Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neu entdeckte Direktverbindung im Gehirn synchronisiert Zentren räumlicher Orientierung

03.04.2012
Zwei Gehirnareale, die als zentrale Schaltstellen für die räumliche Orientierung und das Ortsgedächtnis gelten, sind durch lange Ausläufer hemmender Nervenzellen direkt miteinander verbunden.
Wissenschaftler um Professor Hannah Monyer, Leiterin einer Kooperationsabteilung des Deutschen Krebsforschungszentrums, der Universität und des Universitätsklinikums Heidelberg, publizieren dies in der Zeitschrift „Science“. Die neu entdeckte Direktverbindung trägt vermutlich dazu bei, die beiden Hirnregionen zu synchronisieren und so räumliche Eindrücke zu verarbeiten.

Einen der eindrucksvollsten Belege dafür, wie wichtig der Hippocampus für die räumliche Orientierung ist, lieferten vor einigen Jahren Londoner Taxifahrer. Britische Neurologen wiesen bei ihnen charakteristische Volumenänderungen dieser Hirnstruktur nach, die umso ausgeprägter waren, je länger die Fahrer in ihrem Beruf gearbeitet hatten.
Wie der Hippocampus funktioniert und welche Aufgaben er hat, wurde jedoch nicht an Taxifahrern, sondern an Mäusen erforscht. Aus diesen Untersuchungen wissen Neurowissenschaftler, dass die meisten Signale, die den Hippocampus erreichen sollen, eine besondere Struktur der Hirnrinde passieren müssen, den Entorhinalen Cortex – gewissermaßen das Nadelöhr zum Hippocampus. Die beiden Hirnregionen kommunizieren eng miteinander und sind über viele lange Nervenausläufer direkt miteinander vernetzt. „Allerdings kannte man bisher nur erregende Nervenfasern zwischen den beiden Arealen“, erläutert Professor Hannah Monyer ihre aktuellen Ergebnisse. Die Neurowissenschaftlerin leitet eine Kooperationsabteilung des Deutschen Krebsforschungszentrums, der Universität und des Universitätsklinikums Heidelberg. „Wir konnten nun zeigen, dass darüber hinaus auch hemmende Neurone, die den Neurotransmitter GABA ausschütten, Direktverbindungen zwischen den beiden Strukturen ausbilden und damit zum Zusammenspiel der beiden Gehirnareale beitragen.“

Mit einem neuen Nachweisverfahren konnten die Forscher die einzelnen Nervenverbindungen im Gehirn sichtbar machen und zugleich deren Funktion im Detail studieren: Im Hirngewebe von Mäusen schleusten sie ein leuchtendes lichtempfindliches Protein gezielt in die hemmenden GABA-Neuronen ein. Anhand des Leuchtmarkers ließ sich unter dem Mikroskop der Verlauf der langen Nervenausläufer zwischen den beiden Hirnarealen genau verfolgen. Auch die Zielzellen der neuen Direktverbindungen konnten mit dieser Methode identifiziert werden, größtenteils handelt es sich um so genannte hemmende Interneurone. Dieser Typ von Nervenzellen vernetzt lokal hunderte benachbarter Neuronen und gibt dadurch den Takt in ganzen Hirnarealen vor.

Nun galt es zu prüfen, was ein über die Langstreckenverbindung übertragenes Signal in den nachgeschalteten Interneuronen bewirkt: Mit Laserpulsen aktivierten die Wissenschaftler das eingeschleuste lichtempfindliche Protein, was in einzelnen Langstreckenneuronen gezielt elektrische Entladungen auslöst. Dabei konnten die Forscher messen, dass im selben Moment die Aktivität der Zielzellen gehemmt wird.

Obgleich die hemmenden Langstreckenneurone eine Minderheit innerhalb der Gesamtpopulation der Nervenzellen darstellen, hat ihre Aktivierung einen gewaltigen Effekt. Dies überrascht nicht, da ihre Zielzellen, die Interneurone, wie Dirigenten große Ensembles von Nervenzellen synchronisieren. Bildlich gesprochen handelt es sich bei den neu entdeckten hemmenden Langstreckenneuronen um Supersynchronisatoren der Dirigentenzellen, die ihrerseits die ihnen unterstellten Orchester leiten.
Die Forscher aus Monyers Team sind bereits dabei, ihre an Gewebeschnitten erzielten Ergebnisse auch an lebenden Mäusen zu überprüfen. „Mit jedem Nervenschaltkreis, den wir neu entdecken und verstehen, gewinnen wir ein besseres Gesamtbild davon, wie verschiedene Areale unseres Gehirns orchestriert sind. Dieses koordinierte Zusammenwirken verschiedener Strukturen ist die physiologische Grundlage für Lernen und Gedächtnis“, erläutert Hannah Monyer den Hintergrund ihrer Forschung.

Sarah Melzer*, Magdalena Michael*, Antonio Caputi*, Marina Eliava, Elke C. Fuchs, Miles Whittington und Hannah Monyer: Long-Range-Projecting GABAergic Neurons Modulate Inhibition in Hippocampus and Entorhinal Cortex. Science 2012, DOI: 10.1126/science.1217139 (* Erstautoren)

Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) ist mit mehr als 2.500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte biomedizinische Forschungseinrichtung in Deutschland. Über 1000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen im DKFZ, wie Krebs entsteht, erfassen Krebsrisikofaktoren und suchen nach neuen Strategien, die verhindern, dass Menschen an Krebs erkranken. Sie entwickeln neue Ansätze, mit denen Tumoren präziser diagnostiziert und Krebspatienten erfolgreicher behandelt werden können. Gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Heidelberg hat das DKFZ das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) Heidelberg eingerichtet, in dem vielversprechende Ansätze aus der Krebsforschung in die Klinik übertragen werden. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Krebsinformationsdienstes (KID) klären Betroffene, Angehörige und interessierte Bürger über die Volkskrankheit Krebs auf. Das Zentrum wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft deutscher Forschungszentren.

Dr. Stefanie Seltmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.dkfz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Antibiotikaresistente Erreger in Haushaltsgeräten
16.02.2018 | Hochschule Rhein-Waal

nachricht Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt
16.02.2018 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

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: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Im Focus: Das VLT der ESO arbeitet erstmals wie ein 16-Meter-Teleskop

Erstes Licht für das ESPRESSO-Instrument mit allen vier Hauptteleskopen

Das ESPRESSO-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile hat zum ersten Mal das kombinierte Licht aller vier 8,2-Meter-Hauptteleskope nutzbar gemacht....

Im Focus: Neuer Quantenspeicher behält Information über Stunden

Information in einem Quantensystem abzuspeichern ist schwer, sie geht meist rasch verloren. An der TU Wien erzielte man nun ultralange Speicherzeiten mit winzigen Diamanten.

Mit Quantenteilchen kann man Information speichern und manipulieren – das ist die Basis für viele vielversprechende Technologien, vom hochsensiblen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auf der grünen Welle in die Zukunft des Mobilfunks

16.02.2018 | Veranstaltungen

Smart City: Interdisziplinäre Konferenz zu Solarenergie und Architektur

15.02.2018 | Veranstaltungen

Forschung für fruchtbare Böden / BonaRes-Konferenz 2018 versammelt internationale Bodenforscher

15.02.2018 | Veranstaltungen

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

Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

17.02.2018 | Energie und Elektrotechnik

Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Strategien zur Behandlung chronischer Nierenleiden kommen aus der Tierwelt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

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