Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Würfelt die Natur beim Nervenwachstum?

23.03.2006


Untersuchungen Leipziger Physiker um Prof. Dr. Josef Käs zeigen: Wachstumsverhalten von Neuriten wird durch den Zufall bestimmt. Nervenzellen nutzen störendes Rauschen zur Signalverstärkung.


Eine gefärbte Nervenzelle. Rechts unten der vergrößerte Ausschnitt wurde näher untersucht



Einer der wichtigsten Schritte in der Entwicklung einer befruchteten Eizelle zum fertigen Menschen ist die richtige und verlässliche Vernetzung des zentralen Nervensystems. "Daher scheint es geradezu unerlässlich dass die Natur bei diesem entscheidenden Schritt jeden zufälligen und unkontrollierten Prozess ausschließen müsste.", meint Prof. Dr. Josef Käs, Leiter der Abteilung Physik der weichen Materie am Institut für Experimentelle Physik I der Universität Leipzig. "Um hier zu verlässlichen Aussagen zu kommen, untersuchten wir das Wachstumsverhalten von Neuriten."

... mehr zu:
»Physik »Rauschen


Von besonderem Interesse war dabei, wie die Natur ein System erschaffen kann, das nicht von zufälligen Fluktuationen und Rauschen beeinträchtigt wird. Denn je kleiner ein Teilchen ist, umso stärker wird es vom so genannten thermischen Rauschen beeinflusst, auch bekannt als Brown’sche Bewegung. Sie kommt zustande durch Atome und Moleküle, die sich ständig und unkontrolliert anstoßen, also gewissermaßen herumgewürfelt werden.

"Zunächst stellten wir fest, dass auch eine sich fortbewegende Nervenzelle solch zufällige Fluktuationen erfährt", erklärt Timo Betz, Physiker aus der Arbeitsgruppe um Prof. Käs. "Dann konnten wir mit Hilfe der Theorie stochastischer Systeme die Stärke des Rauschens bestimmen." Es zeigte sich, dass Nervenzellen nicht nur mit diesem scheinbar störenden Rauschen umgehen, sondern es vermutlich sogar gezielt modifizieren können. "Der mögliche Sinn einer solchen Modifikation könnte darin liegen, Rauschen gezielt zu nutzen, um die schwachen Signale, welche die Zellen zu ihrem Ziel leiten, zu verstärken.", so Betz. Das System wird damit robuster und weniger anfällig gegen Störungen.

In der Natur werden ähnliche Systeme beispielsweise beim Hörsinn genutzt. Hier wird die richtige Stärke eines Rauschen zur Signal-, d.h. Tonverstärkung genutzt. "Auch wenn es der Intuition zu widersprechen scheint, nutzt die Natur also den Zufall. Quasi durch Würfeln schafft sie einen Mechanismus, der das Hören bzw. in unserem Fall, das Detektieren von Wachstumssignalen besser möglich macht als ein kontrolliertes System.", erläutert Betz weiter.

Die Leipziger Physiker veröffentlichten ihre Entdeckung jetzt in den Physical Review Letters.

weitere Informationen:
Prof. Dr. Josef A. Käs
Telefon: 0341 97-32470
E-Mail: jkaes@physik.uni-leipzig.de

Dr. Bärbel Adams | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de/~pwm
http://www.uni-leipzig.de

Weitere Berichte zu: Physik Rauschen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik
20.07.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT
18.07.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

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