Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Erkenntnisse zur "Verdrahtung" des Gehirns

07.08.2006
Die Wissenschaftler Claus Hilgetag, Professor of Neuroscience an der International University Bremen (IUB) und Marcus Kaiser, Academic Fellow an der University of Newcastle upon Tyne (UK), haben neue Erkenntnisse über die Organisation des Gehirns gewonnen.

Den Wissenschaftlern gelang der Nachweis, dass lange Nervenfaserverbindungen für die Gehirnfunktion ebenso unerlässlich sind wie kurze Verbindungen. Langfristig können diese Erkenntnisse die Diagnose und Behandlung von Erkrankungen wie Alzheimer oder Autismus erleichtern.

Nach der bisherigen Theorie ist die Effizienz des Nervensystems auf möglichst kurze Verbindungen zwischen Nervenzellen zurückzuführen. Kaiser und Hilgetag kommen in ihrer Studie zu neuen Erkenntnissen: lange Verbindungen sind für eine effiziente Gehirnfunktion teilweise sogar besser. Die Studie ist in der aktuellen Ausgabe von PLoS Computational Biology ("Nonoptimal Component Placement, but Short Processing Paths, due to Long-Distance Projections in Neural Systems", Volume 2 | Issue 7 | JULY 2006) veröffentlicht. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pcbi.0020095

Die Untersuchung basiert auf umfangreichen Analysen quantitativer neuro-anatomischer Daten von Primaten- und Wurmgehirnen. Meist werden in der Gehirnforschung Primatengehirne untersucht, wegen ihrer evolutionären Vergleichbarkeit mit dem menschlichen Gehirn. Die vorliegende umfassende Studie bezieht auch das Nervensystem eines wirbellosen Tieres ein. Die Forscher demonstrieren, dass viele kurze hintereinandergeschaltete Nervenfasern gegenüber längeren Fasern in Bezug auf Effizienz und Zuverlässigkeit in der Informationsübertragung im Nachteil sind.

... mehr zu:
»Autismus »Nervenfaser »Nervensystem

Marcus Kaiser erklärt das Prinzip: "Es ist wie beim Zugfahren, mit einer Direktverbindung kommt man schneller an. Häufiges Umsteigen verlängert die Reise, und es besteht die Gefahr, einen Anschluss zu verpassen. Dasselbe gilt im Gehirn." Gehirnscans von Alzheimerpatienten und Autisten zeigen beispielsweise einen deutlichen Mangel an weitreichenden funktionellen Interaktionen.

In langwierigen Computerrechnungen wurde der weltweit umfangreichste Datenbestand zur Länge von Nervenfasern und neuronalen Verbindungen (Axonen) im Primatengehirn und im Nervensystem des Wurms Caenorhabditis elegans untersucht. Überprüft wurde, wie weit sich die Gesamtlänge vorhandener Nervenverbindungen durch eine Reorganisation verringern ließe. Dazu führte ein Programm Milliarden Rechenschritte aus, in denen potenzielle Neuanordnungen der verbundenen neuronalen Komponenten überprüft wurden. Es zeigte sich, dass aufgrund der überraschend großen Anzahl langer Nervenfasern eine bis zu 50 prozentige Verkürzung der neuronalen Verdrahtung möglich wäre.

"Im Allgemeinen wird das Gehirn mit einem Computer verglichen, dessen optimale Wirksamkeit durch eine Vielzahl kurzer Verbindungen zwischen den Nervenzellen bestimmt wird. Unsere Forschung zeigt jedoch, das die Kombination unterschiedlicher Verbindungslängen zwischen den neuronalen Komponenten wichtig ist," erklärt Claus Hilgetag. Diese Beobachtung bestätigt auch eine Vermutung, die der Computerpionier John von Neumann bereits vor 50 Jahren zur Arbeitsweise des Gehirns aufgestellt hat.

Langfristig können diese Erkenntnisse bei der Diagnose und Behandlung von neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer oder Autismus helfen, bei denen funktionelle Interaktionen im Gehirn gestört sind.

Fragen zur Studie beantworten:
Prof. Claus C. Hilgetag, PhD
International University Bremen
E-Mail: c.hilgetag@iu-bremen.de
Tel. (0421) 200 3542
Dr. Marcus Kaiser, PhD
Newcastle University
E-Mail: m.kaiser@ncl.ac.uk
Tel.: +44 191 222 8161

Dagmar Becker | International University Bremen
Weitere Informationen:
http://www.iu-bremen.de/

Weitere Berichte zu: Autismus Nervenfaser Nervensystem

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Berner Forschende entdecken Schlaf-Wach-Schaltzentrale im Hirn
11.06.2018 | Universität Bern

nachricht Malaria: Kooperierende Antikörper verbessern Immunreaktion
08.06.2018 | Deutsches Krebsforschungszentrum

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: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

Meteoriteneinschläge und Spektralfarben: HITS bei Explore Science 2018

11.06.2018 | Veranstaltungen

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

EMAG auf der AMB: Hochproduktive Lösungen für die vernetzte Automotive-Produktion

15.06.2018 | Messenachrichten

AchemAsia 2019 in Shanghai

15.06.2018 | Messenachrichten

Dem Fettfinger zu Leibe rücken: Neuer Nanolack soll Antifingerprint-Oberflächen schaffen

15.06.2018 | Materialwissenschaften

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