Mittwoch, 22 Februar 2017 12:28

Wissenschaftler entwickeln Neuronenschaltkreise Empfehlung

Neurowissenschaftler unter der Leitung von Prof. Samuel Pfaff vom Salk-Instituts in La Jolla, San Diego, Kalifornien, haben aus Stammzellen künstliche Rückenmarkssysteme in der Petrischale erzeugt, das sie Circuitoide getauft haben. Sie wollen damit die rhythmischen Muster der Neuronenaktivitet zu studieren, um die Bewegungs-Dysfunktionalitäten z.B. bei Parkinson und ALS zu zu untersuchen.

Da ist schwierig ist, zu beobachten, wie Milliarden Nervenzellen Informationen aufnehmen und verarbeiten, haben die Forscher einen einfachen Schaltkreis aus Nervenzellenin der Petrischale gezüchtet, mit dem sie beobachten können, wie Gehirnschaltkreise arbeiten. Nervenzellen und das Rückenmark sind wie elektronische Schaltkreise aufgebaut. Sie bestehen aus einer Vielzahl an Neuronen, die in Netzwerken von hunderttausenden von Zellen aufgebaut sind. Um dies in einfacherer Form zu simulieren, haben die Salk-Forscher embryonale Stammzellen der Maus in Clustern von Rückenmarksnervenzellen (Circuitoide) wachsen lassen. Jedes Circuitoid bestand aus ungefahr 50.000 Zellen unterschiedlicher Zelltypen in Klumpen, die sich mit dem bloßem Auge erkennen lassen. Die Forscher kennzeichneten elektrische Impulse erregende und hemmende Neuronen sowie Motoneuronen, welche die Muskeln kontrollieren.

Mit einem speziellen Mikroskop konnten sie beobachten, dass das Verhältnis von erregenden und hemmenden Neuronen und Motoneuronen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Neuronenfeuerungsrate und der Zusammensetzung in Unternetzwerken nimmt. Ein Vorgang der bei der Flexibiliät des Gehirns eine wichtige Rolle spielen könnte.

Die Arbeit wurde im Journal eLife online publiziert:
Matthew J Sternfeld, Christopher A. Hinckley, Niall J. Moore, Matthew T. Pankratz, Kathryn L. Hilde, Shawn P Driscoll, Marito Hayashi, Neal D. Amin, Dario Bonanomi, Wesley D. Gifford, Kamal Sharma, Martyn Goulding & Samuel L. Pfaff (2017): Speed and segmentation control mechanisms characterized in rhythmically-active circuits created from spinal neurons produced from genetically-tagged embryonic stem cells. eLife 2017;
6:e21540. DOI: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.21540

Quelle:
http://www.salk.edu/news-release/brains-got-rhythm/