Struktur und Funktion neuronaler Netzwerke

Grafik: MW
Struktur und Funktion

Tief im Gehirn geschehen wundersame Dinge

Das Problem mit diesem Gehirn ist, dass es so ungeheuer vielschichtig organisiert ist. Da gibt es die Ebene der Areale und Strukturen – visueller Cortex hier, Basalganglien dort. Dann die einzelnen Zellen mit ihrer komplexen Kommunikation an der Synapse. Und dann bilden diese Zellen Netzwerke in allen möglichen Formen und Größen, die sich um Strukturen und Areale nicht scheren. Auf unserer Karte des Gehirns gibt es noch viele weiße Flecken – oft nur in Molekülgröße, und doch entscheidend für das Gesamtverständnis.

Wie also sehen diese Netzwerke aus? Wie organisieren sie sich? Wie regenerieren sie bei Schäden? Wie flexibel sind sie? Wie entscheidet sich das Schicksal der einzelnen Zelle des Fötus? Und wie entsteht aus all dem schlussendlich unser Verhalten?

Fragen wie diese führen uns in den Maschinenraum des Nervensystems – in seine Strukturen und Funktionen. Kleinteilig und mechanistisch geht es hier zu, aber auch hochdynamisch und komplex. In der Summe finden wir hier die Grundlagen für das Wunder des Lebens.

Der Sonderforschungsbereich 870 bewegt sich genau dort, in den dynamischen Prozessen irgendwo zwischen Sensorik und Motorik, bottom-up und top-down, Funktion und Assembly. Ein riesiges Feld, das wir schrittweise in drei Phasen abdecken:

  • Phase 1 beleuchtet das flexible Nervensystem, mit der Einführung Gut vernetzt von Janosch Deeg.
  • Phase 2 blickt auf die einzelne Zelle – wie sie tickt, was sie kann und warum es dann doch mehr als eine braucht. Nora Schulz führt ein mit dem Text Erfolgsgeheimnis Kommunikation.
  • Mit Phase 3 erleben wir ein neues Bild vom Gehirn – eines, das bestehendes Fachbuchwissen umwirft. Eine Ahnung verschafft Nora Schulz in ihrem Text Sinne und Taten.

Ein größeres Bild der Fragen zeichnet der Text Die Wunder des Lebens.

Wir wünschen viel Vergnügen mit einem Thema direkt am Puls des Lebens.

Cortex

Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex

Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm2.

Basalganglien

Basalganglien/Nuclei basales/basal ganglia

Basalganglien sind eine Gruppe subcorticaler Kerne (unterhalb der Großhirnrinde gelegen) im Telencephalon. Zu den Basalganglien zählen der Globus pallidus und das Striatum, manche Autoren schließen weitere Strukturen mit ein, wie z. B. das Claustrum. Die Basalganglien werden primär mit der Willkürmotorik in Verbindung gebracht.

Synapse

Synapse/-/synapse

Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen und dient deren Kommunikation. Sie besteht aus einem präsynaptischen Bereich – dem Endknöpfchen des Senderneurons – und einem postsynaptischen Bereich – dem Bereich des Empfängerneurons mit seinen Rezeptoren. Dazwischen liegt der sogenannte synaptische Spalt.

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