Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sekunden im Schaltkreis

24.08.2011
Forscher zeigen in dem Fachmagazin Nature Neuroscience, wie das Gehirn Informationen für kurze Zeit speichert

Der Freiburger Biologe Dr. Aristides Arrenberg hat gemeinsam mit amerikanischen Kollegen untersucht, welche Mechanismen das Gehirn benutzt, um Informationen für kurze Zeit zu speichern. Die Zellen einiger Schaltkreise speichern Informationen durch die Aufrechterhaltung eines konstanten Aktivitätslevels: Ein kurzlebiger Reiz regt die Aktivität von Neuronen an, diese Aktivität wird darauf folgend für mehrere Sekunden aufrechterhalten. Die Mechanismen dieser Informations-Speicherung sind nur unzulänglich bekannt, obwohl dieses Phänomen in sehr vielen Gehirnbereichen auftritt.

Die Autoren der Studie, die nun im Fachmagazin Nature Neuroscience erschienen ist, haben die andauernde Aktivität in Zebrafisch-Larven in einem Hinterhirn-Schaltkreis untersucht, der für Augenbewegungen zuständig ist. In diesem Schaltkreis, dem so genannten okulomotorischen System, wird das Kommando für eine schnelle Augenbewegung durch spezielle Nervenzellen signalisiert, die eine kurzlebige Folge von Aktionspotenzialen produzieren. Diese so genannte Feuersalve erreicht zum einen die für Bewegung zuständigen Neuronen der Augen und löst so eine „Sakkade“, eine schnelle Augenbewegung, aus. Zum anderen wird diese Salve zu einer zweiten Zellpopulation weitergeleitet, dem so genannten neuralen Integrator für Augenbewegungen. Hier wird das Geschwindigkeitssignal im mathematischen Sinn integriert und ein Positions-Signal entsteht. Dieses Signal wird zu den Motorneuronen weitergeleitet und produziert auf diese Weise – im Fisch wie im Menschen – eine stabile Augenposition nach der schnellen Augenbewegung. Der neurale Integrator hält dieses Signal für mehrere Sekunden aufrecht, bis eine neue Sakkade initiiert wird.

Die andauernde Aktivität im neuralen Integrator für Augenpositionen ist niemals perfekt, da die Augen nach einer Sakkade ganz langsam zu ihrem Ruhepunkt zurückdriften. Daher bot sich den Autoren die Möglichkeit, die Dynamik des Systems während spontaner Augenbewegungen in der Dunkelheit zu messen und das Modell zu testen, ohne dass die Messungen durch Sakkaden-Kommandos oder visuelle Rückkopplung verfälscht wurden.

Die Autoren fanden heraus, dass die Zellen des neuralen Integrators für Augenbewegungen entgegen bisheriger Annahmen keine einheitliche Population darstellen und die Modelle, mit denen eine andauernde Aktivität im okulomotorischen System erklärt wird, neu überdacht werden müssen. Die Wissenschaftler haben gezeigt, dass die Integrator-Neurone keine einheitliche Dynamik besitzen und die Neurone anhand ihrer Integrator-Zeitkonstanten im Hinterhirn verteilt sind.

Diese Ergebnisse liefern neue Hinweise auf die Organisation und Funktionsweise von Schaltkreisen mit andauernder Aktivität und bieten eine potenzielle Erklärung für die geringe Störanfälligkeit der Schaltkreise. Die Studie ist ein wichtiges Puzzlestück in dem Bestreben von Netzwerk-Neurowissenschaftlern, die Funktionsweise von lokalen Schaltkreisen aufzuklären und somit die Lücke zwischen der Funktionsweise eines einzelnen Neurons und der Produktion von Verhalten zu schließen.

Kontakt:
Dr. Aristides Arrenberg
Biologisches Institut I
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-2581
E-Mail: aristides.arrenberg@biologie.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | Uni Freiburg
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Mechanismus der Gen-Inaktivierung könnte vor Altern und Krebs schützen
23.02.2017 | Leibniz-Institut für Alternsforschung - Fritz-Lipmann-Institut e.V. (FLI)

nachricht Alge im Eismeer - Genom einer antarktischen Meeresalge entschlüsselt
23.02.2017 | Universität Konstanz

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: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heinz Maier-Leibnitz-Preise 2017: DFG und BMBF zeichnen vier Forscherinnen und sechs Forscher aus

23.02.2017 | Förderungen Preise

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor

23.02.2017 | Physik Astronomie