Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stopp für Stimmengewirr

14.01.2015

Neurowissenschaftler erforschen, wie aus 100 Milliarden Nervenzellen ein klarer Gedanke oder eine Handlung entsteht

Ein Mensch hat etwa 100 Milliarden Nervenzellen im Kopf, die alle miteinander kommunizieren. Warum entstehen daraus klare Gedanken oder gezielte Handlungen statt unverständlichem Stimmengewirr? Unter anderem liegt das an einem kleinen Anteil hemmender Nervenzellen, die über den Botenstoff GABA andere Nervenzellen ruhigstellen können.

Der Neurowissenschaftler Dr. Michael Strüber und die Neurowissenschaftlerin Prof. Dr. Marlene Bartos von der Universität Freiburg haben zusammen mit ihrem Wiener Kollegen Prof. Dr. Peter Jonas herausgefunden, dass die Entfernungen zwischen kommunizierenden Zellen bei der Regulation von Hirnnetzwerken eine Rolle spielen. Diesen Ansatz präsentiert das Team in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS).

GABA wird an speziellen Kontaktpunkten, den Synapsen, aus einem darauf spezialisierten Fortsatz der hemmenden Zellen, dem Axon, freigesetzt. Der Botenstoff bewirkt einen elektrischen Hemmstrom in den empfangenden Zielzellen. Eine besondere Unterart der GABA-freisetzenden Zellen bilden die so genannten Korbzellen. Von ihnen ist bekannt, dass sie eine starke hemmende Wirkung auf Hirnschaltkreise haben.

Ein Grund dafür ist die Tatsache, dass Korbzellen ein langes und weit verzweigtes Axon besitzen, mit dem sie Hunderte bis Tausende von zum Teil weit verstreuten Zielzellen kontrollieren können. Bisher war nicht klar, ob all diese Zielzellen denselben Hemmstrom erfahren oder ob weite Entfernungen der Zielzellen von der GABA-freisetzenden Korbzelle die genaue Kontrolle erschweren.

Mit der Patch-Clamp-Technik, die die Hemmströme einzelner Zellen misst, fand das Team heraus: Je weiter entfernt sich eine Zielzelle befindet, desto kleiner und länger sind ihre Hemmströme. In pharmakologischen und elektrophysiologischen Experimenten und durch detaillierte mikroskopische Untersuchungen haben die Neurowissenschaftler gezeigt, dass das Korbzell-Axon mit weiter entfernten Zielzellen weniger Synapsen bildet und dass in diesen Synapsen andere GABA-wahrnehmende Proteine zu finden sind.

Was könnte der Grund für einen so komplizierten Aufbau sein? Diese Frage ist in ihrer Gänze zwar nicht zu beantworten, allerdings haben die Wissenschaftler die Auswirkungen einer solchen entfernungsabhängigen Hemmung in Computersimulationen neuronaler Netzwerke untersucht. Entgegen den Erwartungen ermöglicht es die schwächer werdende Hemmung den Korbzellen, eine große Anzahl an Nervenzellen genauestens in ihrer Aktivität zu kontrollieren und damit zu synchronisieren.

Aus der Synchronisierung ganzer Hirnareale entstehen rhythmische Hirnaktivitäten wie zum Beispiel Gamma-Oszillationen, die eine wichtige Funktion bei höheren geistigen Vorgängen erfüllen. Der neue Ansatz einer entfernungsabhängigen Hemmung könnte ein wichtiger Baustein in der Regulation von Hirnnetzwerken sein, die es ermöglicht, dass aus der Aktivität von 100 Milliarden einzelner, aber verbundener Nervenzellen ein Gedanke entsteht.

Originalveröffentlichung:
Michael Strüber, Peter Jonas, Marlene Bartos. (2015) Strength and duration of perisomatic GABAergic inhibition depend on distance between synaptically connected cells. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. doi: 10.1073/pnas.1412996112
www.pnas.org/content/early/2015/01/08/1412996112

Kontakt:
Dr. Michael Strüber
Prof. Dr. Marlene Bartos
Physiologisches Institut
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-5157
E-Mail: michael.strueber@sgbm.uni-freiburg.de
E-Mail: marlene.bartos@physiologie.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut
20.10.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Aus der Moosfabrik
20.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise