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Medizin

Vollständige Vernetzung eines Säugetier-Hirnareals beschrieben

Mittwoch, 13. November 2019

Dichtes, jemals vermessenes Konnektom aus der Großhirnrinde /Verwendung mit Erlaubnis aus A Motta et al., Science DOI:http://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aay31

Frankfurt am Main – Die vollständige Vernetzung der Nervenzellen eines Hirnareals beim Säugetier – das Konnektom – haben Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter, Direktor des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung in Frankfurt am Main, erfasst und dargestellt. Es handelt sich dabei um ein Stück bioptisch gewonnenen Hirngewebes aus der Groß­hirn­rinde einer 4 Wochen alten Maus.

Das Gewebsstück stammt aus dem somatosensorischen Kortex, einem Teil des Großhirns, der mit der Verrechnung von Berührungsinformationen beschäf­tigt ist. Die Arbeit ist im Fachmagazin Science erschienen (DOI: 10.1126/science.aay3134).

Seit mehr als 100 Jahren arbeiten Wissenschaftler daran, den Schaltplan der Nervenzell-Netzwerke im Säugetiergehirn darzustellen. „Die Möglichkeit jedoch, lokal komplette Ver­schaltungskarten neuronaler Netzwerke im Säugetierhirn zu erlangen, besteht erst seit wenigen Jahren“, schreiben die Wissenschaftler.

Erst die Entwicklung schnellerer drei­dimensionaler Elektronenmikroskopietechniken und Künstliche-Intelligenz(KI)-gestützter Analyseverfahren hätten die Kartierung neuronaler Netzwerke möglich gemacht. Dieser methodische Durchbruch erlaubte den Forschern nun, das Konnektom auf darin enthaltene Verschaltungsmuster zu analysieren und nach Anzeichen für vorangegangenes Lernen zu suchen.

Dafür nutzen sie den Zusammenhang zwischen Wachstum und Verstärkung der Synapsen, das mit Lernvorgängen einhergeht. Alessandro Motta, Erstautor der Studie, nutzte beson­dere Konstellationen, in denen jeweils mehrere Synapsen zwischen zwei Nervenzellen ge­funden wurden, um mögliche Spuren von sogenannten Langzeit­potenzierung zu fin­den.

„Da einige Modelle synaptischer Plastizität genaue Vorhersagen über die Verstärkung von Synapsen beim Lernen machen – zum Beispiel, wenn die Maus eine Katze oder einen Baum zu erkennen lernt –, konnten wir Abschätzungen der Häufigkeit solcher Lernpro­zesse ableiten“, erklärte der Wissenschaftler.

Da die Maus bis zur Gehirnbiopsie ein 4-wöchiges normales Laborleben hatte, sehen die Wissenschaftler ihre Methode als eine Möglichkeit, den Anteil gelernter Schaltkreiseigen­schaften aus einem ansonsten normal aufgewachsenen Gehirnstück auszulesen.

„Wir waren selbst überrascht, wie viele Informationen und wieviel Präzision selbst in solch einem immer noch relativ kleinen Gehirnstück aus der Großhirnrinde enthalten ist“, so Helmstaedter.

„Wir glauben, dass unsere Methoden, angewendet auf viele Arten von Hirngewebe aus verschiedenen Regionen, Hirnschichten, Entwicklungsschritten und Tierarten uns zeigen werden, wie sich die Evolution dieser Netzwerke gestaltet hat und welchen Einfluss Lernen und Erfahrung auf die genaue Netzwerkstruktur haben“, so das Fazit der Forscher. © hil/aerzteblatt.de

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Kommentare

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Avatar #557975
Markus Gulich
am Donnerstag, 14. November 2019, 09:10

Säuretier-Hirnareal

Diese neue Form der Aufmerksamkeitsschaffung beeindruckt mich! Eigentlich hätte mich dieser artikel nicht besonders inteerssiert, aber eine "Säuretier" fand ich dann doch interssant.....

Anm.d.Red.: Danke für den Hinweis. Wir haben den Tipper korrigiert.
Avatar #786416
deepsun
am Mittwoch, 13. November 2019, 20:35

Säuretier oder Säugetier?

In der Überschrift und im Text wird das neuartige Säuretier beschrieben ;)
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