Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neurowissenschaften - Synapsen mit perfekter Choreographie

10.04.2013
Erfahrungen verändern Synapsen, die Verbindungen zwischen Nervenzellen. Dies ist die Grundlage von Lernen und Gedächtnis. Eine neue Studie weist erstmals nach, dass langfristige Veränderungen auf den beiden Seiten einer Synapse perfekt aufeinander abgestimmt sind.

Die Reizübertragung im Nervensystem funktioniert über spezielle Kontaktstellen zwischen den Nervenzellen, den Synapsen. Dort veranlasst ein elektrischer Impuls der präsynaptischen Nervenzelle – also derjenigen, von der der Reiz ankommt – das Freisetzen bestimmter Botenstoffe.

Diese diffundieren durch einen winzigen Spalt zur gegenüberliegenden – postsynaptischen – Nervenzelle und bewirken dort die Öffnung von Ionenkanälen. Dadurch fließt elektrischer Strom und der Reiz wird weitergeleitet.

Die Stärke der Reizübertragung hängt vom Vorrat an Botenstoffen ab, von deren Freisetzungswahrscheinlichkeit und von der Höhe des in der postsynaptischen Zelle ausgelösten elektrischen Signals. Die Veränderlichkeit dieser Eigenschaften – die sogenannte synaptische Plastizität – ist Grundlage ständiger Umstrukturierungen im Gehirn, ohne die Gedächtnis und Lernen nicht möglich wären. „Aufgrund indirekter Messungen bestand schon länger die Hypothese, dass sich dabei prä- und postsynaptische Veränderungen im Lauf der Zeit angleichen, also ein größerer Vorrat an Botenstoffen auf der einen Seite langfristig auch mit einer größeren Andockstelle auf der anderen Seite und damit einem größeren Stromfluss einhergeht“, sagt Professor Andreas Herz, LMU-Neurobiologe und Sprecher des Bernstein Zentrums für Computational Neuroscience.

Allerdings konnten diese langsamen Veränderungen noch nie direkt nachgewiesen werden – bis jetzt: „Der Durchbruch wurde erzielt, als wir ein von mir neu entwickeltes Analyseverfahren zur Bestimmung synaptischer Eigenschaften auf Daten anwendeten, die Schweizer Kollegen vor und nach zwölfstündigen Phasen neuronaler Aktivität gewonnen hatten“, freut sich Dr. Alex Loebel, Wissenschaftler in Herz' Gruppe und Erstautor der neuen Studie. Dabei gelang den Wissenschaftlern nicht nur der Nachweis, dass die Hypothese korrekt ist: „Zu unserer großen Überraschung passen sich prä- und post-synaptische Veränderungen selbst bei zehnfacher Vergrößerung oder Verkleinerung auf wundersame Weise exakt aneinander an“, sagt Loebel.

Auf langen Zeitskalen scheint synaptische Plastizität damit als ein Ein- oder Ausbau elementarer Bausteine erklärbar zu sein, die über den synaptischen Spalt hinweg operieren. „Mit diesem Erfolg konnten wir einen wichtigen Beitrag für das Verständnis der neuronalen Grundlagen von Lernen und Gedächtnis liefern“, sagt Loebel, „aber noch sind viele Fragen offen“. Wie die beiden durch eine Synapse verbundenen Zellen miteinander kommunizieren, um sich so fein abzustimmen, welche molekularen Signalwege hierfür nötig sind, und was die beobachteten Änderungen initiiert, sind dabei nur einige der Punkte, die die Wissenschaftler weiter aufklären möchten. göd

Publikation:
Matched Pre- and Post-Synaptic Changes Underlie Synaptic Plasticity Over Long Time Scales
Alex Loebel , Jean-Vincent Le Bé , Magnus JE Richardson , Henry Markram , Andreas VM Herz
Journal of Neuroscience, in press (2013)
doi: 10.1523/JNEUROSCI.3740-12.2013

Kontakt:
Dr. Alex Loebel
Faculty of Biology and Bernstein Center for Computational Neuroscience
Phone: +49 (0) 89 / 2180 – 74820
E-Mail: alex.loebel@gmail.com

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Konfetti im Gehirn: Steuerung wichtiger Immunzellen bei Hirnkrankheiten geklärt
24.04.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

nachricht Stammzell-Transplantation: Aktivierung von Signalwegen schützt vor gefährlicher Immunreaktion
20.04.2017 | Technische Universität München

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: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für Netzleittechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact beteiligt sich an Berliner Start-up Unternehmen für Energiemanagement

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für industrielle Kommunikationstechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung