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 Neuer Ansatz zur Therapie der diabetischen Nephropathie
19.09.2017 | Universitätsklinikum Magdeburg

nachricht Ein neuer Ansatz bei Hyperinsulinismus
18.09.2017 | Schweizerischer Nationalfonds SNF

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: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Im Focus: Quantensensoren entschlüsseln magnetische Ordnung in neuartigem Halbleitermaterial

Physiker konnte erstmals eine spiralförmige magnetische Ordnung in einem multiferroischen Material abbilden. Diese gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Der Nachweis gelang den Forschern mit selbst entwickelten Quantensensoren, die elektromagnetische Felder im Nanometerbereich analysieren können und an der Universität Basel entwickelt wurden. Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel sowie der Universität Montpellier und Forschern der Universität Paris-Saclay wurden in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.

Multiferroika sind Materialien, die gleichzeitig auf elektrische wie auch auf magnetische Felder reagieren. Die beiden Eigenschaften kommen für gewöhnlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungen

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungen

Zwei Grad wärmer – und dann?

19.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zentraler Schalter der Immunabwehr gefunden

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Materialchemie für Hochleistungsbatterien

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie