Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ordnung im Dschungel der Hirnrindenstruktur

30.03.2012
Jülicher Hirnforscher in der heutigen Ausgabe von "Science"

Rund 20 Milliarden Nervenzellen arbeiten über Synapsen, Transmitter, Rezeptoren und Faserstränge in etwa 200 verschiedenen Regionen der Großhirnrinde zusammen. Täglich werden neue Details bekannt.

Doch nur die Entdeckung grundsätzlicher Regeln im Dschungel der Hirnstruktur kann einen Weg zum Verständnis dieser unvorstellbar komplexen Organisation eröffnen. Wie die Jülicher Neurowissenschaftler Prof. Katrin Amunts und Prof. Karl Zilles in der heutigen Ausgabe des "Science"-Magazins ausführen, unterstützen aktuelle Forschungsergebnisse die Theorie einer geometrisch geordneten und hierarchisch arbeitenden "Schaltzentrale".

In ihrem Perspektivpapier zeigen Katrin Amunts und Karl Zilles, dass neueste Forschungsarbeiten - so unterschiedlich deren Ansätze auch sind - Gesetzmäßigkeiten in der Organisation der Hirnrinde und der darunter liegenden weißen Substanz belegen. Der Wissenschaftler Chi-Hua Chen von der University of San Diego, USA, und seine Kollegen fanden heraus, dass die zahlreichen Hirnrindenregionen des Menschen topographischen Regeln folgen, die auf einer genetisch bedingten, hierarchischen Organisation beruhen. Van J. Wedeen von der Harvard Medical School in Charlestown, USA, und seine Kollegen konnten hinter dem scheinbar chaotischen Verlauf von Fasersträngen in der weißen Substanz des Gehirns mit Hilfe eines mathematischen Modells eine unerwartet geordnete Geometrie erkennen: Faserstränge bilden orthogonale Systeme, was mit den Wachstumsrichtungen während der Embryonalentwicklung erklärt wird.

Für die Jülicher Neurowissenschaftler sind diese Ergebnisse ein weiterer Beleg für die These hierarchischer und geometrisch geordneter Organisationsprinzipien der Hirnstruktur: "Diese Forschungsarbeiten sowie unsere eigenen Ergebnisse zur räumlich geordneten Zell- und Rezeptor-Architektur der Hirnrinde lassen Regeln erkennen, die den Prinzipien der Hirnevolution und der individuellen Hirnentwicklung entsprechen", erläutert Karl Zilles. Auf Basis der neuen Forschungsergebnisse lässt sich ein realistisches Modell des menschlichen Gehirns weiterentwickeln, das biologischen und mathematischen Organisationsprinzipien folgt und die molekularen und zellulären Details in dreidimensionalen Hirnkarten erfasst. "So können die Algorithmen zur Berechnung der die Hirnregionen verbindenden Faserbahnen vereinfacht und die normale oder durch Erkrankungen veränderte Hirnstruktur und -funktion besser verstanden werden", erklärt Katrin Amunts. Die Jülicher Neurowissenschaftler arbeiten seit über zehn Jahren gemeinsam an einem dreidimensionalen Hirnmodell auf der Basis von strukturellen, funktionellen, genetischen und molekularen Daten.

Originalarbeiten:
Van J. Wedeen, Douglas L. Rosene, Ruopeng Wang, Guangping Dai, Farzad Mortazavi, Patric Hagmann, Jon H. Kaas, Wen-Yih I. Tseng,The Geometric Structure of the Brain Fiber Pathways, Science Vol. 335, p. 1628

DOI: 10.1126/science.1215280

Chi-Hua Chen, E. D. Gutierrez, Wes Thompson, Matthew S. Panizzon, Terry L.
Jernigan, Lisa T. Eyler, Christine Fennema-Notestine, Amy J. Jak, Michael C.
Neale, Carol E. Franz, Michael J. Lyons, Michael D. Grant, Bruce Fischl, Larry J. Seidman, Ming T. Tsuang, William S. Kremen, Anders M. Dale, Hierarchical Genetic Organization of Human Cortical Surface Area, Science Vol. 335, p. 1634

DOI: 10.1126/science.1215330

Karl Zilles and Katrin Amunts, Segregation and Wiring in the Brain, Science Vol. 335, p. 1582

DOI: 10.1126/science.1221366

Ansprechpartner:
Prof. Katrin Amunts, Tel.: 02461 61-4300, Mail: k.amunts@fz-juelich.de
Prof. Karl Zilles, Tel.: 02461 61-6443, Mail: k.zilles@fz-juelich.de
Pressekontakt:
Dr. Barbara Schunk, Tel.: 02461 61-8031, Mail: b.schunk@fz-juelich.de Erhard Zeiss, Tel.: 02461 61-1841, Mail: e.zeiss@fz-juelich.de
Das Forschungszentrum Jülich...
... betreibt interdisziplinäre Spitzenforschung, stellt sich drängenden Fragen der Gegenwart und entwickelt gleichzeitig Schlüsseltechnologien für morgen. Hierbei konzentriert sich die Forschung auf die Bereiche Gesundheit, Energie und Umwelt sowie Informationstechnologie. Einzigartige Expertise und Infrastruktur in der Physik, den Materialwissenschaften, der Nanotechnologie und im Supercomputing prägen die Zusammenarbeit der Forscherinnen und Forscher. Mit rund 4 700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern gehört Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, zu den großen Forschungszentren Europas.

Dr. Barbara Schunk | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Tollwutviren zeigen Verschaltungen im gläsernen Gehirn
19.01.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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

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: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie