Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Nervenzellen rechnen

22.01.2010
Wissenschaftler der Humboldt-Universität zeigen, welche neuronalen Berechnungen dem räumlichen Gedächtnis zugrunde liegen

Nervenzellen kommunizieren über elektrische Signale - sie senden und empfangen so genannte Aktionspotentiale. Bereits im Jahre 1961 entdeckte der spätere Nobelpreisträger Eric Kandel, dass Neurone im Hippocampus nicht nur Aktionspotentiale, sondern auch sehr viel kleinere elektrische Signale produzieren - so genannte "Spikelets".

Diese Spikelets konnten bisher allerdings nur an narkotisierten Tieren gemessen werden und somit blieb ihre Bedeutung beim wachen Tier fast 50 Jahre lang unklar. Die Wissenschaftler Jérôme Epsztein, Albert K. Lee, Edith Chorev und Michael Brecht vom Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience und der Humboldt-Universität zu Berlin zeigen nun, dass Spikelets beim räumlichen Gedächtnis und der räumlichen Orientierung eine entscheidende Rolle spielen und Aktionspotentiale auslösen können. Die Ergebnisse werden am 22. Januar in der Zeitschrift Science online veröffentlicht.

Der Hippocampus ist eine Hirnregion, die beim räumlichen Gedächtnis und der räumlichen Orientierung eine zentrale Rolle spielt. Brecht und seinem Forscherteam ist es mit einem neuen Messverfahren gelungen, vom Inneren einzelner Zellen des Hippocampus elektrische Signale abzuleiten, während sich das Tier frei im Käfig bewegt. Dies ist ein entscheidender Schritt, um zu untersuchen, welche Bedeutung spikelets für die Hirnfunktion bei bestimmten Verhaltensweisen haben. So genannte Ortszellen im Hippocampus werden immer dann aktiv und senden Aktionspotentiale aus, wenn sich das Tier an einem bestimmten Ort in einer ihm bekannten Umgebung aufhält. Die neuen Messungen der Forscher an der Humboldt-Universität zeigen nun, dass eben diese Ortszellen nicht nur Aktionspotentiale aussenden, sondern auch Spikelets. Weiterhin konnten die Wissenschaftler zeigen, dass es einen direkten Zusammenhang zwischen der Entstehung von Aktionspotentialen und Spikelets gibt: etwa 1/3 der Aktionspotentiale werden von Spikelets ausgelöst. Bisher war man davon ausgegangen, dass Neurone in aller Regel nur dann ein Aktionspotential aussenden, wenn sie von vorgeschalteten Zellen über chemische Synapsen ausreichend angeregt werden.

Woher die Spikelets stammen, konnte bisher nicht eindeutig nachgewiesen werden. "Man nimmt an, dass sie durch elektrische Kopplungen zwischen den Zellen ausgelöst werden", so Brecht. Jede Nervenzelle im Hippocampus erhält etwa 30.000 Kontakte von anderen Nervenzellen. An diesen Kontaktstellen ist die elektrische Übertragung unterbunden und das elektrische Signal muss zur Weiterleitung in ein chemisches Signal umgewandelt werden. Einige wenige, wahrscheinlich nur 1-4 von 30.000 Zellkontakten aber sind elektrisch gekoppelt: das elektrische Signal kann direkt und ohne chemische Botenstoffe übertragen werden - in der Empfängerzelle wird es dann als Spikelets gemessen. "Bisher hat man diesen Kontakten jedoch nicht genügend Bedeutung zugemessen. Unsere Daten weisen aber darauf hin, dass elektrische Kopplungen ganz spezifisch Zellen mit einer ähnlichen Funktion im Ortsgedächtnis zusammenschalten, und diese daher möglicherweise viel bedeutender sind als bisher angenommen", so der Berliner Wissenschaftler.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Michael Brecht
Bernstein Center for Computational Neuroscience
Humboldt-Universität zu Berlin
Philippstr. 13, House 6
10115 Berlin
Tel: 030 2093-6770
michael.brecht@bccn-berlin.de
www.bccn-berlin.de
Publikation:
Jérôme Epsztein, Albert K. Lee, Edith Chorev and Michael Brecht
"Impact of Spikelets on Hippocampal CA1 Pyramidal Cell Activity during Spatial Exploration"

"Science" (Ausgabe vom 22. Januar 2010)

Dr. Katrin Weigmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.nncn.de
http://www.bernstein-netzwerk.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Genetische Vielfalt schützt vor Krankheiten
23.05.2018 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt
22.05.2018 | Technische Universität München

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: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Im Focus: Achema 2018: Neues Kamerasystem überwacht Destillation und hilft beim Energiesparen

Um chemische Gemische in ihre Einzelbestandteile aufzutrennen, ist in der Industrie die energieaufwendige Destillation gängig, etwa bei der Raffinerie von Rohöl. Forscher der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) entwickeln ein Kamerasystem, das diesen Prozess überwacht. Dabei misst es, ob es zu einer starken Tropfenbildung kommt, was sich negativ auf die Trennung der Komponenten auswirken kann. Die Technik könnte hier künftig automatisch gegensteuern, wenn sich Messwerte ändern. So ließe sich auch Energie einsparen. Auf der Prozesstechnik-Messe Achema in Frankfurt stellen sie die Technik vom 11. bis 15. Juni am Forschungsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Halle 9.2, Stand A86a) vor.

Bei der Destillation werden Flüssigkeiten durch Verdampfen und darauffolgende Kondensation des Dampfes in ihre Bestandteile getrennt. Ein bekanntes Beispiel...

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

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

Rotierende Rugbybälle unter den massereichsten Galaxien

23.05.2018 | Physik Astronomie

Invasive Quallen: Strömungen als Ausbreitungsmotor

23.05.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie

23.05.2018 | Physik Astronomie

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