Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eingebettete Nervenzellen als Schlüssel zum Gehirn

24.07.2013
Freiburger Wissenschaftler präsentieren eine neue Sichtweise auf menschliche Hirnfunktionen

Komplexe Systeme wie das Großhirn der Säugetiere verstehen: Dr. Arvind Kumar und seine Kollegen vom Bernstein Center und dem Exzellenzcluster BrainLinks-BrainTools der Universität Freiburg präsentieren eine neue Sicht auf die Funktionsweise des Gehirns.


In einem Netzwerk aus fünf Elementen müssen bereits 52 Kombinationen (umkreisende Symbole) einzeln getestet werden, um die Rolle jedes Elements zu bestimmen. In den meisten Fällen ist dieser Ansatz für die Hirnforschung unbrauchbar.
Bild: Grah/BrainLinks-BrainTools, Symbole: Mate2code, Creative Commons

Ein Großteil der Hirnforschung folgt seit Jahrzehnten einem traditionellen Ansatz: Ein Gehirnareal wird in seiner Aktivität gehemmt oder aktiviert, die resultierenden Effekte in anderen Regionen – oder im gesamten Organ – werden gemessen. Obwohl diese Methode sehr erfolgreich ist, wenn es um die Signalverarbeitung zwischen Sinnesorganen und Gehirn geht, halten Freiburger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sie für die Untersuchung anderer Hirnbereiche für zu simpel. Die Ergebnisse des Forschungsteams sind in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Trends in Neuroscience“ erschienen.

„Der traditionelle Ansatz reduziert die Komplexität des Gehirns, indem Wissenschaftler das Organ für die Untersuchung relativ willkürlich in Untereinheiten einteilen“, sagt Kumar. Diese Herangehensweise funktioniere aber nur, wenn Informationen zwischen diesen Untereinheiten nur in eine Richtung weitergeleitet würden.

Im Gehirn sei dies jedoch nicht der Fall, da es aus einem komplexen Netzwerk von Unternetzwerken besteht, die viele Rückkopplungen enthalten. Allein für ein Netzwerk aus zehn Einheiten müssten Forscherinnen und Forscher mehr als einhunderttausend Experimente machen, um die genaue Rolle jeder Einheit zu bestimmen – ein Aufwand, der schlicht unmöglich sei.

„Vielleicht ist die wichtigste Frage bei der Erforschung des Gehirns nicht, wie eine Region die Aktivität anderer Regionen beeinflusst, sondern vielmehr, wie die Nervenzellen von einem Aktivitätszustand in einen anderen wechseln“, stellt Kumar fest. Dazu führen die Wissenschaftler eine neue Eigenschaft von Nervenzellen ins Feld: die Einbettung. Damit ist gemeint, wie groß die Rolle einer Nervenzelle im umgebenden Netzwerk ist.

Die Kenngröße vereint Informationen darüber, woher eine Nervenzelle Reize erhält, wohin sie diese weiterleitet und wie sehr diese Zelle das gesamte Netzwerk beeinflusst. Die Wissenschaftler verbinden diese Idee mit der Erkenntnis, dass schon wenige Elemente das Gesamtverhalten eines Netzwerks bestimmen können. Konzentriere sich die Forschung auf solche „führenden Nervenzellen“, könne schon die Beeinflussung weniger Zellen neue Erkenntnisse über die Dynamik des gesamten Netzwerks liefern. Hiervon erhofft sich das Freiburger Team neue Perspektiven – nicht nur für das Verständnis des Gehirns und seiner Funktionen, sondern auch seiner Erkrankungen.

Originalveröffentlichung:
Arvind Kumar, Ioannis Vlachos, Ad Aertsen, Clemens Boucsein (2013) Challenges of understanding brain function by selective modulation of neuronal subpopulations. Trends in Neuroscience, http://dx.doi.org/10.1016/j.tins.2013.06.005
Kontakt:
Dr. Gunnar Grah
Wissenschaftskommunikator BrainLinks-BrainTools
Tel.: 0761/203-67722
Fax: 0761/203-9559
E-Mail: grah@brainlinks-braintools.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | Uni Freiburg im Breisgau
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de
http://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2013/pm.2013-07-24.208-en?set_language=en

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Sicher und gesund arbeiten mit Datenbrillen
13.01.2017 | Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin

nachricht Vorhersage entlastet das Gehirn
13.01.2017 | Philipps-Universität Marburg

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: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das menschliche Hirn wächst länger und funktionsspezifischer als gedacht

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio

18.01.2017 | Verkehr Logistik