Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Würfelt die Natur beim Nervenwachstum?

23.03.2006


Untersuchungen Leipziger Physiker um Prof. Dr. Josef Käs zeigen: Wachstumsverhalten von Neuriten wird durch den Zufall bestimmt. Nervenzellen nutzen störendes Rauschen zur Signalverstärkung.


Eine gefärbte Nervenzelle. Rechts unten der vergrößerte Ausschnitt wurde näher untersucht



Einer der wichtigsten Schritte in der Entwicklung einer befruchteten Eizelle zum fertigen Menschen ist die richtige und verlässliche Vernetzung des zentralen Nervensystems. "Daher scheint es geradezu unerlässlich dass die Natur bei diesem entscheidenden Schritt jeden zufälligen und unkontrollierten Prozess ausschließen müsste.", meint Prof. Dr. Josef Käs, Leiter der Abteilung Physik der weichen Materie am Institut für Experimentelle Physik I der Universität Leipzig. "Um hier zu verlässlichen Aussagen zu kommen, untersuchten wir das Wachstumsverhalten von Neuriten."

... mehr zu:
»Physik »Rauschen


Von besonderem Interesse war dabei, wie die Natur ein System erschaffen kann, das nicht von zufälligen Fluktuationen und Rauschen beeinträchtigt wird. Denn je kleiner ein Teilchen ist, umso stärker wird es vom so genannten thermischen Rauschen beeinflusst, auch bekannt als Brown’sche Bewegung. Sie kommt zustande durch Atome und Moleküle, die sich ständig und unkontrolliert anstoßen, also gewissermaßen herumgewürfelt werden.

"Zunächst stellten wir fest, dass auch eine sich fortbewegende Nervenzelle solch zufällige Fluktuationen erfährt", erklärt Timo Betz, Physiker aus der Arbeitsgruppe um Prof. Käs. "Dann konnten wir mit Hilfe der Theorie stochastischer Systeme die Stärke des Rauschens bestimmen." Es zeigte sich, dass Nervenzellen nicht nur mit diesem scheinbar störenden Rauschen umgehen, sondern es vermutlich sogar gezielt modifizieren können. "Der mögliche Sinn einer solchen Modifikation könnte darin liegen, Rauschen gezielt zu nutzen, um die schwachen Signale, welche die Zellen zu ihrem Ziel leiten, zu verstärken.", so Betz. Das System wird damit robuster und weniger anfällig gegen Störungen.

In der Natur werden ähnliche Systeme beispielsweise beim Hörsinn genutzt. Hier wird die richtige Stärke eines Rauschen zur Signal-, d.h. Tonverstärkung genutzt. "Auch wenn es der Intuition zu widersprechen scheint, nutzt die Natur also den Zufall. Quasi durch Würfeln schafft sie einen Mechanismus, der das Hören bzw. in unserem Fall, das Detektieren von Wachstumssignalen besser möglich macht als ein kontrolliertes System.", erläutert Betz weiter.

Die Leipziger Physiker veröffentlichten ihre Entdeckung jetzt in den Physical Review Letters.

weitere Informationen:
Prof. Dr. Josef A. Käs
Telefon: 0341 97-32470
E-Mail: jkaes@physik.uni-leipzig.de

Dr. Bärbel Adams | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de/~pwm
http://www.uni-leipzig.de

Weitere Berichte zu: Physik Rauschen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neue Harmonien in der Optoelektronik
21.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen
20.07.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten