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Bestimmte körpereigene Proteine, die Umweltreize in für Nerven verständliche Signale übersetzen, spielen die entscheidende Rolle bei der Entwicklung und späteren Feinanpassung des Sehsystems der Taube. Wie? Das hat Dr. Carsten Theiß in seiner Dissertation "Neurotrophe Mechanismen während der Entwicklung des retino-tectalen Systems der Taube (Columbia livia)" untersucht.
Bochum, 11.05.2000
Nr. 116
RUB-Biopsychologe erforscht Entwicklung des Sehsystems
Proteine "übersetzen" Umwelteinflüsse in verständliche Signale
Entstehung von Asymmetrien des Gehirns
Das Gehirn der Wirbeltiere ist in seiner Komplexität von anderen Organen unübertroffen. Seine Bauelemente hat die Wissenschaft schon recht gut erforscht, aber dennoch bleiben Fragen offen: Wie und warum Hirnasymmetrien entstehen, wobei z. B. Umweltinformationen dominant in einer der beiden Hälften verarbeitet werden, hat Dr. Carsten Theiß in seiner Dissertation "Neurotrophe Mechanismen während der Entwicklung des retino-tectalen Systems der Taube (Columbia livia)", die an der Fakultät für Psychologie der RUB (Prof. Dr. Onur Güntürkün in Zusammenarbeit mit der medizinischen Fakultät, Prof. Dr. Karl Meller) entstanden ist, untersucht. Bestimmte körpereigene Proteine, die Umweltreize in für Nerven verständliche Signale übersetzen, spielen die entscheidende Rolle bei der Entwicklung und späteren Feinanpassung des Sehsystems der Taube.
Das rechte Auge und die linke Hirnhälfte dominieren
Das Sehsystem der Taube suchte sich Dr. Carsten Theiß für seine Studie aus, weil es deutliche Asymmetrien aufweist, die sich in einem Zeitraum von etwa 20 Tagen, beginnend vier Tage vor dem Schlupf, ausbilden. Funktionell zeigen Tauben eine Dominanz des rechten Auges. Da das rechte Auge ausschließlich mit der linken Hirnhälfte verschaltet ist, dominiert diese ebenfalls bei der Erkennung und Verarbeitung von Objektinformationen und geometrischen Illusionen, sowie bei Aufgaben des visuellen Gedächtnisses (z. B. beim Zurückfinden zum Taubenstall über bekanntes Gebiet). Auch in mikroskopischen Gewebeuntersuchungen finden sich Asymmetrien im visuellen System, z. B. signifikant größere Nervenzellen in der linken Hirnhälfte.
Steuerung durch Gene und Umwelt
Verantwortlich für die Entstehung dieser Asymmetrie ist ein exaktes Zusammenspiel zwischen genetischen Faktoren und Umwelteinflüssen während einer kritischen Phase der Entwicklung des visuellen Systems. Grundsätzlich sind zwar alle nervalen Systeme genetisch vorbestimmt; die genetische Information allein reicht aber nicht aus, um sinnvolle Zellkontakte herzustellen und unsinnige wieder zu verwerfen. Bei der Taube fließt das Licht als entscheidender Umweltfaktor in die Entwicklungssteuerung ein: Zuerst veranlasst ein genetisch bestimmter Ausstoß von Signalmolekülen eine Rotation des Taubenembryos im Ei, so dass der Embryo in eine Position gerät, in der das rechte Auge der Eierschale zugewandt ist und sein eigener Körper das linke Auge abschattet. Das Licht, das durch die Schale dringt, ist der Umweltfaktor, der die Herausbildung der visuellen Lateralisation des Taubenhirns bis zu drei Wochen nach dem Schlupf steuert. Welche Mechanismen die Lichtstimulation jedoch in ein für die Nervenzellen erkennbares Signal umwandeln, war bisher ungeklärt.
Nerotrophine - "Dolmetscher" für Nervenzellen
Dr. Carsten Theiß erkannte anhand verschiedener Gewebeuntersuchungen, die er mit Hilfe verschiedener mikroskopischer Techniken auswertete, dass körpereigene Proteine, die sogenannten Neurotrophine, genauer BDNF und NT-3, diese Funktion übernehmen. NT-3 steuert dabei vornehmlich Entwicklungsprozesse der Verbindungen zwischen Auge und Gehirn, während BDNF darüber hinaus auch erwachsenen Tieren eine ständige morphologische und biochemischen Feinanpassung ermöglicht. Während der Entwicklung stabilisieren beide Neurotrophine die Charakteristika von Nervenzellen, etwa deren Größe und Verzweigungen. So regulieren sie auch die morphologische Asymmetrie, die wiederum Grundlage der funktionellen Asymmetrie ist. Ob Neurotrophine auch primär das Umweltsignal Licht in eine für Nervenzellen verständliche Form übersetzen oder Teil einer größeren Signalkaskade sind, ist noch unklar.
Weitere Informationen
Dr. Carsten Theiß, Fakultät für Psychologie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24560, Fax: 0234/32-14-377, Email: carsten.theiss@ruhr-uni-bochum.de
Criteria of this press release:
Biology, Information technology, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing, Psychology
transregional, national
Research results
German
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