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 Der Türsteher im Gehirn
06.08.2020 | Institute of Science and Technology Austria

nachricht Peptide: Forschungs-Erfolg mit den kleinen Geschwistern der Proteine
06.08.2020 | Hochschule Coburg

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: Projektabschluss ScanCut: Filigranere Steckverbinder dank Laserschneiden

Eine entscheidende Ergänzung zum Stanzen von Kontakten erarbeiteten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT. Die Aachener haben im Rahmen des EFRE-Forschungsprojekts ScanCut zusammen mit Industriepartnern aus Nordrhein-Westfalen ein hybrides Fertigungsverfahren zum Laserschneiden von dünnwandigen Metallbändern entwickelt, wodurch auch winzige Details von Kontaktteilen umweltfreundlich, hochpräzise und effizient gefertigt werden können.

Sie sind unscheinbar und winzig, trotzdem steht und fällt der Einsatz eines modernen Fahrzeugs mit ihnen: Die Rede ist von mehreren Tausend Steckverbindern im...

Im Focus: ScanCut project completed: laser cutting enables more intricate plug connector designs

Scientists at the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT have come up with a striking new addition to contact stamping technologies in the ERDF research project ScanCut. In collaboration with industry partners from North Rhine-Westphalia, the Aachen-based team of researchers developed a hybrid manufacturing process for the laser cutting of thin-walled metal strips. This new process makes it possible to fabricate even the tiniest details of contact parts in an eco-friendly, high-precision and efficient manner.

Plug connectors are tiny and, at first glance, unremarkable – yet modern vehicles would be unable to function without them. Several thousand plug connectors...

Im Focus: Elektrogesponnene Vliese mit gerichteten Fasern für die Sehnen- und Bänderrekostruktion

Sportunfälle und der demografische Wandel sorgen für eine gesteigerte Nachfrage an neuen Möglichkeiten zur Regeneration von Bändern und Sehnen. Eine Kooperation aus italienischen und deutschen Wissenschaftler*innen forschen gemeinsam an neuen Materialien, um dieser Nachfrage gerecht zu werden.

Dem Team ist es gelungen elektrogesponnene Vliese mit hochgerichteten Fasern zu generieren, die eine geeignete Basis für Ersatzmaterialien für Sehnen und...

Im Focus: New Strategy Against Osteoporosis

An international research team has found a new approach that may be able to reduce bone loss in osteoporosis and maintain bone health.

Osteoporosis is the most common age-related bone disease which affects hundreds of millions of individuals worldwide. It is estimated that one in three women...

Im Focus: Neue Strategie gegen Osteoporose

Ein internationales Forschungsteam hat einen neuen Ansatzpunkt gefunden, über den man möglicherweise den Knochenabbau bei Osteoporose verringern und die Knochengesundheit erhalten kann.

Die Osteoporose ist die häufigste altersbedingte Knochenkrankheit. Weltweit sind hunderte Millionen Menschen davon betroffen. Es wird geschätzt, dass eine von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovationstage 2020 – digital

06.08.2020 | Veranstaltungen

Innovationen der Luftfracht: 5. Air Cargo Conference real und digital

04.08.2020 | Veranstaltungen

T-Shirts aus Holz, Möbel aus Popcorn – wie nachwachsende Rohstoffe fossile Ressourcen ersetzen können

30.07.2020 | Veranstaltungen

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

Der Türsteher im Gehirn

06.08.2020 | Biowissenschaften Chemie

Kognitive Energiesysteme: Neues Kompetenzzentrum sucht Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft

06.08.2020 | Energie und Elektrotechnik

Projektabschluss ScanCut: Filigranere Steckverbinder dank Laserschneiden

06.08.2020 | Verfahrenstechnologie

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