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Hirnforschung: Forscher finden Ordnung im neuronalen Netzwerk

Neuronales SchachbrettLaden...

Die Nervenverbindungen in unserem Gehirn sind wie ein Schachbrett organisiert: Einzelne Fasern verlaufen dabei parallel zueinander und schneiden Bündel aus anderen Richtungen immer nahezu rechtwinklig. Wissenschaftler entdeckten die Gitterstruktur sowohl beim Menschen als auch bei anderen Primatenspezies.

Schon seit Längerem vermuten Forscher, dass die Nervenverbindungen im Gehirn kein willkürliches Gewirr bilden. Mehrere Studien konnten zeigen, dass die Ausläufer von Nervenzellen im Hirnstamm und im Rückenmark in geordneten Bahnen verlaufen. Dass auch das restliche Gehirn ähnlich aufgebaut ist, bewiesen nun schließlich Van Wedeen von der Harvard Medical School und seine Kollegen.

Bestechende EinfachheitLaden...
Bestechende Einfachheit | In verschiedenen Bereichen des Gehirns von Rhesusaffen konnten Forsscher um Van Wedeen via DSI-Scan die Gitterstruktur der Nervenfaser zeigen. Die Nervenstränge laufen stets parallel zueinander und kreuzen Bündel aus anderen Richtungen senkrecht. Zusammen bilden die einzelnen Gitter ein komplexes dreidimensionales Netz.

Mittels so genannter Diffusions-Spektrum-MRI (DSI) vermaßen die Forscher erstmals die räumliche Orientierung von Nervenfasern im großen Stil. Die DSI macht die Bewegungsrichtung von Wassermolekülen innerhalb der Fasern sichtbar; anders als die verbreitetere Diffusions-Tensor-Bildgebung können Forscher mit ihr jedoch auch erkennen, wenn sich die Bahnen auf engstem Raum überschneiden. Auf diese Weise untersuchten Wedeen und seine Kollegen die Gehirne von vier verschiedenen Affenarten sowie vom Menschen.

In allen untersuchten Spezies fanden die Forscher zweidimensionale Gitter aus orthogonalen Nervenbündeln, in einigen Bereichen waren die Netzsysteme sogar dreidimensional ausgebildet. Die räumliche Anordnung der Nervenfasern deckt sich mit den drei Achsen, an denen sich auch die Entwicklung eines Embryos orientiert. Die Forscher mutmaßen, dass die Ausläufer der Nervenzellen so besonders leicht die richtigen Bindungsstellen finden können.

Mit der DSI konnten die Forscher rund ein Viertel des Nervengitters im menschlichen Gehirn erfassen, von neuen hochauflösenden Hirnscannern erhoffen sie sich noch tiefere Einblicke.

Mehr Informationen finden Sie auf der Sonderseite Konnektomik

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