Bernstein Netzwerk Computational Neuroscience
  • Home
  • Netzwerk
    • Das Bernstein Netzwerk
    • Bernstein Zentren
      • Berlin
      • Freiburg
      • Göttingen
      • München
      • Tübingen
      • Heidelberg-Mannheim
    • Forschungsinfrastruktur
      • High Performance Simulation and Data Analysis
      • Forschungsdaten-Management
      • Wissenschaftskommunikation
      • Wissenschaftskoordination
    • Preise und Initiativen
      • Valentin Braitenberg Award
      • Brains for Brains Nachwuchspreis
      • Bernstein SmartSteps
    • Gremien des Netzwerks
    • Satzung
    • Mitgliedschaft
    • Historie
    • Spenden
    • Kontakt
  • Newsroom
    • Newsroom
    • Aktuelles
    • Meet the Scientist
    • Veranstaltungen
    • Ausschreibungen
    • Medienecho
    • Presse
    • Publikationen des Netzwerks
    • Bernstein Bulletin
  • Forschung und Lehre
    • Forschung und Lehre
    • Wissenschaftler:innen finden
    • Studienprogramme
      • Masterprogramme
      • Promotionsprogramme
    • Studienangebote
      • Bernstein Student Workshop Series 2023
      • Online Learning
      • Kurse für Fortgeschrittene
      • Praktika und Abschlussarbeiten
    • Ethos des Bernstein Netzwerks
  • Karriere
    • Karriere
    • Stellenangebote
    • Verstärken Sie unser Team
  • Bernstein Conference
    • Bernstein Conference
    • Call for Satellite Workshops
    • General Information
      • Tentative Schedule
      • Past Conferences
    • FAQ
  • DE
  • EN
  • Suche
  • Menü Menü
Sie sind hier: Startseite1 / Newsroom2 / Aktuelles3 / Eine Art selektive Wahrnehmung
München – 21. Februar 2019

Eine Art selektive Wahrnehmung

Wie kommen von der Retina aufgenommene Bilder ins Gehirn? Münchner und Tübinger Neurobiologen zeigen, dass bereits in der ersten Schaltstation auf dem Weg zum Großhirn visuelle Reize verrechnet werden - aber nicht alle erfahren die gleiche Gewichtung.

Zweiphotonenmikroskopisches Bild retinaler Ganglienzellen (RGCs, grün). Axone dieser Zellen (oben rechts, grün) ziehen über den optischen Nerv in den visuellen Thalamus. Blutgefäße sind rot dargestellt. © Yannik Bauer

/LMU/ Der Sehsinn ist für bis zu 80 Prozent der Informationen zuständig, die der Mensch über seine Umgebung erhält. Dafür speisen in der Retina rund 130 Millionen lichtempfindliche Zellen ihre Signale in ein komplexes Netzwerk von Nervenzellen ein. Wie das Gehirn es schafft, diese optischen Signale in sinnvolle Informationen zu übersetzen, ist bis heute nicht vollständig geklärt. Ein besseres Verständnis der neuronalen Verarbeitung aber ist beispielsweise für die Entwicklung von besseren visuellen Prothesen wichtig. Ein Team um die LMU-Neurobiologin Laura Busse hat in Kooperation mit Thomas Euler und Philipp Berens (beide Universität Tübingen) eine bisher kontrovers diskutierte Frage untersucht und konnte zeigen, dass schon in der ersten neuronalen Schaltstation zwischen Retina und Großhirn eine Verarbeitung und Gewichtung der Signale stattfindet. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Neuron.

In der Netzhaut der Maus wird der Seheindruck von über 30 spezialisierten retinalen Ganglienzellentypen aufgenommen, durch die das Photorezeptorsignal in mehrere parallele Kanäle zerlegt zum Gehirn transportiert wird: Manche Zelltypen reagieren beispielsweise bevorzugt auf dunkle Kontraste, andere auf bestimmte räumliche Muster. „Eine ähnliche Diversität scheint es auch im Primaten zu geben, und damit wahrscheinlich auch beim Menschen“, sagt Busse. „Wir haben nun im Mausmodell untersucht, welche der Ganglienzell-Typen in den visuellen Thalamus ziehen, und ob die dort ankommende Information nur weitergeleitet oder bereits transformiert wird.“ Der visuelle Thalamus stellt die erste Umschaltstation für Signale auf dem Weg zur Großhirnrinde dar, und dieser Verarbeitungspfad ist unter anderem verantwortlich für Formsehen, visuelle Wahrnehmung und Objekterkennung. Beide Fragestellungen wurden in der Wissenschaft in den letzten Jahren kontrovers diskutiert: Einerseits sprachen funktionelle Befunde gegen eine weitere Verarbeitung der Signale. Andererseits zeigten neue anatomische Studien, dass eine einzelne Thalamus-Zelle Signale von mehr als 90 verschiedenen retinalen Ganglienzellen aufnehmen kann, was sehr starke Kombination nahelegt.

