UZH-Team klärt Informationsfluss im Gehirn

21. Januar 2021 12:50

Zürich - Das menschliche Gehirn kann mehr rechnen und speichern als bisher vermutet. Das haben Forschende der Universität Zürich (UZH) jetzt nachgewiesen. Zudem konnten sie zeigen, dass die Grösse von Synapsen die Stärke der Informationsübertragung bestimmt. Beides hilft beim Verständnis neurologischer Erkrankungen.

Ein Forschungsteam der UZH bringt das Verständnis der Funktionsweise des menschlichen Gehirns entscheidend voran. Dessen Erkenntnis lautet: „Grössere Synapsen führen zu stärkeren elektrischen Impulsen“, so Teamleiter Kevan Martin vom Institut für Neuroinformatik. „Mit dieser Erkenntnis schliessen wir eine zentrale Wissenslücke der Neurobiologie.“ Sie wurde laut einer Medienmitteilung durch Tests an Gehirnen toter Mäuse gewonnen. 

Dieser Zusammenhang könne nun genutzt werden, um anhand der gemessenen Synapsengrössen abzuschätzen, wie stark die Informationsübertragung ist, heisst es darin weiter. „Damit können zukünftig die Schaltkreise der Grosshirnrinde mithilfe von Elektronenmikroskopie exakt kartografiert und deren Informationsfluss am Computer simuliert und interpretiert werden“, erklärt der Hauptautor dieser Studie und ehemalige Doktorand in Kevan Martins Team, Gregor Schuhknecht. Nun könnten Fachleute „Verdrahtungsdefekte“ mit Entwicklungsstörungen und neurologischen Krankheiten in Zusammenhang bringen.

Die Forschenden hätten darüber hinaus eine weitere zentrale Frage der Neurobiologie klären können. Gemäss bisheriger Lehrmeinung schütten Synapsen der Grosshirnrinde pro Aktivierungsvorgang nur ein einziges Vesikel (Transportbläschen) mit Botenstoffen aus. Mithilfe mathematischer Analysen konnten sie jedoch nachweisen, dass Synapsen an verschiedenen Stellen mehrere Vesikel gleichzeitig ausschütten können.

„Synapsen sind somit komplexer und können ihre Signalstärke dynamischer regulieren als bislang vermutet“, resümiert Martin. „Die Rechenleistung und die Speicherkapazität der gesamten Grosshirnrinde ist höchstwahrscheinlich wesentlich grösser als bisher angenommen wurde.“ mm

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