Nervenzellen bremsen ihre Nachbarn

Ist das eine schwarze Katze oder ein Panther? Unser Gehirn muss den Unterschied in Windeseile erkennen, denn Erste können wir streicheln, vor Zweitem müssten wir fliehen. Von der Gestalt und Farbe her ähneln sich Katze und Panther, doch die Größe ist entscheidend. In der Neurobiologie spricht man von Mustertrennung: Wie schafft das Gehirn, so ähnliche Muster doch auseinanderzuhalten, damit wir nicht auf den Panther zugehen und ihn kraulen wollen?

Ein Team um Peter Jonas am Institute of Science and Technology (IST) Austria in Klosterneuburg forscht am Gehirn und seinen Fähigkeiten, Muster korrekt einzuordnen. Es verbindet Untersuchungen am Rattengehirn mit digitalen Modellen der Nervenzellen und Synapsen. Bisher basierten solche Computermodelle auf Miniausschnitten der Hirnregion, bildeten also höchsten die Aktivität von zehn bis 1000 Neuronen ab. Für eine Studie von Erstautor Jose Guzman erschuf das Team nun eine Simulation von 500.000 Nervenzellen, die alle miteinander wechselwirken. So viele „Körnerzellen“stecken nämlich im echten Gyrus dentatus, der ein kleiner Teil des Hippocampus im Rattenhirn ist. An dem Modell testeten die Forscher eine Reihe von Ideen, wie die Mustertrennung dort abläuft (Nature Computational Science, 16. 12.).

Kontraste gut verstärken

Von allen Herangehensweisen war die Hemmung von benachbarten Zellen die erfolgreichste: Ähnlich wie in der Netzhaut im Auge eine Kontrastverstärkung klappt, hemmen auch Körnerzellen im Hippocampus ihre direkten Nebenzellen, um das eine Muster vom anderen besser zu unterscheiden. Nun sollen Einblicke in die echten Mäuse- und Rattenhirne dieses digitale Modell auf seine Richtigkeit prüfen. (APA/vers)