Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Yin und Yang der Nervennetzwerke für Bewegung identifiziert

21.10.2011
Bewegung entsteht durch das hochkomplexe Zusammenspiel von Nervensystem und Muskeln.

Trotz deren Wichtigkeit waren bis anhin die Nervennetzwerke, welche gegensätzliche Bewegungen steuern, weitgehend unerforscht. Prof. Silvia Arber und ihr Team vom Biozentrum der Universität Basel und vom Friedrich Miescher Institut in Basel zeigen nun erstmalig eine organisatorische Trennung dieser Netzwerke im Rückenmark auf, die sowohl auf räumlicher Anordnung als auch auf Entwicklungszeit basiert. Diese Trennung spiegelt die verschiedenen Bewegungsabläufe wider und ermöglicht unterschiedliche Steuerungsmechanismen. Arbers Ergebnisse sind jetzt in der neuen Ausgabe des Journals Nature veröffentlicht.


Fotografische Studie zur Bewegung.
Von Marco Tripodi

Bewegung ist eine zentrale Fähigkeit von Mensch und Tier. Dabei muss eine Vielzahl von Muskeln wie ein Orchester vom Nervensystem über gezielte Impulse gesteuert und koordiniert werden. Die Ausführung von gegensätzlichen Bewegungen spielt dabei eine wichtige Rolle. So wechseln sich zum Beispiel Muskeln für Beugung und Streckung in der Arbeit ab, wie dies tagtäglich beim Gehen passiert. Befehle zur Beugung oder Streckung werden über spezielle Nervenzellen im Rückenmark, den Motoneuronen, an die entsprechenden Muskeln weitergeleitet. Den Motoneuronen vorgeschaltet liegen sogenannte Interneuronen, die den Impuls entsprechend an Beuger- oder Strecker-Motoneuronen weiterleiten. In Analogie entsprechen diese vorgeschalteten Interneuronen dem Dirigenten eines Orchesters, der die Befehle zum Spielen oder Schweigen erteilt.

Räumliche und zeitliche Trennung von Interneuronen-Gruppen
Silvia Arbers Forschungsgruppe ist es erstmalig gelungen, die verschiedenen Interneuronen-Gruppen dreidimensional im Rückenmark zu lokalisieren und dadurch genauer zu untersuchen. Neu entwickelte Methoden haben es der Forschungsgruppe nun ermöglicht, die Verteilung von Interneuronen, welche für Beugungs- und Streckungsbewegung verantwortlich sind, im Rückenmark darzustellen. Interessanterweise zeigte sich dabei, dass diese beiden funktionell verschiedenen Gruppen von Interneuronen eine markant unterschiedliche Verteilung aufweisen. Die Ursache dieser Unterschiede liegt in deren Entwicklung. Dabei reifen Interneuronen mit Beuger- oder Strecker-Funktion zu unterschiedlichen Zeiten, so dass eine zeitliche Komponente während der Entwicklung eine massgebliche Rolle für die Verbindungen zu funktionell gegensätzlichen Motoneuronen spielt. Entwicklungszeit und räumliche Anordnung dieser Nervenzellen sind somit wichtig für deren spätere Funktionen im Bewegungsablauf.
Neue Möglichkeiten für die Forschung
Bislang war nicht bekannt, ob Netzwerke von Interneuronen spezifisch einer der beiden Funktionen – Impulsweiterleitung zur Beugung oder Streckung eines Muskels – zuzuordnen sind. Auch dass die Funktionsweise der dafür zuständigen Nervenzellen von ihrer zeitlichen und räumlichen Entwicklung abhängen, ist ein überraschendes Ergebnis. Das bessere Verständnis dieser organisatorischen Prinzipien wird dazu führen, dass gezielte Studien an den nun identifizierten Netzwerken durchgeführt werden können. Krankheiten des Nervensystems führen oft zu motorischen Netzwerkdefekten und Verletzungen am Rückenmark können die Motorik stark einschränken. Ein besseres Verständnis der Funktions- und Organisationsprinzipien der motorischen Netzwerke ist essentiell, um zukünftige Interventionsmöglichkeiten ausfindig zu machen.
Weitere Auskünfte
Prof. Dr. Silvia Arber, Biozentrum der Universität Basel, Klingelbergstrasse 50 / 70, CH - 4056 Basel, Tel. +41 61 267 20 57, Email: silvia.arber@unibas.ch
Originalbeitrag
Marco Tripodi, Anna E. Stepien und Silvia Arber
Motor antagonism exposed by spatial segregation and timing of neurogenesis
Nature (2011), doi:10.1038/nature10538, Published online 19 October 2011

Heike Sacher | Universität Basel
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht „Spionieren“ der versteckten Geometrie komplexer Netzwerke mit Hilfe von Maschinenintelligenz
08.12.2017 | Technische Universität Dresden

nachricht Die Zukunft der grünen Gentechnik
08.12.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

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: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Im Focus: Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten

Mit neuartigen Experimenten enträtseln Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg, warum winzige Metallstrukturen extrem fest sind

Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige...

Im Focus: Geburtshelfer und Wegweiser für Photonen

Gezielt Photonen erzeugen und ihren Weg kontrollieren: Das sollte mit einem neuen Design gelingen, das Würzburger Physiker für optische Antennen erarbeitet haben.

Atome und Moleküle können dazu gebracht werden, Lichtteilchen (Photonen) auszusenden. Dieser Vorgang verläuft aber ohne äußeren Eingriff ineffizient und...

Im Focus: Towards data storage at the single molecule level

The miniaturization of the current technology of storage media is hindered by fundamental limits of quantum mechanics. A new approach consists in using so-called spin-crossover molecules as the smallest possible storage unit. Similar to normal hard drives, these special molecules can save information via their magnetic state. A research team from Kiel University has now managed to successfully place a new class of spin-crossover molecules onto a surface and to improve the molecule’s storage capacity. The storage density of conventional hard drives could therefore theoretically be increased by more than one hundred fold. The study has been published in the scientific journal Nano Letters.

Over the past few years, the building blocks of storage media have gotten ever smaller. But further miniaturization of the current technology is hindered by...

Im Focus: Successful Mechanical Testing of Nanowires

With innovative experiments, researchers at the Helmholtz-Zentrums Geesthacht and the Technical University Hamburg unravel why tiny metallic structures are extremely strong

Light-weight and simultaneously strong – porous metallic nanomaterials promise interesting applications as, for instance, for future aeroplanes with enhanced...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Papstar entscheidet sich für tisoware

08.12.2017 | Unternehmensmeldung

Natürliches Radongas – zweithäufigste Ursache für Lungenkrebs

08.12.2017 | Unternehmensmeldung

„Spionieren“ der versteckten Geometrie komplexer Netzwerke mit Hilfe von Maschinenintelligenz

08.12.2017 | Biowissenschaften Chemie