Keine stille Post im Gehirn

Foto: Nervenzellen

Nervenzellen kommunizieren wohl
effektiver als bislang gedacht;
© A. Schütz/MPI für biol. Kybernetik

"Wir müssen verstehen, wie ein gesundes Gehirn funktioniert, wenn wir Menschen mit Fehlfunktionen helfen wollen, wie sie beispielsweise bei Autismus auftreten", sagte Andreas Tolias, Neurowissenschaftler am Baylor College für Medizin, USA.

Die Kommunikation zwischen den einzelnen Nervenzellen erfolgt auf verschiedenen hierarchischen Ebenen. Die Weiterleitung der Signale von Zelle zu Zelle erfolgt dabei über elektrische Signale, die Aktionspotentiale. Forscher können diese Informationsleitung hörbar machen, da die einzelnen Nervenzellen "feuern", wenn sie aktiv sind. Zeigt man einer Versuchsperson immer das gleiche Bild mehrmals hintereinander, so klingt die Feuerrate jedoch jedes Mal anders. Ein Teil der Nervenzellaktivität ist also unabhängig vom visuellen Reiz.

Bislang wurde vermutet, dass diese reizunabhängigen Aktionspotentiale bei benachbarten Nervenzellen aufgrund der engen Verknüpfung oft zu gleichen Zeiten auftreten. "Wir haben eine Methode entwickelt, mit der wir Aktionspotentiale noch präziser messen können", sagte Alexander Ecker, Doktorand am Max- Planck-Institut für biologische Kybernetik.

Die Wissenschaftler haben trainierten Rhesusaffen verschiedene Bilder gezeigt, und gleichzeitig die Aktivität mehrerer, beieinander liegender Nervenzellen gemessen. Durch die neue Kombination von Messtechnik und Versuchsaufbau gelang den Forschern der Nachweis, dass dicht beieinander liegende Nervenzellen unabhängig voneinander reagieren.

"Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Verschaltung von Neuronen im Gehirn so organisiert ist, dass deren Aktivitäten dekorreliert werden", sagt Ecker. Das heißt, obwohl alle Nervenzellen die gleichen Informationen bekommen, setzt jede Nervenzelle diese anders um und leitet sie weiter. Erst durch die vielen unterschiedlichen Einzelhandlungen ergibt sich ein einheitliches Ganzes.

Möglicherweise dient dieser Mechanismus dazu, das Zusammenspiel zwischen den Nervenzellen bei der Signalverarbeitung zu verbessern und zu vereinfachen.

MEDICA.de; Quelle: Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik