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 Zebras: Immer der Erinnerung nach
24.05.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Wichtiges Regulator-Gen für die Bildung der Herzklappen entdeckt
24.05.2017 | Universität Basel

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: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten