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 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