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 Placebo-Effekt hilft nach Herzoperationen
11.01.2017 | Philipps-Universität Marburg

nachricht Innovation: Optische Technologien verändern die Welt
01.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau