Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Computersimulation von Gedächtniszellen

08.11.2011
Zur Erforschung von Lernen und Gedächtnis mit Computermodellen erhalten Wissenschaftler des DZNE gemeinsam mit ihren Kollegen aus den USA 1,5 Millionen Dollar

Im Rahmen der transnationalen Förderinitiative "Deutschland - USA Zusammenarbeit in Computational Neuroscience" erhält Stefan Remy, Wissenschaftler am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) gemeinsam mit seinen Kollegen Nelson Spruston, Bill Kath (Northwestern University) und Stephen Smith (Stanford University) 1,5 Mio. US-Dollar zur Erforschung neuronaler Gedächtnisfunktionen.

Das Projekt wird über einen Zeitraum von drei Jahren vom National Institutes of Health (NIH) und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Ziel des Projektes ist es, neuronale Verschaltungen des Hippokampus besser zu verstehen. Der Hippokampus ist eine Region im Schläfenlappen des Gehirns, die besonders wichtig für Lern- und Gedächtnisleistungen ist. Wissenschaftler nehmen an, dass die Signalweitergabe der Nervenzellen und ihre funktionelle Verschaltung bei vielen Erkrankungen des Nervensystems wie z.B. der Alzheimer-Demenz, Epilepsie und Schizophrenie verändert sind.

Jede Aktivität des Gehirns – Sinneswahrnehmung, Denken, Erinnern – beruht auf der elektrischen Aktivität der Nervenzellen. Elektrische Signale werden von Zelle zu Zelle an ihren Kontaktstellen, den Synapsen, weitergegeben. Im Rahmen der Projektförderung entwickeln Remy und seine Kollegen realistische Computermodelle von einzelnen Nervenzellen und nutzen diese Modelle, um das komplexe Zusammenspiel von Nervenzellen in Netzwerken simulieren zu können. Um kognitiven Leistungen des Gehirns und deren Fehlfunktion bei neurodegenerativen Erkrankungen besser zu verstehen, sind solche Computersimulationen unerlässlich.

Nervenzellen senden lange, fein verästelte Fortsätze in benachbarte Hirnregionen. An rund 50.000 Synapsen – neuronalen Kontaktstellen – erhält eine Nervenzelle elektrische Signale von vorgeschalteten Zellen und rechnet diese Information zusammen. Um realistische Modelle einer Nervenzelle zu entwickeln, ist es wichtig, die genaue Verteilung der Synapsen auf den verzweigten neuronalen Strukturen zu kennen. Auch weitere Faktoren, wie die Stärke des synaptischen Kontakts oder die Dicke des Zellfortsatzes an der Kontaktstelle spielen bei der Signalverarbeitung eine wesentliche Rolle. Diese Faktoren untersuchen Remy und seine Kollegen mithilfe von neuen Methoden mit einer bisher unerreichten Genauigkeit. Zum einen wird die Funktion der Synapsen mithilfe von gezielten Laserpulsen untersucht, die einen Botenstoff – das Glutamat – auf einzelnen oder mehreren Synapsen freisetzen können. Zum anderen analysieren die Wissenschaftler die Struktur der Nervenzelle mit allen Verästelungen und Synapsen mit hochmodernen Mikroskopie- und Tomographiemethoden. Aus verbesserten Computermodellen, die diese Faktoren berücksichtigen, werden neue Hypothesen zur Gehirnfunktion hervorgehen, die dann wieder im Experiment getestet werden sollen. Darüber hinaus untersuchen die Forscher, wie sich die Stärke der Synapsen verändert. Die Veränderung synaptischer Verbindungen aufgrund neuronaler Aktivität, genannt neuronale Plastizität, wird als das Korrelat des Lernens und des Gedächtnisses angesehen und ist bei neurodegenerativen Erkrankungen häufig gestört.

Kontaktinformation:
Dr. Stefan Remy
Arbeitsgruppenleiter
Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE)
c/o Uniklinik Bonn
Sigmund-Freud-Str. 25
53105 Bonn
Email: stefan.remy(at)dzne.de
Tel.: +49 (0) 228 / 28751-605
Dr. Katrin Weigmann
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE)
Holbeinstr. 13-15
53175 Bonn
Email: katrin.weigmann(at)dzne.de
Tel.: +49 (0) 228 / 43302 263
Mobil: +49 (0) 173 547 1350

Katrin Weigmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.dzne.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Deutscher Wirtschaftspreis für Forschung in Gesundheitsökonomik
21.08.2017 | Joachim Herz Stiftung

nachricht Sechs innovative Projekte sind im Rennen um den begehrten European Health Award 2017
17.08.2017 | European Health Forum Gastein

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik