Nervenzellen kommunizieren wie Mitglieder eines sozialen Netzwerks

6. Februar 2015, 09:49
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Schweizer Forscher beobachteten unterschiedlich starke Bindungen zwischen den Synapsen

Basel - Nervenzellen im Gehirn kommunizieren ähnlich wie die Mitglieder eines sozialen Netzwerks: Schweizer Wissenschafter konnten nachweisen, dass die stärksten Bindungen zwischen den wenigen Zellen bestehen, die sich besonders ähnlich sind.

Neurone bilden ein komplexes Geflecht aus Synapsen, von denen es bis zu mehreren tausend pro Zelle gibt. Doch nicht alle dieser synaptischen Verbindungen sind gleich. Die Mehrheit ist schwach, nur sehr wenige sind stark.

"Wir wollten herausfinden, ob es Regeln dafür gibt, wie sich Nervenzellen zu komplexen Netzwerken mit Millionen anderer Nervenzellen verbinden", erklärte Thomas Mrsic-Flogel, Leiter der Forschungsgruppe am Biozentrum der Universität Basel und dem University College London.

Komplexes Geflecht

Die Forscher konzentrierten sich bei ihrer Studie auf die primäre Sehrinde, die Informationen aus dem Auge empfängt und zur visuellen Wahrnehmung führt. Neuronen dieses Teils des Gehirns reagieren auf spezielle visuelle Muster. Da die Zellen zu vielen Tausenden dicht beieinander liegen, ist es schwierig zu entschlüsseln, welche Zellen untereinander verbunden sind.

Die Wissenschafter nutzen eine Kombination aus hochauflösenden bildgebenden Verfahren und empfindlichen elektrischen Messungen, um zu zeigen, wie die Verbindungen zwischen den benachbarten Neuronen im Gehirn von Mäusen organisiert sind. Das Gebilde ist vergleichbar mit einem sozialen Netzwerk.

Dort stünden Menschen zwar mit einer großen Anzahl Bekannter in Kontakt, erläuterten die Forscher. Der Kreis enger Freunde jedoch sei um ein Vielfaches kleiner. Dies seien zudem meist gerade die Freunde, mit denen wir die meisten Gemeinsamkeiten haben und deren Meinung uns besonders wichtig ist.

"Die schwachen Kontakte im Gehirn haben kaum Bedeutung, obwohl sie in der Mehrheit sind", erläuterte Mrsic-Flogel. Die wenigen starken Verbindungen zwischen Neuronen mit ähnlicher Funktion hätten hingegen den stärksten Einfluss auf die Aktivität ihrer Partner. "Dieses Zusammenspiel könnte ihnen helfen, bestimmte Informationen der Außenwelt zu verstärken."

Verbindungsänderungen

Doch auch die schwachen Verbindungen haben ihr Gutes. "Wir nehmen an, dass dies mit Lernprozessen zu tun haben könnte", sagte Lee Cossell, einer der Erstautoren der im Fachblatt "Nature" erschienenen Studie. Schwache Verbindungen könnten etwa dann zu starken Verbindungen ausgebaut werden, wenn Neuronen ihr Verhalten ändern müssten. "Möglicherweise wird so die schnelle Plastizität des Gehirns gewährleistet", mutmaßt Cossell.

Weltweit bemühen sich Forschende, den neuronalen Schaltplan zu kartieren, um besser zu verstehen, wie das Gehirn Wahrnehmungen, Gedanken und Handlungen hervorbringt. Die Erforschung der Verschaltung von Neuronen ist auch für das Verständnis neurologischer Erkrankungen bedeutsam. (APA/red, derStandard.at, 6.2.2015)

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