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 Zika und Gelbfieber: Impfstoffe ohne Ei
21.09.2018 | Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme Magdeburg

nachricht Einbahnstraße für das Salz
21.09.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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 Magnetismus entsteht: Elektronen stärker verbunden als gedacht

Wieso sind manche Metalle magnetisch? Diese einfache Frage ist wissenschaftlich gar nicht so leicht fundiert zu beantworten. Das zeigt eine aktuelle Arbeit von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und der Universität Halle. Den Forschern ist es zum ersten Mal gelungen, in einem magnetischen Material, in diesem Fall Kobalt, die Wechselwirkung zwischen einzelnen Elektronen sichtbar zu machen, die letztlich zur Ausbildung der magnetischen Eigenschaften führt. Damit sind erstmals genaue Einblicke in den elektronischen Ursprung des Magnetismus möglich, die vorher nur auf theoretischem Weg zugänglich waren.

Für ihre Untersuchung nutzten die Forscher ein spezielles Elektronenmikroskop, das das Forschungszentrum Jülich am Elettra-Speicherring im italienischen Triest...

Im Focus: Erstmals gemessen: Wie lange dauert ein Quantensprung?

Mit Hilfe ausgeklügelter Experimente und Berechnungen der TU Wien ist es erstmals gelungen, die Dauer des berühmten photoelektrischen Effekts zu messen.

Es war eines der entscheidenden Experimente für die Quantenphysik: Wenn Licht auf bestimmte Materialien fällt, werden Elektronen aus der Oberfläche...

Im Focus: Scientists present new observations to understand the phase transition in quantum chromodynamics

The building blocks of matter in our universe were formed in the first 10 microseconds of its existence, according to the currently accepted scientific picture. After the Big Bang about 13.7 billion years ago, matter consisted mainly of quarks and gluons, two types of elementary particles whose interactions are governed by quantum chromodynamics (QCD), the theory of strong interaction. In the early universe, these particles moved (nearly) freely in a quark-gluon plasma.

This is a joint press release of University Muenster and Heidelberg as well as the GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt.

Then, in a phase transition, they combined and formed hadrons, among them the building blocks of atomic nuclei, protons and neutrons. In the current issue of...

Im Focus: Der Truck der Zukunft

Lastkraftwagen (Lkw) sind für den Gütertransport auch in den kommenden Jahrzehnten unverzichtbar. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Technischen Universität München (TUM) und ihre Partner haben ein Konzept für den Truck der Zukunft erarbeitet. Dazu zählen die europaweite Zulassung für Lang-Lkw, der Diesel-Hybrid-Antrieb und eine multifunktionale Fahrerkabine.

Laut der Prognose des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur wird der Lkw-Güterverkehr bis 2030 im Vergleich zu 2010 um 39 Prozent steigen....

Im Focus: Extrem klein und schnell: Laser zündet heißes Plasma

Feuert man Lichtpulse aus einer extrem starken Laseranlage auf Materialproben, reißt das elektrische Feld des Lichts die Elektronen von den Atomkernen ab. Für Sekundenbruchteile entsteht ein Plasma. Dabei koppeln die Elektronen mit dem Laserlicht und erreichen beinahe Lichtgeschwindigkeit. Beim Herausfliegen aus der Materialprobe ziehen sie die Atomrümpfe (Ionen) hinter sich her. Um diesen komplexen Beschleunigungsprozess experimentell untersuchen zu können, haben Forscher aus dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) eine neuartige Diagnostik für innovative laserbasierte Teilchenbeschleuniger entwickelt. Ihre Ergebnisse erscheinen jetzt in der Fachzeitschrift „Physical Review X“.

„Unser Ziel ist ein ultrakompakter Beschleuniger für die Ionentherapie, also die Krebsbestrahlung mit geladenen Teilchen“, so der Physiker Dr. Thomas Kluge vom...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungen

Forum Additive Fertigung: So gelingt der Einstieg in den 3D-Druck

21.09.2018 | Veranstaltungen

12. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

20.09.2018 | Veranstaltungen

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

Tiefseebergbau: Forschung zu Risiken und ökologischen Folgen geht weiter

21.09.2018 | Geowissenschaften

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Optimierungspotenziale bei Kaminöfen

21.09.2018 | Energie und Elektrotechnik

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