Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gleichgewichtsorgan - Flexibler Sensor

04.09.2015

LMU-Forscher zeigen, wie sich die Sensitivität des Innenohres während einer Bewegung anpasst, – die Voraussetzung, damit der Körper im Gleichgewicht bleibt.

Beim Joggen bewegen sich Kopf und Körper des Läufers stark hin und her, dennoch fühlt sich der Läufer nicht schwindelig, wie es etwa bei einer Achterbahnfahrt der Fall wäre. Das verdankt er seinem Gleichgewichtsorgan.


Die Abbildung zeigt eine Färbung von zwei Nerven (grün und rot gefärbt) die Informationen von den Haarsinneszellen zum Gehirn weiterleiten und von Neuronen (kleine runde Punkte) die die Sensitivität der Haarsinneszellen während einer Bewegung verändern.

Es sorgt dafür, dass der Läufer Kopf- und Augenbewegungen beim Joggen unbewusst ausgleicht. Dafür ist es notwendig, dass die Haarsinneszellen im Innenohr sowohl kleinste als auch große Bewegungen richtig wahrnehmen, um eine angemessene Gegenbewegung auslösen zu können.

Dr. Boris Chagnaud, Roberto Banchi und Professor Hans Straka vom Department Biologie II der LMU in Zusammenarbeit mit Dr. John Simmers vom Centre national de la recherche scientifique an der Universität Bordeaux konnten nun erstmals zeigen, wie das Rückenmark über die Entladung von Neuronen die Sensitivität der Haarsinneszellen an den jeweiligen Bewegungsreiz anpasst.

Über die Ergebnisse berichten die Neurobiologen aktuell in der Fachzeitschrift Nature Communications. „Wir haben gar keine Empfindung dafür, was Bewegung wirklich ist, weil unsere Gleichgewichtsorgane sofort gegensteuern. Das Innenohr hält uns im Gleichgewicht, ohne dass wir uns dessen bewusst sind“, sagt Boris Chagnaud.

Am Beispiel von Kaulquappen haben die Forscher untersucht, wie es demselben Sensor, nämlich den Haarsinneszellen im Innenohr, gelingt, sowohl kleine als auch große Bewegungen wahrzunehmen und die jeweils angemessenen Gegenbewegungen auszulösen. Das Gleichgewichtsorgan von Kaulquappen funktioniert nach demselben Prinzip wie das von Menschen. Die einzelnen Bauteile, das heißt die Haarsinneszellen und auch das Rückenmark, sind beinahe identisch aufgebaut.

Entscheidende Impulse

Sobald sich die Kaulquappe bewegt, also schwimmt, senden Nervenzellen im Rückenmark elektrische Impulse aus. „Durch die Entladung der Neuronen wird die Sensitivität im Innenohr während der Fortbewegung heruntergefahren“, sagt Boris Chagnaud. Sobald die Haarsinneszellen weniger sensitiv sind, können sie große Reizamplituden, wie sie beim Schwimmen im Innenohr der Kaulquappe entstehen, wahrnehmen und die entsprechenden Signale senden, die ein angemessenes Gegensteuern veranlassen.

Gesteuert wird der Prozess über das Rückenmark, das in einem ständigen Kreislauf Signale an die sogenannten efferenten Neuronen im Hirnstamm schickt, noch bevor die Muskeln die nächste Bewegung initiieren. Es kündigt quasi an, auf welche Bewegung sich das Gleichgewichtsorgan einstellen muss.

„Das Feedforward-Prinzip ist entscheidend, um die Sensitivität der Haarsinneszellen auf die nächste Bewegung vorzubereiten“, sagt Chagnaud.

„Das Rückenmark übt eine direkte Kontrolle auf die Sensitivität unseres Gleichgewichtsorgans aus. Das zeigt nicht nur, wie wichtig die Interaktion zwischen motorischen und sensorischen Systemen ist, sondern auch, wie wichtig das Zusammenspiel verschiedener neuronaler Komponenten – in diesem Fall von Rückenmark und Hirnstamm – ist. Die Evolution hat somit einen sehr eleganten Weg gefunden, wie sich die Auswirkungen von Bewegungen auf unseren Körper nicht nur vorhersagen, sondern gleichzeitig auch kompensieren lassen.“

In einem nächsten Schritt wollen die Forscher untersuchen, ob alle Haarsinneszellen im Innenohr gleichermaßen von Efferenzen betroffen sind oder ob es spezialisierte Haarsinneszellen gibt, die gezielt bei langsamen oder schnellen Bewegungen Signale empfangen.
(Nature Communications 2015)

Kontakt:
Dr. Boris Chagnaud
Department Biologie der LMU
Tel.: 089 / 2180-74298
E-Mail: b.chagnaud@lmu.de
http://www.neuro.bio.lmu.de/members/systems_neuro_straka/chagnaud_b/index.html

Publikation:
Boris P. Chagnaud u.a.:
„Spinal corollary discharge modulates motion sensing during locomotion“
In: Nature Communications 2015, doi: 10.1038/NCOMMS8982

Luise Dirscherl | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Berichte zu: Biologie Hirnstamm Kaulquappen Neuronen Rückenmark Sensitivität Sensor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen
20.07.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

nachricht Erwiesen: Mücken können tropisches Chikungunya-Virus auch bei niedrigen Temperaturen verbreiten
20.07.2018 | Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin

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: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

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

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

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