Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Strukturelle Abstimmung der Axone beim Hören

25.08.2015

Nervenfortsätze im Hörzentrum unterscheiden sich in ihrer Form, je nachdem, auf welche Tonhöhe sie spezialisiert sind und wie schnell sie Signale weitergeben.

Die reizleitenden Fortsätze von Neuronen, die Axone, sind im zentralen Nervensystem der Wirbeltiere (also auch des Menschen) in der Regel myelinisiert, das heißt durch Fettschichten bildende Gliazellen isoliert.


Grafik: 3drenderings / fotolia.com

Diese Isolierung wird nur an den regelmäßig entlang der Axone auftretenden sogenannten Ranvier-Schnürringen unterbrochen. Nur an diesen Stelle können elektrische Aktionspotenziale aufgebaut werden. Die Aktionspotenziale „springen“ sozusagen über die isolierten Bereiche (die sogenannten „Internodien)“ von Schnürring zu Schnürring.

Bislang ging man davon aus, dass die Geschwindigkeit, mit der die Aktionspotenziale entlang der Axone laufen (die Reizleitungsgeschwindigkeit), mit der Länge der Internodien zwischen den Schnürringen zunimmt. Ein Team um den LMU-Neurobiologen Professor Benedikt Grothe stellt dies nun zusammen mit Forschern am University College London in Frage. Über ihre fundamentale Erkenntnis berichten die Neurobiologen aktuell in der Fachzeitschrift Nature Communications.

Beim menschlichen Hören werden die von außen kommenden mechanischen Schwingungen in elektrische Impulse umgewandelt. Mit welcher Geschwindigkeit diese weitergeleitet werden, ist abhängig von strukturellen Besonderheiten der Axone.

Dies ist vor allem für die Ortung von Schallen bedeutsam, da das schallzugewandte Ohr dasselbe Geräusch lauter und früher hört, als das schallabgewandte. Deshalb muss unser Gehirn diese minimalsten Zeitdifferenzen exakt verrechnen. Dafür sorgt ein komplexes Zusammenspiel von Nervensignalen, die über elektrische Aktionspotenziale zur zuständigen Schaltzentrale im auditorischen Hirnstamm weitergeleitet werden.

Die Forscher um Benedikt Grothe haben nun die überraschende Erkenntnis gewonnen, dass strukturelle Spezialisierungen der Ranvier-Schnürringe und der Internodien im auditorischen Stammhirn der Säuger eine wichtige Rolle bei der Feinabstimmung von Geschwindigkeit und Genauigkeit der Signalübertragung spielen.

Passgenaue Geometrie der Axone

„Wir haben strukturelle Unterschiede in der Myelinisierung von Axonen gefunden. Jene Axone, die am besten auf niederfrequente Töne reagierten, hatten größere Durchmesser, aber überraschenderweise kürzere Internodien“, sagt Grothe. Wie die Forscher in Simulationen zeigen konnten, trägt diese besondere Form der Axone dazu bei, die Geschwindigkeit bei der Signalübertragung anzupassen. Elektrophysiologische Aufnahmen bestätigten, dass Axone, die auf niederfrequente Töne reagieren, Signale schneller und genauer leiten.

„Unsere Ergebnis widerspricht auch der bisherigen Annahme, dass Axone mit derselben Funktion strukturell gleich sind und die Länge der Internodien stets proportional zum Durchmesser des Axons ist“, sagt Grothe. „Vielmehr scheint es systematische strukturelle Unterschiede zu geben, je nach dem Ursprung der Signale und ihren Ziel-Schaltkreisen im Stammhirn.“
(Nature Communications 2015)

Kontakt:
Prof. Dr. Benedikt Grothe
E-Mail: neurobio@lmu.de
Division of Neurobiology
Department Biology II der LMU

Publikation:
Marc C. Ford, Olga Alexandrova, Lee Cossell, Annette Stange-Marten, James Sinclair,
Conny Kopp-Scheinpflug, Michael Pecka, David Attwell & Benedikt Grothe:
Tuning of Ranvier node and internode properties in myelinated axons to adjust action potential timing
In: Nature Communications 2015
Doi: 10.1038/ncomms9073

Luise Dirscherl | Ludwig-Maximilians-Universität München
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen
16.08.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Geographie verrät das Alter von Viren
16.08.2017 | Universität Bern

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: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie