Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nervenzellen bündeln ihre Synapsen

19.07.2016

Die Großhirnrinde ähnelt einer riesigen Telefonzentrale, über die zum Beispiel aus den Signalen der Sinnesorgane Informationen über die Umwelt gewonnen werden. Um die Datenflut in sinnvolle Bahnen zu lenken, agieren die einzelnen Pyramidenzellen wie winzige Telefonistinnen. Jede empfängt Informationen aus mehreren tausend Leitungen. Ergeben die Signale einen Sinn, wird die Leitung freigeschaltet und eine Information weitergegeben. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried konnten nun erstmals zeigen, dass die Kontaktstellen zwischen bestimmten Nervenzelltypen gebündelt vorkommen. Signale könnten so aufeinander abgestimmt und „wichtiger“ werden.

Die Zellen der Großhirnrinde haben viel zu tun. Je nachdem in welchem Areal sie liegen, verarbeiten sie die unterschiedlichsten Informationen. So kommen beispielsweise die Signale von der Netzhaut in der Sehrinde an, wo daraus unter anderem die Bewegung von Objekten erkannt wird.


Die Synapsen von Pyramidenzellen der Großhirnrinde bilden funktionale Gruppen (grün in der Rekonstruktion).

MPI für Neurobiologie / Schorner

Die Pyramidenzellen der Großhirnrinde empfangen die Informationen von anderen Zellen über tausende Kontaktstellen, den Synapsen. Je nachdem wo, wie viele und wie häufig Synapsen aktiv werden, gibt die Zelle ein Signal weiter – oder auch nicht.

Weitergeleitete Informationen haben die Form elektrischer Signale. Diese können Wissenschaftler an verschiedenen Stellen der Nervenzelle messen. „Das Spannende ist, dass das Signal, das die Zelle von, sagen wir mal zehn, gemeinsam aktiven Synapsen erhält, größer sein kann, als die Summe der einzelnen Signale jeder der zehn Synapsen“, fasst Volker Scheuss die Grundlage seiner gerade publizierten Studie zusammen. „Bisher war jedoch unklar, ob dieses Phänomen durch eine spezielle Anordnung der Synapsen auf den Pyramidenzellen zu erklären ist.“

Durch die Kombination modernster Methoden sind die Neurobiologen aus der Abteilung von Tobias Bonhoeffer der Synapsenanordnung nun auf den Grund gegangen. So konnten die Forscher mit Hilfe der Optogenetik Pyramidenzellen eines bestimmten Typs in Hirnschnitten der Maus gezielt aktivieren.

Dank gleichzeitigem „Kalzium-Imaging“ konnten sie dann unter dem Zwei-Photonen-Mikroskop die Aktivität der einzelnen Synapsen beobachten und aufzeichnen. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler erstmals zeigen, wo und in welchem Verhältnis zueinander die Synapsen angeordnet sind.

Die durchgeführten Synapsenkartierung mit Hilfe eines neu entwickelten Algorithmus waren eindeutig: Die Synapsen der Pyramidenzellen bildeten Gruppen aus vier bis 14 Synapsen, verteilt auf jeweils weniger als 30 Mikrometern. „Die Existenz dieser Gruppen legt nahe, dass die Synapsen sich gegenseitig beeinflussen und so die Stärke des Gesamtsignals steuern können“, erklärt Onur Gökçe, der Erstautor der Studie.

Dies ist die erste anatomische Grundlage für die aus Aktivitätsmessungen bekannte überproportionale Stärke gebündelter Synapsensignale im Vergleich zu den einzelnen Signalen. Zudem ist die Beobachtung gerade für die untersuchten Schicht-5-Pyramidenzellen von besonderem Interesse, da die Aktivität dieser Zellen synchron oszilliert.

„Diese rhythmische Aktivität, die wahrscheinlich die Verarbeitung visueller Informationen beeinflusst, könnte die gefundenen Synapsengruppen synchron aktivieren und so zur Verstärkung des empfangenen Gesamtsignals führen“, so Scheuss.

