Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mehrfache Verbindungen stärken Synapsenbildung

21.09.2012
Forscherteam aus Freiburg und Jülich findet Erklärung, wie sich Verbindungen zwischen Nervenzellen bilden

Mehrere synaptische Kontakte zwischen Nervenzellen begünstigen, dass ein zusätzlicher Kontakt gebildet wird. Das berichten Neurowissenschaftler vom Bernstein Center Freiburg und vom Forschungszentrum Jülich in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift PLoS Computational Biology.

Die Ausbildung neuer Verbindungen zwischen Nervenzellen des Gehirns stellt einen wesentlichen Vorgang beim Abspeichern von Inhalten im Gedächtnis dar. Bislang war allerdings unbekannt, unter welchen Umständen diese Synapsen hervorgebracht und vorhandene Synapsen stabilisiert werden. Die Wissenschaftler haben anhand mathematischer Modelle nun eine einfache Erklärung gefunden, wie und wann sie entstehen – oder vergehen.

Die Wissenschaftler untersuchten die Hypothese, dass sich Synapsen zwischen Nervenzellen verstärken, wenn diese schnell hintereinander aktiv sind. Dadurch werden Erinnerungen im Gedächtnis verankert. Das Forscherteam ermittelte anhand theoretischer Modelle am Computer, unter welchen Bedingungen Synapsen gebildet oder abgebaut werden. Wie genau eine Nervenzelle entscheidet, ob sie einen synaptischen Kontakt zu einer anderen Zelle herstellen soll, war bis jetzt ungeklärt. Schließlich hat die einzelne Zelle keine Informationen darüber, dass ihre Verknüpfung zu einer anderen Zelle beitragen soll, eine Erinnerung zu speichern.

Dr. Moritz Deger vom Bernstein Center Freiburg hat zusammen mit seinen Kollegen einen Mechanismus gefunden, mit dem sie die Bildung von synaptischen Kontakten erklären können: Sind zwei Nervenzellen bereits durch mehrere Kontakte miteinander verbunden, tragen sie alle gemeinsam dazu bei, die nachgeschaltete Zelle zu erregen. Diese simultane Aktivität der einzelnen Kontakte führt dazu, dass sie kooperativ einen zusätzlichen Kontakt bilden. Doch nur wenn die beiden Nervenzellen in der richtigen Reihenfolge aktiv werden, bleibt eine Synapse bestehen, ansonsten bildet sie sich zurück. Diese Reihenfolge muss für die einzelnen Kontakte messbar sein, und tatsächlich wurden im Gehirn bereits Moleküle gefunden, welche die Rolle eines solchen Signals spielen könnten.

Wie die Wissenschaftler aus Freiburg und Jülich berichten, lassen sich durch dieses mathematische Modell die Häufigkeiten von synaptischen Kontakten erklären, die in Experimenten beobachtetet wurden. Dies ist ein starker Hinweis darauf, dass sie einen lange gesuchten Mechanismus der Synapsenbildung entdeckt haben.

Originalveröffentlichung:
Deger M, Helias M, Rotter S, Diesmann M (2012) Spike-Timing Dependence of Structural Plasticity Explains Cooperative Synapse Formation in the Neocortex. PLoS Comput Biol 8:e1002689.doi:10.1371/journal.pcbi.1002689

Kontakt:
Prof. Dr. Stefan Rotter
Bernstein Center Freiburg
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-9316
E-Mail: stefan.rotter@biologie.uni-freiburg.de
Prof. Dr. Markus Diesmann
Computational and Systems Neuroscience
Forschungszentrum Jülich
Tel.: 02461/61-4748
E-Mail: diesmann@fz-juelich.de

Rudolf-Werner Dreier | idw
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de
http://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2012/pm.2012-09-21.250-en

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Erste SARS-CoV-2-Genome aus Österreich veröffentlicht
03.04.2020 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

nachricht Die Mimik der Mäuse
03.04.2020 | Max-Planck-Institut für Neurobiologie

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: Den Regen für Hydrovoltaik nutzen

Wassertropfen, die auf Oberflächen fallen oder über sie gleiten, können Spuren elektrischer Ladung hinterlassen, so dass sich die Tropfen selbst aufladen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben dieses Phänomen, das uns auch in unserem Alltag begleitet, nun detailliert untersucht. Sie entwickelten eine Methode zur Quantifizierung der Ladungserzeugung und entwickelten zusätzlich ein theoretisches Modell zum besseren Verständnis. Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte der beobachtete Effekt eine Möglichkeit zur Energieerzeugung und ein wichtiger Baustein zum Verständnis der Reibungselektrizität sein.

Wassertropfen, die über nicht leitende Oberflächen gleiten, sind überall in unserem Leben zu finden: Vom Tropfen einer Kaffeemaschine über eine Dusche bis hin...

Im Focus: Harnessing the rain for hydrovoltaics

Drops of water falling on or sliding over surfaces may leave behind traces of electrical charge, causing the drops to charge themselves. Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz have now begun a detailed investigation into this phenomenon that accompanies us in every-day life. They developed a method to quantify the charge generation and additionally created a theoretical model to aid understanding. According to the scientists, the observed effect could be a source of generated power and an important building block for understanding frictional electricity.

Water drops sliding over non-conducting surfaces can be found everywhere in our lives: From the dripping of a coffee machine, to a rinse in the shower, to an...

Im Focus: Quantenimaging: Unsichtbares sichtbar machen

Verschränkte Lichtteilchen lassen sich nutzen, um Bildgebungs- und Messverfahren zu verbessern. Ein Forscherteam am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena hat eine Quantenimaging-Lösung entwickelt, die in extremen Spektralbereichen und mit weniger Licht genaueste Einblicke in Gewebeproben ermöglichen kann.

Optische Analyseverfahren wie Mikroskopie und Spektroskopie sind in sichtbaren Wellenlängenbereichen schon äußerst effizient. Doch im Infrarot- oder...

Im Focus: Sensationsfund: Spuren eines Regenwaldes in der Westantarktis

90 Millionen Jahre alter Waldboden belegt unerwartet warmes Südpol-Klima in der Kreidezeit

Ein internationales Forscherteam unter Leitung von Geowissenschaftlern des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI)...

Im Focus: A sensational discovery: Traces of rainforests in West Antarctica

90 million-year-old forest soil provides unexpected evidence for exceptionally warm climate near the South Pole in the Cretaceous

An international team of researchers led by geoscientists from the Alfred Wegener Institute, Helmholtz Centre for Polar and Marine Research (AWI) have now...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Interdisziplinärer Austausch zum Design elektrochemischer Reaktoren

03.04.2020 | Veranstaltungen

13. »AKL – International Laser Technology Congress«: 4.–6. Mai 2022 in Aachen – Lasertechnik Live bereits früher!

02.04.2020 | Veranstaltungen

Europäischer Rheumatologenkongress EULAR 2020 wird zum Online-Kongress

30.03.2020 | Veranstaltungen

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

Erste SARS-CoV-2-Genome aus Österreich veröffentlicht

03.04.2020 | Biowissenschaften Chemie

Projekt »Lade-PV« gestartet: Fahrzeugintegrierte PV für Elektro-Nutzfahrzeuge

03.04.2020 | Energie und Elektrotechnik

Interdisziplinärer Austausch zum Design elektrochemischer Reaktoren

03.04.2020 | Veranstaltungsnachrichten

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