Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Nervenzellen Geruchsreize unterscheiden

20.04.2010
Heidelberger Neurowissenschaftler weisen erstmals die Funktion hemmender Kommunikation nach / Veröffentlichung in "Neuron"

Ob verschiedene Gerüche schnell unterschieden werden können, hängt von bestimmten Synapsen im Gehirn ab, die die Nervenerregung hemmen.

Wissenschaftler um Professor Dr. Thomas Kuner am Institut für Anatomie und Zellbiologie der Medizinischen Fakultät Heidelberg und Dr. Andreas Schäfer am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung haben gezeigt, dass Mäuse, denen ein bestimmter Rezeptor im Riechhirn fehlt, ähnliche Gerüche schneller auseinander halten können, als Mäuse ohne genetische Manipulation. Dieses Verhalten ließ sich direkt auf Hemmschleifen zwischen benachbarten Nervenzellen zurückführen.

Die Entdeckung des Verschaltungsprinzips der "lateralen Hemmung" im Auge wurde vor 43 Jahren mit dem Nobelpreis an Haldan K. Hartline, George Wald und Ragnar Granit gewürdigt. Die Heidelberger Wissenschaftler haben das gleiche Prinzip jetzt erstmals für das Riechsystem, von der Ebene der Moleküle bis zum Verhalten, nachweisen können. Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden in der renommierten Zeitschrift "Neuron" veröffentlicht.

Geruchsstoffe binden in der Nasenschleimhaut an Rezeptoren der Riechzellen und lösen dort Nervensignale aus. Diese werden im sogenannten Riechkolben, einem Teil des Gehirns, weiterverarbeitet. In dem Nervennetzwerk findet die Umwandlung des ankommenden Signals in ein spezifisches elektrisches Muster statt, das an die Großhirnrinde und andere Hirnareale weitergeleitet und dort erkannt wird.

Lokale Hemmschleifen präzisieren Geruchserkennung

Professor Kuner und seine Mitarbeiter haben zum ersten Mal zeigen können, wie sich die neuronale Verarbeitung von Geruchsreizen direkt auf das Verhalten von Versuchstieren auswirkt. "Wir haben die Informationsverarbeitung im Riechkolben ganz spezifisch manipuliert und dann die Auswirkungen dieser genetischen Manipulation anhand der Reaktionszeit gemessen. So konnten wir nachweisen, dass die Versuchstiere aufgrund lokaler Hemmschleifen einander sehr ähnliche Duftstoffmischungen schneller, aber trotzdem zuverlässig unterscheiden können", erklärt Professor Kuner.

Die Hemmung über zwischengeschaltete Nervenzellen wirkt wie eine Art Filter, indem starke Reize verstärkt und schwache Reize weiter abgeschwächt werden. So wird die wesentliche Information besser erkennbar. Die Reaktionszeit bei den Versuchstieren wurde um etwa 50 ms verkürzt. Die Zeit, die die Versuchstiere zum Erlernen der verschiedenen Gerüche benötigten, und die Erinnerungsfähigkeit blieben dabei unbeeinflusst. Auch die Erkennung einfacher Duftstoffe veränderte sich nicht.

Die Wissenschaftler schleusten über eine virale Genfähre ein bestimmtes Enzym, die Cre-Rekombinase, direkt in die Nervenzellen des Riechkolbens junger Mäuse ein. Im Genom dieser Mäuse wurden über gentechnisch eingeführte Erkennungsstellen dieser Enzyme ein bestimmter Genabschnitt entfernt. Dies führte zur Ausschaltung eines Rezeptors auf den zwischengeschalteten Nervenzellen. Durch diese gezielte Manipulation wurden die Hemmschleifen besonders aktiv. Mit den sonst üblichen "Knock-out" Modellen, bei denen das Gen gleich im gesamten Körper ausgeschaltet wird, wäre die nachfolgende, selektive Verhaltensbeobachtung nicht möglich gewesen. In einer ausgeklügelten Versuchsanordnung mussten die Mäuse dann lernen, einfache und komplizierte, aus mehreren Duftstoffen zusammengesetzte Gerüche zu erkennen. Mit elektrophysiologischen Messungen, bildgebenden Verfahren und anatomischen Techniken wurde schließlich eine Verbindung vom Molekül zum Verhalten hergestellt.

Literatur:
NM Abraham, V Egger, DR Shimshek, R Renden, I Fukunaga, R Sprengel, PH Seeburg, M Klugmann, TW Margrie, AT Schaefer, T Kuner. Synaptic inhibition in the olfactory bulb accelerates odor discrimination in mice. Neuron, 2010, 65: 399-411

DOI 10.1016/j.neuron.2010.01.009

Weitere Informationen im Internet:
www.ana.uni-heidelberg.de/english/resarch-groups/medical-cell-biology/kuner-group.html
Ansprechpartner:
Professor Dr. Thomas Kuner
Institut für Anatomie und Zellbiologie
Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 307
69120 Heidelberg
Tel.: 06221 / 54 86 78
Fax: 06221 / 54 49 52
E-Mail: kuner@uni-heidelberg.de
Universitätsklinikum und Medizinische Fakultät Heidelberg
Krankenversorgung, Forschung und Lehre von internationalem Rang
Das Universitätsklinikum Heidelberg ist eines der größten und renommiertesten medizinischen Zentren in Deutschland; die Medizinische Fakultät der Universität Heidelberg zählt zu den international bedeutsamen biomedizinischen Forschungseinrichtungen in Europa. Gemeinsames Ziel ist die Entwicklung neuer Therapien und ihre rasche Umsetzung für den Patienten. Klinikum und Fakultät beschäftigen rund 7.600 Mitarbeiter und sind aktiv in Ausbildung und Qualifizierung. In mehr als 40 Kliniken und Fachabteilungen mit ca. 2.000 Betten werden jährlich rund 550.000 Patienten ambulant und stationär behandelt. Derzeit studieren ca. 3.400 angehende Ärzte in Heidelberg; das Heidelberger Curriculum Medicinale (HeiCuMed) steht an der Spitze der medizinischen Ausbildungsgänge in Deutschland.
Bei Rückfragen von Journalisten:
Dr. Annette Tuffs
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit des Universitätsklinikums Heidelberg
und der Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 672
69120 Heidelberg
Tel.: 06221 / 56 45 36
Fax: 06221 / 56 45 44
E-Mail: annette.tuffs(at)med.uni-heidelberg.de

Dr. Annette Tuffs | idw
Weitere Informationen:
http://www.klinikum.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Sind Epilepsie-Patienten wetterfühlig?
23.05.2017 | Universitätsklinikum Jena

nachricht Dual-Layer Spektral-CT: Bessere Therapieplanung beim Bauchspeicheldrüsenkrebs
18.05.2017 | Deutsche Röntgengesellschaft e.V.

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: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen

23.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Krebs erregende Substanzen aus Benzinmotoren

24.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wasserqualität von Flüssen: Zusätzliche Reinigungsstufen in Kläranlagen lohnen sich

24.05.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Orientierungslauf im Mikrokosmos

24.05.2017 | Physik Astronomie