Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schneller Code für Gerüche entdeckt

10.09.2010
Wissenschaftler der Universitätsmedizin Göttingen haben herausgefunden, wie das Gehirn im Bruchteil einer Sekunde Duftstoffe unterscheiden kann.

Forschungsergebnisse veröffentlicht in Wissenschaftszeitschrift „Neuron“.

Über die Sinne wahrnehmen ist ein schneller Prozess. Ein Blick genügt, um eine komplexe Szene visuell zu erfassen. Ohne die Fähigkeit des Ohres, Signale zeitlich enorm aufzulösen, wäre ein Verständnis von Sprache und Musik gar nicht möglich. Aber nicht nur der Hör- und Sehsinn zeichnen sich durch schnelle Reaktionen aus. Neuere Studien zeigen: Auch Gerüche können Mensch und Tier in weniger als einer Sekunde erkennen.

Wissenschaftler aus der Universitätsmedizin Göttingen haben nun herausgefunden, welchen neuronalen Mechanismus das Gehirn nutzt, um sehr schnell auf Gerüche reagieren zu können. Sie konnten nachweisen: Die Information über einen Duftstoff ist schon in der zeitlichen Abfolge der jeweils ersten neuronalen Impulse einer Population von Neuronen enthalten. Die Forschungsergebnisse hat Dr. Stephan Junek im Rahmen seiner Doktorarbeit gewonnen. Die Untersuchungen dazu fanden im Labor von Prof. Dr. Dr. Detlev Schild, Direktor der Abteilung Neurophysiologie und Zelluläre Biophysik, Universitätsmedizin Göttingen, statt. Beide Wissenschaftler sind an der Universitätsmedizin Göttingen, am Bernstein Center Computational Neuroscience (BCCN) Göttingen und am DFG-Forschungszentrum Molekularphysiologie des Gehirns (CMPB) tätig. Veröffentlicht wurden die Ergebnisse ihrer Grundlagenforschung in der Zeitschrift „NEURON“ am 9. September 2010.

Originalpublikation:
Stephan Junek, Eugen Kludt, Fred Wolf and Detlev Schild. Olfactory coding with patterns of response latencies. Neuron, Volume 67, Issue 5, 872-884, 9 September 2010
DOI: 10.1016/j.neuron.2010.08.005
Link: http://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273%2810%2900615-X
Damit wir unsere Umwelt wahrnehmen können, muss jeder Sinneseindruck im Gehirn in Aktivität von Nervenzellen übersetzt werden. Die Göttinger Wissenschaftler haben untersucht, auf welche Weise die Information über Gerüche im räumlich-zeitlichen Muster der entsprechenden Nervenimpulse enthalten ist. Kommt es auf die Zahl der neuronalen Impulse an, die jede Zelle aussendet? Oder auf das genaue Timing einzelner Impulse? Dazu haben sie die Vorgänge bei der Kaulquappe näher unter die Lupe genommen. Sie untersuchten die neuronale Aktivität des „Riechkolbens“. Dies ist die Gehirnregion, die für die Verarbeitung von Informationen für den Geruchssinn zuständig ist. Dabei konzentrierten sie sich auf die „früheste“ Information, die jedes Neuron übermittelt, nämlich den Zeitpunkt des ersten neuronalen Impulses nach Gabe des Duftstoffes, die so genannte Erstspike-Latenz.

Die Wissenschaftler präsentierten dem Geruchssystem eine Vielzahl von Reizen und analysierten die gemessenen Zeiten bis zum ersten „Feuern“ der Nerven (so genannte „Erstspike-Latenzen“) mithilfe zeitlich hochauflösender optischer Messungen in dutzenden Nervenzellen gleichzeitig. Es zeigte sich, dass bestimmte Duftstoffe jeweils ein für sie charakteristisches Verzögerungsmuster hervorrufen. In einem näch-sten Schritt konnten die Forscher zeigen, dass es auch möglich ist, einzig auf Grund des gemessenen Musters auf den Duftstoff zurückzuschließen. Die Wissenschaftler gehen daher davon aus, dass Verzögerungsmuster wesentlich dafür sind, um Gerüche sehr schnell erkennen zu können.

„Bisher war es herrschende Meinung unter Neurowissenschaftlern, dass andere Aspekte neuronaler Aktivität – und nicht die „Erstspike-Latenzen“ – den Code im Gehirn darstellen", sagt Prof. Detlev Schild. „Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass die Duftinformationen in den Latenzen der Nervenzellen im Riechkolben enthalten sind. Damit stellen sich nun eine Reihe neuer Fragen. Vor allem gilt es herauszufinden, wie nachgeschaltete Hirnregionen den Latenz-Code verstehen können.“

WEITERE INFORMATIONEN:
Universitätsmedizin Göttingen
Abt. Neurophysiologie und Zelluläre Biophysik
Dr. Stephan Junek (stephan.junek@brain.mpg.de)
Prof. Dr. Dr. Detlev Schild
Telefon 0551 / 39-5915, dschild@gwdg.de
Humboldtallee 23, 37073 Göttingen

Dr. Katrin Weigmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.ukmn.gwdg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der erste Blick auf ein einzelnes Protein
18.01.2017 | Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart

nachricht Unterschiedliche Rekombinationsraten halten besonders egoistische Gene im Zaum
18.01.2017 | Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön

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: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das menschliche Hirn wächst länger und funktionsspezifischer als gedacht

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio

18.01.2017 | Verkehr Logistik