielten genetischen Defekt können die Mäuse den Ionenkanal nicht bilden. Das führte dazu, dass die Zellen in der Netzhaut der Mäuse schon bei einfachen Lichtreizen so reagierten, als wären sie durch helles Licht geblendet. Indem die Forscher untersuchten, wie sich die Antworten von Netzhautzellen nach dem gezielten Ausschalten weiterer Signalproteine und Signalwege in den Stäbchen- und Zapfenpfaden ändern, konnten sie die Weiterleitung der Stäbchensignale durch das gesamte retinale Netzwerk verfolgen.

"Die Arbeiten werfen nicht nur neues Licht darauf, wie das komplexe Netzwerk in der Retina seine Gratwanderung zwischen hoher Empfindlichkeit und früher Sättigung meistert, sondern erweitern auch die Grundlage für unser generelles Verständnis, wie Sehen funktioniert", fasst Prof. Müller die Arbeit zusammen.

Originalveröffentlichung:
Modulation of rod photoreceptor output by HCN1 channels is essential for regular mesopic cone vision. Seeliger, M.W., Brombas, A., Weiler, R., Humphries, P., Knop, G., Tanimoto, N., and Müller, F. Nature Communications 2:532 | DOI: 10.1038/ncomms1540
Weitere Informationen:
Forschungszentrum Jülich
Institute of Complex Systems, Zelluläre Biophysik (ICS-4) http://www.fz-juelich.de/ics/ics-4/DE/Home/home_node.html
Ansprechpartner:
Forschungszentrum Jülich
Prof. Dr. Frank Müller
Institute of Complex Systems, Zelluläre Biophysik (ICS-4)
Tel: 02461 61-3661
E-mail: f.mueller@fz-juelich.de
Pressekontakt:
Annette Stettien, Dr. Barbara Schunk
Tel. 02461 61-2388/-8031,
E-Mail: a.stettien@fz-juelich.de, b.schunk@fz-juelich.de
Das Forschungszentrum Jülich...
... betreibt interdisziplinäre Spitzenforschung, stellt sich drängenden Fragen der Gegenwart und entwickelt gleichzeitig Schlüsseltechnologien für morgen. Hierbei konzentriert sich die Forschung auf die Bereiche Gesundheit, Energie und Umwelt sowie Informationstechnologie. Einzigartige Expertise und Infrastruktur in der Physik, den Materialwissenschaften, der Nanotechnologie und im Supercomputing prägen die Zusammenarbeit der Forscherinnen und Forscher. Mit rund 4 700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern gehört Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, zu den großen Forschungszentren Europas.

Annette Stettien | Forschungszentrum Juelich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Entzündung weckt Schläfer
29.03.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Rostocker Forscher wollen Glyphosat „entzaubern“
29.03.2017 | Universität Rostock

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: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten