Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gehirn ist zum Zeitpunkt der Geburt keine Tabula rasa

05.12.2005


Mainzer Physiologen entdecken frühe Kopplung von Nervenzellen in der Großhirnrinde


Die Nervenzellen der Großhirnrinde schließen sich bereits vor der Geburt zu Netzwerken zusammen und tauschen Informationen aus. Eine Arbeitsgruppe um Univ.-Prof. Dr. Heiko J. Luhmann vom Institut für Physiologie und Pathophysiologie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz konnte zeigen, dass sich die Nervenzellen früher als bisher vermutet in Säulenform anordnen und dass sie sich über elektrische Aktivität selbst organisieren. Die Arbeiten der Mainzer Wissenschaftler zur frühen Selbstorganisation der Großhirnrinde werden von Nature publiziert und vorab in einer Online-Version veröffentlicht (http://dx.doi.org/10.1038/nature04264). Sie wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem MAIFOR-Programm des Fachbereichs Medizin finanziell unterstützt.

Luhmann und seine Mitarbeiter Dr. Erwan Dupont, Dr. Werner Kilb, Dr. Ileana Hanganu und Dipl.-Biologin Silke Hirsch haben die Entstehung unreifer neuronaler Netzwerke an Hirnschnittpräparaten von neugeborenen Mäusen untersucht. Sie stellten fest, dass sich 20 bis 50 Nervenzellen durch oszillierende elektrische Aktivität säulenförmig aneinander koppeln. Derartige Säulen, Kolumnen genannt, stellen in der Großhirnrinde aller Säugetiere, auch des Menschen, das Grundprinzip der neuronalen Informationsverarbeitung dar. Sinnesreize aus der Umwelt werden in diesen Kolumnen seriell, d.h. der Reihe nach, verarbeitet. Horizontale Verknüpfungen zwischen benachbarten Kolumnen ermöglichen eine gleichzeitige Parallelverarbeitung. "Durch diese frühe Verbindung der Nervenzellen ist das Gehirn zum Zeitpunkt der Geburt schon darauf vorbereitet, neue Sinnesreize aufzunehmen und zu verarbeiten", erläutert Luhmann.


Lange Zeit wurde angenommen, dass kortikale Kolumnen erst nach der Geburt entstehen und dann während sogenannter kritischer Perioden erfahrungsabhängig, d.h. durch frühe Sinneseindrücke und Lernprozesse, verändert werden. Die in Mainz erhobenen Daten zeigen jedoch, dass sich diese Module in der Großhirnrinde bereits sehr früh ausbilden und dass sie sich durch elektrische Aktivität selbst organisieren. Dabei erfolgt die frühe Kopplung von Nervenzellen in einer kortikalen Kolumne nicht wie erwartet über chemische Verbindungen, sondern über elektrische Synapsen, also direkte Zellkontakte in Form von gap junctions. Durch feine Poren in der Zellmembran können dabei zwischen zwei ganz nah beieinander liegenden Zellen Ionen wandern, es fließt also elektrischer Strom. Das Gehirn tauscht diese Form der Informationsvermittlung schon sehr schnell nach der Geburt gegen die herkömmlichen chemischen Übertragungsprozesse aus.

Da die Entwicklungsprozesse im Gehirn neugeborener Mäuse mit denen des Menschen vor der Geburt vergleichbar sind, gehen die Mainzer Neurowissenschaftler davon aus, dass beim Menschen vermutlich ähnliche Selbstorganisationsprozesse bereits vor der Geburt auftreten. Nun können diese gap junctions, also die Verbindungen, über die elektrische Signale direkt ausgetauscht werden, durch eine Vielzahl von Substanzen beeinflusst werden. Die neuen Befunde lassen daher vermuten, dass die neuronalen Selbstorganisationsprozesse beim ungeborenen Baby beispielsweise durch Narkosemittel oder Drogenmissbrauch der Mutter während der Schwangerschaft verändert werden. In Zukunft möchte die Arbeitsgruppe von Luhmann genau dieser Frage nachgehen.

Kontakt und Informationen:
Univ.-Prof. Dr. Heiko J. Luhmann
Institut für Physiologie und Pathophysiologie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Tel. 06131 39-26070
E-Mail: luhmann@uni-mainz.de

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-mainz.de
http://dx.doi.org/10.1038/nature04264

Weitere Berichte zu: Großhirnrinde Nervenzelle Selbstorganisationsprozess

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Kokosöl verlängert Leben bei peroxisomalen Störungen
20.06.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Überdosis Calcium
19.06.2018 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Im Focus: Revolution der Rohre

Forscher*innen des Instituts für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg lassen Rohrleitungen, Schläuchen oder Behältern in Zukunft regelrecht Ohren wachsen. Sie entwickelten ein innovatives akustisches Messverfahren, um Ablagerungen in Rohren frühzeitig zu erkennen.

Rückstände in Abflussleitungen führen meist zu unerfreulichen Folgen. Ein besonderes Gefährdungspotential birgt der Biofilm – eine Schleimschicht, in der...

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Der “Stein von Rosetta” für aktive Galaxienkerne entschlüsselt

21.06.2018 | Physik Astronomie

Schneller und sicherer Fliegen

21.06.2018 | Informationstechnologie

Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

21.06.2018 | Innovative Produkte

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics