Grössere Synapsen, stärkere Signale
Nervenzellen kommunizieren miteinander via Synapsen. Deren Leistung und die der gesamten Grosshirnrinde d¨¹rfte viel h?her sein, als bisher vermutet, wie Neurowissenschaftler der Universit?t Z¨¹rich und ETH Z¨¹rich zeigen.
In den Nervenzellen der Grosshirnrinde, dem Neokortex, verarbeitet der Mensch Sinneseindr¨¹cke, speichert Erinnerungen ab, gibt Befehle an die Muskeln und plant in die Zukunft. M?glich sind diese Rechenprozesse, da jede Nervenzelle ein hochkomplexer Minicomputer ist, der wiederum mit rund 10'000 anderen Neuronen in Kontakt steht. Kommuniziert wird ¨¹ber spezielle Kontaktstellen: die Synapsen.
Je gr?sser die Synapse, desto st?rker das Signal
Forschende des Teams von Kevan Martin vom Institut f¨¹r Neuroinformatik der Universit?t Z¨¹rich (UZH) und ETH Z¨¹rich zeigen nun erstmals, dass die Gr?sse der Synapsen die St?rke ihrer Informations¨¹bertragung bestimmt. ?Gr?ssere Synapsen f¨¹hren zu st?rkeren elektrischen Impulsen. Mit dieser Erkenntnis schliessen wir eine zentrale Wissensl¨¹cke der Neurobiologie?, sagt Martin.
Das Wissen um diesen Zusammenhang kann auch genutzt werden, um anhand der gemessenen Synapsengr?sse abzusch?tzen, wie stark die Informations¨¹bertragung ist. ?Damit k?nnen zuk¨¹nftig die Schaltkreise der Grosshirnrinde mithilfe von Elektronenmikroskopie exakt kartographiert und deren Informationsfluss am Computer simuliert und interpretiert werden?, erkl?rt Hauptautor Gregor Schuhknecht, ehemaliger Doktorand in Kevan Martins Team. Diese Arbeiten erm?glichen ein besseres Verst?ndnis, wie das Hirn normalerweise funktioniert, und wie ?Verdrahtungsdefekte? zu neurologischen Entwicklungsst?rungen f¨¹hren k?nnen.
Mehr Rechenpower und Speicherplatz als vermutet
Das Team konnte ¨¹berdies eine weitere zentrale Frage der Neurobiologie kl?ren. Entgegen der bisheriger Lehrmeinung sch¨¹tten Synapsen der Grosshirnrinde pro Aktivierungsvorgang mehrere Vesikel mit Botenstoffen gleichzeitig aus. ?Synapsen sind somit komplexer und k?nnen ihre Signalst?rke dynamischer regulieren als bislang vermutet. Die Rechenleistung und die Speicherkapazit?t der gesamten Grosshirnrinde ist h?chstwahrscheinlich wesentlich gr?sser als bisher angenommen wurde?, sagt Kevan Martin.
Bei dieser Meldung handelt es sich um eine Kurzfassung einer Medienmitteilung der Universt?t Z¨¹rich. Lesen Sie die originale Mitteilung externe Seitehier.
Literaturhinweis
Holler S, K?stinger G, Martin KAC, Schuhknecht, GFP, Stratford, KJ. Structure and function of a neocortical synapse. Nature, 13 January 2021. DOI: externe Seite10.1038/s41586-020-03134-2.