Kontakte im Gehirn

Nervenzellen kommunizieren wie Facebook-Freunde

Über neuronale Bahnen ist den Forschern bislang nur wenig bekannt.

(Bild: thinkstockphotos.de)

Nervenzellen im Gehirn kommunizieren wie Freunde bei Facebook: Die stärksten Bindungen bestehen zwischen den wenigen Zellen, die sich besonders ähnlich sind. Dies berichteten Forscher vom Biozentrum der Universität Basel in einer Studie, die in der Fachzeitschrift "Nature" erschienen ist.

Neurone bilden ein komplexes Geflecht aus Synapsen, von denen es bis zu mehreren tausend pro Zelle gibt. Doch nicht alle dieser synaptischen Verbindungen sind gleich: Die Mehrheit ist schwach, nur sehr wenige sind stark.

"Wir wollten herausfinden, ob es Regeln dafür gibt, wie sich Nervenzellen zu komplexen Netzwerken mit Millionen anderer Nervenzellen verbinden", wird Thomas Mrsic-Flogel, Leiter der Forschungsgruppe am Biozentrum der Universität Basel und dem University College London, in einer Mitteilung der Universität Basel vom Donnerstag zitiert.

Visuelle Muster lösen Reaktion aus
Die Forscher konzentrierten sich bei ihrer Studie auf die primäre Sehrinde, die Informationen aus dem Auge empfängt und zur visuellen Wahrnehmung führt. Neuronen dieses Teils des Gehirns reagieren auf spezielle visuelle Muster. Da die Zellen zu vielen Tausenden dicht beieinander liegen, ist es schwierig zu entschlüsseln, welche Zellen untereinander verbunden sind.

Die Wissenschaftler nutzen eine Kombination aus hochauflösenden bildgebenden Verfahren und empfindlichen elektrischen Messungen, um zu zeigen, wie die Verbindungen zwischen den benachbarten Neuronen im Gehirn von Mäusen organisiert sind. Das Gebilde ist vergleichbar mit einem sozialen Netzwerk wie etwa Facebook.

Enge Freunde kommunizieren mehr
Dort stünden Menschen zwar mit einer großen Anzahl Bekannter in Kontakt, erläuterten die Forscher. Der Kreis enger Freunde jedoch sei um ein Vielfaches kleiner. Dies seien zudem meist gerade die Freunde, mit denen wir die meisten Gemeinsamkeiten haben und deren Meinung uns besonders wichtig ist.

"Die schwachen Kontakte im Gehirn haben kaum Bedeutung, obwohl sie in der Mehrheit sind", erläuterte Mrsic-Flogel. Die wenigen starken Verbindungen zwischen Neuronen mit ähnlicher Funktion hätten hingegen den stärksten Einfluss auf die Aktivität ihrer Partner. "Dieses Zusammenspiel könnte ihnen helfen, bestimmte Informationen der Außenwelt zu verstärken."

Schwache Verbindungen könnten gestärkt werden
Doch auch die schwachen Verbindungen haben ihr Gutes. "Wir nehmen an, dass dies mit Lernprozessen zu tun haben könnte", sagte Lee Cossell, einer der Erstautoren der Studie. Schwache Verbindungen könnten etwa dann zu starken Verbindungen ausgebaut werden, wenn Neuronen ihr Verhalten ändern müssten. "Möglicherweise wird so die schnelle Plastizität des Gehirns gewährleistet", mutmaßt Cossell.

Weltweit bemühen sich Forschende, den neuronalen Schaltplan zu kartieren, um besser zu verstehen, wie das Gehirn Wahrnehmungen, Gedanken und Handlungen hervorbringt. Die Erforschung der Verschaltung von Neuronen ist auch für das Verständnis neurologischer Erkrankungen bedeutsam.