Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie viele Neurone braucht eine Empfindung?

20.12.2007
Wissenschaftler aus Berlin haben gezeigt, dass bereits die Aktivität eines einzelnen Neurons bewusst wahrgenommen werden kann.

Etwa zwei Millionen Neurone enthält die somatosensorische Hirnrinde (Kortex) der Ratte - die Region des Gehirns, die taktile Wahrnehmungen verarbeitet. Dass trotz dieser enormen Vielzahl die Aktivität eines einzigen Neurons eine Sinnesempfindung erzeugen kann, haben Arthur Houweling und Michael Brecht von der Humboldt Universität und dem Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience Berlin nun herausgefunden.

"Angesichts der großen Zahl von Neuronen im Kortex war man bisher meist davon ausgegangen, dass erst das Zusammenspiel großer Gruppen von Neuronen eine bewusste Wahrnehmung erzeugen kann. Wir zeigen, dass die Aktivität einzelner Neurone sehr viel bedeutungsvoller ist als bisher angenommen", erklärt Brecht seine Ergebnisse. Die Forschungsarbeit wird am 19. Dezember in der renommierten Fachzeitschrift Nature online publiziert.

Sehen, hören, tasten - jeder Sinneseindruck wird im Gehirn verarbeitet und lässt sich darauf zurückführen, dass Nervenzellen elektrische Impulse aussenden. Noch ist allerdings wenig darüber bekannt, nach welchem Prinzip eine solche neuronale Informationskodierung funktioniert. Sind jeweils ganze Populationen von Neuronen an jedem Verarbeitungsschritt beteiligt, so dass kleine Fehler einzelner Zellen ausgeglichen werden? Oder sind es nur wenige Neurone, die dann entsprechend sehr genau arbeiten müssen? Dass die Aktivität einzelner Neurone ausreicht, um ein Tasthaar einer Ratte um einen Winkel von wenigen Grad zu bewegen, hat Brecht bereits im Jahre 2004 gezeigt. Ob einzelne Neurone bei der Wahrnehmung eine ähnlich zentrale Rolle spielen, ist nun die nächste Frage, der er sich in seiner aktuellen Studie gewidmet hat.

... mehr zu:
»Kortex »Neuron »Ratte »Wahrnehmung

Es ist bereits bekannt, dass die Anregung größerer Gruppen von Neuronen im somatosensorischen Kortex von Menschen einen taktilen Sinneseindruck hervorruft und auch Tiere reagieren auf eine solche Stimulation. Die Wissenschaftler um Brecht reizten nun einzelne Neurone, die am Tastsinn der Ratte beteiligt sind, mit winzigen Strömen im Bereich einiger Nanoampere, die jeweils circa 15 neuronale Impulse hervorriefen. Die Wahrnehmung der Ratte überprüften die Wissenschaftler mit Hilfe eines Verhaltenstests - die Ratten waren darauf trainiert, mit einer Leckbewegung auf Berührungsempfinden zu antworten. So konnten die Wissenschaftler zeigen, dass diese wenigen Impulse eines einzigen Neurons von der Ratte bemerkt werden können.

Das heißt jedoch nicht, dass die Aktivität eines jeden Neurons ins Bewusstsein gelangt - damit wäre das Gehirn überfordert. Wie gut die Ratte auf die erhöhte Aktivität eines Neurons reagiert, und ob sie diese überhaupt wahrnimmt, hängt von verschiedenen Faktoren ab - zum einen vom Neuronentyp und zum anderen von der Ansprechschwelle nachgeschalteter Neurone, die das Signal weiterleiten. Dennoch zeigen die Experimente deutlich, dass das Gehirn weit weniger redundant arbeitet, als bisher gedacht. "Wir gehen davon aus, dass die neuronale Aktivität im Kortex wesentlich niedriger ist, als bisher angenommen. Der Kortex funktioniert sehr präzise und eine Empfindung kommt zumindest nicht in allen Fällen erst durch das Mitteln großer Populationen von Zellen zustande ", so Brecht.