In enger Zusammenarbeit haben die Münchner und Tübinger Wissenschaftler nun die Signalverarbeitung bei der Maus untersucht. Die Forscher setzten dabei einen kontrollierten visuellen Stimulus ein, der viele Antworteigenschaften gleichzeitig testet – etwa Dunkel-Hell- und Hell-Dunkel-Veränderungen, Kontraständerungen oder Änderungen in der Schnelligkeit eines Flackerns – und analysierten die Reaktion sowohl der Retina- als auch der Thalamuszellen. Dabei fanden sie, dass die meisten Typen der retinalen Ganglienzellen Informationen zum visuellen Thalamus leiten. Auf der Basis ihrer Messungen entwickelten die Wissenschaftler anschließend ein Computer-basiertes Modell, das Rückschlüsse darauf ermöglicht, welche und wie viele Zellen jeweils an der Zellantwort aus dem Thalamus beteiligt sind. „Dieses Modell zeigt, dass eine einzelne Thalamus-Zelle nur von maximal fünf verschiedenen retinalen Zelltypen angesteuert wird“, sagt Busse. Die Signale dieser fünf Typen werden in der Thalamus-Zelle kombiniert, wobei allerdings zwei Typen sehr stark dominieren. Die Eingangssignale der anderen Typen haben nur einen geringen Einfluss, sodass das resultierende Signal dem der retinalen Ganglienzelle oft stark ähnelt.

Nach Ansicht der Wissenschaftler tragen die schwachen Signale der nicht-dominierenden Typen möglicherweise dazu bei, das Sehen „robuster“ zu machen, etwa indem die Zellen besser miteinander vernetzt werden, wenn eine retinale Zelle Signale an viele Thalamus-Zellen schickt. Möglicherweise kann die Gewichtung der Signale auch variiert werden, sodass etwa bei Lernprozessen neue Verarbeitungs-Kombinationen errechnet werden können. „Auf jeden Fall ist der Thalamus nicht nur eine passive Verschaltstation zwischen der Netzhaut und dem Gehirn, sondern es finden auch dort schon Neuberechnungen statt“, sagt Busse. „Dabei spielt die Gewichtung der Signale eine wichtige Rolle.“

Die Arbeiten wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1233 „Robust Vision“ gefördert.

>> zur originalen Pressemitteilung

Originalpublikation

Mouse dLGN receives functional input from a diverse population of retinal ganglion cells with limited convergence
Miroslav Román Rosón, Yannik Bauer, Ann H. Kotkat, Philipp Berens, Thomas Euler, Laura Busse
Neuron 2019
Doi: 10.1016/j.neuron.2019.01.040

Eine Art selektive Wahrnehmung

12. Januar 2021/in /von Alexandra Stein

Kontakt Aktuelles

Kontakt

Prof. Dr. Laura Busse

Division of Neurobiology
Department Biology II

+49 89 2180-74305
busse@biologie.uni-muenchen.de

Bernstein Netzwerk Computational Neuroscience Logo

Mitglied werden
Satzung
Spenden
Newsletter abonnieren

 

Folgen Sie uns

Mastodon
© 2023 Bernstein Netzwerk Computational Neuroscience
  • Kontakt
  • Impressum
  • Datenschutz
Nach oben scrollen
Cookie-Zustimmung verwalten
Wir verwenden Cookies, um unsere Website und unseren Service zu optimieren.
Funktional Immer aktiv
Der Zugriff oder die technische Speicherung ist unbedingt für den rechtmäßigen Zweck erforderlich, um die Nutzung eines bestimmten Dienstes zu ermöglichen, der vom Abonnenten oder Nutzer ausdrücklich angefordert wurde, oder für den alleinigen Zweck der Übertragung einer Nachricht über ein elektronisches Kommunikationsnetz.
Vorlieben
Die technische Speicherung oder der Zugriff ist für den rechtmäßigen Zweck der Speicherung von Voreinstellungen erforderlich, die nicht vom Abonnenten oder Nutzer beantragt wurden.
Statistiken
Die technische Speicherung oder der Zugriff, der ausschließlich zu statistischen Zwecken erfolgt. Die technische Speicherung oder der Zugriff, der ausschließlich zu anonymen statistischen Zwecken verwendet wird. Ohne eine Aufforderung, die freiwillige Zustimmung Ihres Internetdienstanbieters oder zusätzliche Aufzeichnungen von Dritten können die zu diesem Zweck gespeicherten oder abgerufenen Informationen allein in der Regel nicht zu Ihrer Identifizierung verwendet werden.
Marketing
Die technische Speicherung oder der Zugriff ist erforderlich, um Nutzerprofile zu erstellen, um Werbung zu versenden oder um den Nutzer auf einer Website oder über mehrere Websites hinweg zu ähnlichen Marketingzwecken zu verfolgen.
Optionen verwalten Dienste verwalten Anbieter verwalten Lesen Sie mehr über diese Zwecke
Einstellungen
{title} {title} {title}