Aus der Forschung
Die in Jülich entwickelte dreidimensionale Bildgebung mit polarisiertem Licht ermöglicht die räumliche Darstellung von Nervenfaserbahnen im menschlichen Gehirn mit einer Auflösung von bis zu einem tausendstel Millimeter. Bild: Forschungszentrum Jülich
Neues aus der Hirnforschung
Räumliche Orientierung
Wie wichtig der Hippocampus für das Orts-Gedächtnis ist, haben schon Untersuchungen an Londoner Taxifahrern gezeigt: Je länger die Fahrer in ihrem Beruf gearbeitet hatten, desto ausgeprägter waren bestimmte Bereiche in diesem Bereich des Gehirns vergrößert. Nun hat ein Team um die DKFZ-Forscherin Prof. Dr. Hannah Monyer entdeckt, dass die Hirnareale für räumliche Orientierung und das Ortsgedächtnis miteinander auch durch lange Ausläufer hemmender Nervenzellen direkt verbunden sind. Diese Verbindung trägt vermutlich dazu bei, die beiden Hirnregionen zu synchronisieren und so räumliche Eindrücke zu verarbeiten. „Bisher kannte man nur erregende Nervenfasern zwischen den beiden Arealen“, erläutert Monyer. Die Neurowissenschaftlerin leitet eine Kooperationsabteilung des Deutschen Krebsforschungszentrums, der Universität und des Universitätsklinikums Heidelberg. „Wir konnten nun zeigen, dass darüber hinaus auch hemmende Neurone, die den Neurotransmitter GABA ausschütten, Direktverbindungen zwischen den beiden Strukturen ausbilden und damit zum Zusammenspiel der beiden Gehirnareale beitragen.“
Ordnung im Dschungel der Hirnrindenstruktur
Rund 20 Milliarden Nervenzellen arbeiten über Synapsen, Transmitter, Rezeptoren und Faserstränge in etwa 200 verschiedenen Regionen der Großhirnrinde zusammen. Um die komplexe Organisation zu verstehen, gilt es die grundsätzlichen Regeln im Dschungel der Hirnstruktur zu erkennen. Einen Vorschlag hierzu haben nun die Jülicher Neurowissenschaftler Prof. Dr. Katrin Amunts und Prof. Dr. Karl Zilles erarbeitet. Sie ziehen die neuesten Forschungsergebnisse heran, die das Bild einer geometrisch geordneten und hierarchisch arbeitenden „Schaltzentrale“ unterstützen. Dadurch vereinfachen sich die Algorithmen, mit denen die Faserbahnen zwischen den Hirnregionen berechnet werden. Die Jülicher Neurowissenschaftler arbeiten seit über zehn Jahren an einem dreidimensionalen Hirnmodell auf der Basis von strukturellen, funktionellen, genetischen und molekularen Daten.
Start des europäischen Projekts NeuroCare
Neuronale Implantate könnten künftig dazu beitragen, zerstörte Sinneszellen im Auge oder Ohr zu ersetzen. Eine der größten Herausforderungen ist dabei die Gestaltung der Schnittstelle zwischen Technik und menschlichem Gewebe. In NeuroCare entwickeln Wissenschaftler aus dem Forschungszentrum Jülich und elf weiteren Instituten neuartige Bio-Interfaces auf Kohlenstoff-Basis. Das Projekt startete am 1. März 2012. „Wir konzentrieren uns darauf, neue Bio-Interfaces zu entwickeln, die noch besser vom lebenden Gewebe angenommen werden und an denen auch weniger Probleme mit Verkeimen auftreten“, berichtet Prof. Dr. Andreas Offenhäusser, Leiter des Bereichs Bioelektronik im Forschungszentrum Jülich. Die Kohlenstoff-basierten Materialien lassen sich kostengünstig herstellen, sind biologisch inert, robust und besitzen eine breite Palette an elektronischen Eigenschaften, von metallähnlichen Leitern über Halbleiter bis hin zu Isolatoren. Innerhalb der nächsten drei Jahre sollen in dem vom französischen CEA koordinierten Projekt Prototypen für Netzhaut-, Kortex- und Cochlea-Implantate entstehen, die in den folgenden zehn Jahren bis zur Marktreife weiterentwickelt werden können.