ORIGINALVERÖFFENTLICHUNG
Onur Gökçe, Tobias Bonhoeffer, Volker Scheuss
Clusters of synaptic inputs on dendrites of layer 5 pyramidal cells in mouse visual cortex
eLife, online am 19. Juli 2016

KONTAKT
Dr. Stefanie Merker
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Tel.: 089 - 8578 3514
E-Mail: merker@neuro.mpg.de

Prof. Dr. Tobias Bonhoeffer
Abteilung "Synapsen – Schaltkreise – Plastizität"
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Tel.: 089 - 8578 3751
Email: office.bonhoeffer@neuro.mpg.de

Weitere Informationen:

http://www.neuro.mpg.de/bonhoeffer/de - Webseite von Prof. Bonhoeffer am MPI für Neurobiologie
http://dx.doi.org/10.7554/eLife.09222 - Link zur Originalveröffentlichung in eLife (ab 19.7.2016)

Dr. Stefanie Merker | Max-Planck-Institut für Neurobiologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Chemiker der Universitäten Rostock und Yale zeigen erstmals Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen
15.10.2018 | Universität Rostock

nachricht Bio-Angeln für Seltene Erden: Wie Eiweiß-Bruchstücke Elektronik-Schrott recyceln
15.10.2018 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

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: Blauer Phosphor – jetzt erstmals vermessen und kartiert

Die Existenz von „Blauem“ Phosphor war bis vor kurzem reine Theorie: Nun konnte ein HZB-Team erstmals Proben aus blauem Phosphor an BESSY II untersuchen und über ihre elektronische Bandstruktur bestätigen, dass es sich dabei tatsächlich um diese exotische Phosphor-Modifikation handelt. Blauer Phosphor ist ein interessanter Kandidat für neue optoelektronische Bauelemente.

Das Element Phosphor tritt in vielerlei Gestalt auf und wechselt mit jeder neuen Modifikation auch den Katalog seiner Eigenschaften. Bisher bekannt waren...

Im Focus: Chemiker der Universitäten Rostock und Yale zeigen erstmals Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen

Die Forschungskooperation zwischen der Universität Yale und der Universität Rostock hat neue wissenschaftliche Ergebnisse hervorgebracht. In der renommierten Zeitschrift „Angewandte Chemie“ berichten die Wissenschaftler über eine Dreierkette aus Ionen gleicher Ladung, die durch sogenannte Wasserstoffbrücken zusammengehalten werden. Damit zeigen die Forscher zum ersten Mal eine Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen, die sich im Grunde abstoßen.

Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen den Professoren Mark Johnson, einem weltbekannten Cluster-Forscher, und Ralf Ludwig aus der Physikalischen Chemie der...

Im Focus: Storage & Transport of highly volatile Gases made safer & cheaper by the use of “Kinetic Trapping"

Augsburg chemists present a new technology for compressing, storing and transporting highly volatile gases in porous frameworks/New prospects for gas-powered vehicles

Storage of highly volatile gases has always been a major technological challenge, not least for use in the automotive sector, for, for example, methane or...

Im Focus: Materiezustände durch Licht verändern

Forscherinnen und Forscher der Universität Hamburg stören die kristalline Ordnung

Physikerinnen und Physikern der Universität Hamburg ist es gelungen, mithilfe von Laserpulsen die Ordnung von Quantenmaterie so zu stören, dass ein spezieller...

Im Focus: Disrupting crystalline order to restore superfluidity

When we put water in a freezer, water molecules crystallize and form ice. This change from one phase of matter to another is called a phase transition. While this transition, and countless others that occur in nature, typically takes place at the same fixed conditions, such as the freezing point, one can ask how it can be influenced in a controlled way.

We are all familiar with such control of the freezing transition, as it is an essential ingredient in the art of making a sorbet or a slushy. To make a cold...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Neurowoche 2018: 7000 Experten für Gehirn und Nerven tagen in Berlin

15.10.2018 | Veranstaltungen

Berlin5GWeek: Private Industrienetze und temporäre 5G-Inseln

15.10.2018 | Veranstaltungen

PV Days in Halle zeigen neue Chancen für die Photovoltaik

11.10.2018 | Veranstaltungen

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

Smart Glasses Guide: Neues Tool zur Auswahl von Datenbrillen und Anwendungen

15.10.2018 | Informationstechnologie

Neurowoche 2018: 7000 Experten für Gehirn und Nerven tagen in Berlin

15.10.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Grauer Star: Neues Verfahren bei der Katarakt-Operation

15.10.2018 | Medizintechnik

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