Originalveröffentlichung:
Arthur R. Houweling und Michael Brecht (2007). Behavioural report of single neuron stimulation in somatosensory cortex. Nature, online publiziert am 19. Dez 2007, doi:10.1038/nature06447
Kontakt:
Prof. Dr. Michael Brecht
tel.: (0)30/2093-6772
Email: michael.brecht(at)bccn-berlin.de
Die Bernstein Zentren für Computational Neuroscience in Berlin, Freiburg, Göttingen und München werden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Um die komplexe Struktur des Gehirns zu erforschen, verbindet die Computational Neuroscience Experiment, Computersimulation und Theoriebildung.

Katrin Weigmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.activetouch.de/
http://www.bernstein-zentren.de
http://www.hu-berlin.de/

Weitere Berichte zu: Kortex Neuron Ratte Wahrnehmung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ulmer Forscher beobachten Genomaktivierung "live" im Fischembryo
18.12.2018 | Universität Ulm

nachricht Einheitliche Qualitätsstandards für die Virenforschung
18.12.2018 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wie Bakterien ein Antibiotikum ausschalten

Forscher des HZI und HIPS haben entdeckt, dass resistente Bakterien den Wirkstoff Albicidin mithilfe eines massenhaft gebildeten Proteins einfangen und inaktivieren

Gegen die immer häufiger auftauchenden multiresistenten Keime verlieren gängige Antibiotika zunehmend ihre Wirkung. Viele Bakterien haben natürlicherweise...

Im Focus: How bacteria turn off an antibiotic

Researchers from the HZI and the HIPS discovered that resistant bacteria scavenge and inactivate the agent albicidin using a protein, which they produce in large amounts

Many common antibiotics are increasingly losing their effectiveness against multi-resistant pathogens, which are becoming ever more prevalent. Bacteria use...

Im Focus: Wenn sich Atome zu nahe kommen

„Dass ich erkenne, was die Welt im Innersten zusammenhält“ - dieses Faust’sche Streben ist durch die Rasterkraftmikroskopie möglich geworden. Bei dieser Mikroskopiemethode wird eine Oberfläche durch mechanisches Abtasten abgebildet. Der Abtastsensor besteht aus einem Federbalken mit einer atomar scharfen Spitze. Der Federbalken wird in eine Schwingung mit konstanter Amplitude versetzt und Frequenzänderungen der Schwingung erlauben es, kleinste Kräfte im Piko-Newtonbereich zu messen. Ein Newton beträgt zum Beispiel die Gewichtskraft einer Tafel Schokolade, und ein Piko-Newton ist ein Millionstel eines Millionstels eines Newtons.

Da die Kräfte nicht direkt gemessen werden können, sondern durch die sogenannte Kraftspektroskopie über den Umweg einer Frequenzverschiebung bestimmt werden,...

Im Focus: Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen

Forschende der Universität Basel berichten von einer neuen Methode, bei der sich der Aggregatzustand weniger Atome oder Moleküle innerhalb eines Netzwerks gezielt steuern lässt. Sie basiert auf der spontanen Selbstorganisation von Molekülen zu ausgedehnten Netzwerken mit Poren von etwa einem Nanometer Grösse. Im Wissenschaftsmagazin «small» berichten die Physikerinnen und Physiker von den Untersuchungen, die für die Entwicklung neuer Speichermedien von besonderer Bedeutung sein können.

Weltweit laufen Bestrebungen, Datenspeicher immer weiter zu verkleinern, um so auf kleinstem Raum eine möglichst hohe Speicherkapazität zu erreichen. Bei fast...

Im Focus: Data storage using individual molecules

Researchers from the University of Basel have reported a new method that allows the physical state of just a few atoms or molecules within a network to be controlled. It is based on the spontaneous self-organization of molecules into extensive networks with pores about one nanometer in size. In the journal ‘small’, the physicists reported on their investigations, which could be of particular importance for the development of new storage devices.

Around the world, researchers are attempting to shrink data storage devices to achieve as large a storage capacity in as small a space as possible. In almost...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Ulmer Forscher beobachten Genomaktivierung "live" im Fischembryo

18.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Notsignal im Zellkern – neuartiger Mechanismus der Zellzykluskontrolle

18.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Methode für sichere Brücken

18.12.2018 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics