Wer mit wem: Nervenzellen auf Partnersuche

Pressemitteilung, 30. September 2015
Wer mit wem: Nervenzellen auf Partnersuche
Aktuelle Studie im Fachmagazin Scientific Reports erschienen
Auf die richtigen Verbindungen kommt es an – auch im Gehirn: Wo Milliarden Nervenzellen
untereinander die richtigen Partner finden müssen, um sich zu vernetzen und
Sinneseindrücke präzise zu verarbeiten, Lerninhalte korrekt abzuspeichern und Gefühl und
Verstand sinnvoll zu verknüpfen. Nur Nervenzellen, die miteinander verbunden sind,
können gemeinsam feuern und Informationen kodieren. Dieser hochkomplexe Prozess
vollzieht sich im Gehirn während der vorgeburtlichen Entwicklung sowie im Kinder- und
Jugendalter. Er kann aber auch unter Laborbedingungen auf einer Leiterplatte studiert
werden. Arthur Bikbaev vom Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) in Magdeburg hat
zusammen mit zwei Kollegen untersucht, wie Nervenzellen ihre Partner finden. Das
Verblüffende dabei: die Aktivität der Nervennetze kann reguliert werden, indem man sie
„entmantelt“. Das Fachmagazin Scientific Reports hat die Ergebnisse in seiner aktuellen
Ausgabe vorgestellt.
„Neuronen wollen ihre Partner finden und sich über Netzwerke miteinander verbinden. Die
Herausforderung für uns Wissenschaftler besteht darin, die einzelnen Verbindungen im
Modell sichtbar und nachvollziehbar zu machen“, so Arthur Bikbaev. Die Wissenschaftler
haben für ihre Experimente Nervenzellen aus Rattengehirnen isoliert und auf Chips – so
genannten Multielektrodenarrays – wachsen lassen. Mit Hilfe der Elektroden auf dem Chip
können sie einerseits die elektrische Aktivität der Neuronen messen und sehen, welche
Nervenzellen aktiv sind und miteinander in Kontakt stehen. Andererseits ermöglicht der
Chip, die Nervenzellen mit elektrischen Reizen auch gezielt zu beeinflussen. Bikbaev
erklärt: „Nervenzellen kann man im Gehirn nie isoliert von anderen Einflüssen betrachten.
In unserem Modell tun wir das jedoch. Diese Vereinfachung ist dabei für uns vorteilhaft,
weil wir alle Einflussfaktoren kennen und berücksichtigen können.“
Verbindungen von Nervenzellen sind nicht statisch, sondern aktivitätsabhängig ständigen
Änderungen unterworfen. Die extrazelluläre Matrix ist eine Substanz, die die Nervenzellen
„mantelartig“ umgibt und die Stabilisierung von Netzwerken ermöglicht. In der Studie
gelang es dem Magdeburger Team, die Verbindungen von Neuronen zurückzusetzen und
neue Verknüpfungen zu erschaffen: Die Forscher bauten dafür die vorhandene
extrazelluläre Matrix um die Nervenzellen herum mit einem Enzym ab und konnten dann
das erneute Reifen der neuronalen Netzwerke beobachten. Die „entmantelten“ NeuronenNetze werden aktiver, sind aber auch weniger anfällig für Übererregungen, wie sie
beispielsweise bei epileptischen Anfällen auftreten.
Pressekontakt: Sophie Ehrenberg
Leibniz-Institut für Neurobiologie, Brenneckestr. 6, 39118 Magdeburg
Tel. +49-391-6263-93381, Fax +49-391-6263-93389,
E-Mail: [email protected]
Web: www.lin-magdeburg.de
Pressemitteilung, 30. September 2015
Anwenden lassen sich die Ergebnisse des Forscherteams in zweierlei Hinsicht: Zum einen
können Medikamente preiswerter auf Nebenwirkungen getestet werden, wenn die
Wirkungsweise von Substanzen auf Nervenzellen mit Hilfe von Chips geprüft wird. Zum
anderen lassen sich damit Gehirn-Computer-Schnittstellen weiterentwickeln, indem
Interaktionen quantifiziert werden können und erkennbar ist, wie Signale verbeziehungsweise entschlüsselt werden.
Die Studie ist online verfügbar unter:
http://www.nature.com/articles/srep14527
Brain extrazellular matrix retains connectivity in neural networks
Arthur Bikbaev, Renato Frischknecht, Martin Heine
Das Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) in Magdeburg ist ein Zentrum für Lern- und
Gedächtnisforschung.
Dr. Renato Frischknecht, Arthur Bikbaev und Dr. Martin Heine (v.l.n.r.)
(Foto: LIN/Reinhard Blumenstein)
Pressekontakt: Sophie Ehrenberg
Leibniz-Institut für Neurobiologie, Brenneckestr. 6, 39118 Magdeburg
Tel. +49-391-6263-93381, Fax +49-391-6263-93389,
E-Mail: [email protected]
Web: www.lin-magdeburg.de