Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Richtiges Sehen will gelernt sein

03.05.2007
Neurobiologen der Universität Jena starten interdisziplinäres Kooperationsprojekt zum Sehenlernen

Nur etwa eine Handlänge weit, unscharf und verschwommen - so sehen neugeborene Babys ihre Umwelt. Dies liegt aber nicht an der Unvollkommenheit ihrer Augen sondern daran, dass ihr Gehirn die Sehreize noch nicht vollständig verarbeiten kann. "Während der ersten Lebensmonate durchläuft das visuelle System eine kritische Phase, in der visuelle Erfahrung Voraussetzung für die Ausbildung des Sehvermögens ist", weiß Prof. Dr. Siegrid Löwel von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Fehlen diese Erfahrungen, kann es zu irreversiblen Schäden bis hin zur Blindheit kommen. "Obwohl diese kritische Phase seit über 30 Jahren bekannt ist, sind die zugrunde liegenden neurobiologischen Mechanismen bis heute weitgehend unklar", erläutert die Professorin für Neurobiologie.

Genau diesen Mechanismen beim frühkindlichen Sehenlernen geht ein interdisziplinäres Forschungsprojekt nach, zu dem sich Wissenschaftler unter Prof. Löwels Federführung zusammengeschlossen haben. Gemeinsam mit PD Dr. Maxim Volgushev von der Ruhr-Universität Bochum und Dr. Fred Wolf vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen wollen die Jenaer Neurobiologen neue mathematische Konzepte in die Analyse von Lernvorgängen im Gehirn einbeziehen. Im Rahmen des "Nationalen Netzwerks Computational Neuroscience" (Bernstein-Kooperation) fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Kooperationsprojekt in den kommenden drei Jahren mit insgesamt 750.000 Euro. Rund 275.000 Euro davon fließen an die Universität Jena.

In ihrem gemeinsamen Vorhaben werden die Neurowissenschaftler untersuchen, wie das Gehirn lernt, gesehene Szenen immer besser zu verarbeiten. "Unmittelbar nach der Geburt ist die Sehrinde des Gehirns noch nicht empfänglich für das Lernen durch visuelle Erfahrung", sagt Prof. Löwel. Erst ein bis zwei Wochen nach dem ersten Augenöffnen kann visuelle Erfahrung bewirken, dass die neuronalen Schaltkreise, die die Sehinformation in der Hirnrinde verarbeiten, umgebaut werden. "Wir wollen klären, warum die Fähigkeit zum Erfahrungslernen erst zu einem späteren Zeitpunkt eingeschaltet wird", so Prof. Löwel. Die Neurobiologin und ihre Kollegen vermuten, dass erst zu diesem Zeitpunkt die Kommunikation der Nervenzellen die erforderliche zeitliche Präzision erreicht. Um diese Vermutung zu prüfen, wollen die Forscher nun mathematische Modellierungen mit neuen Verfahren zur Charakterisierung der zeitlichen Präzision der Informationsverarbeitung einzelner Neurone kombinieren. Außerdem wollen sie die Sehleistung und Neuroplastizität messen.

Die Rolle der Probanden in den geplanten Untersuchungen übernehmen Labormäuse. Diese werden einem "Sehtest" unterworfen. "Dieser läuft ähnlich ab, wie ein Sehtest bei Menschen: Es wird ermittelt, wie klein die Details sein können, die gerade noch erkannt werden", erläutert Prof. Löwel. Bei den Mäusen wird dies mit Hilfe von Streifenmustern gemacht, die sich bewegen. Erkennen die Tiere die Muster, folgen sie ihnen mit dem Kopf. "Dabei werden sie mit einer Kamera beobachtet und so können wir ihr maximales Auflösungsvermögen im Verhaltenstest bestimmen", so Löwel.

Gleichzeitig schauen die Forscher den Mäusen beim Sehen ins Gehirn: Mit Hilfe eines speziellen bildgebenden Verfahrens, mit dem sich die Aktivität von Nervenzellen optisch ableiten lässt. Neben dem Labor von Prof. Löwel am Institut für Allgemeine Zoologie und Tierphysiologie der Jenaer Universität besitzen weltweit nur eine Handvoll Institute ein derartiges System, das Aktivitätsmuster des Gehirns mit sehr viel höherer Auflösung zeigt als z. B. ein Kernspintomograph.

Von den Untersuchungen erhoffen sich die Forscher neue Konzepte für die Diagnostik und Therapie von Störungen des zentralen Nervensystems.

Kontakt:
Prof. Dr. Siegrid Löwel
Institut für Allgemeine Zoologie und Tierphysiologie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Erbertstr. 1, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 949131
E-Mail: siegrid.loewel[at]uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Berichte zu: Neurobiologie Präzision Tierphysiologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Entzündungshemmende Birkeninhaltsstoffe nachhaltig nutzen
03.07.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Blick unter den Gletscher
12.06.2017 | Universität Bern

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten