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Die Entstehung neuronaler Schaltkreise

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Neurowissenschaften

Zusammenfassung

Kapitel 23 erläutert die Mechanismen, die während der Gehirnentwicklung für die richtigen Verknüpfungen zwischen den Neuronen sorgen. Hier soll die Gehirnentwicklung noch einmal betrachtet werden, aber dieses Mal werden wir uns darauf konzentrieren, wie im Laufe der Reifung des Gehirns Verbindungen ausgebildet und modifiziert werden. Es wird sich herausstellen, dass die Verschaltung im Gehirn größtenteils durch genetische Programme bestimmt wird. Sie ermöglichen es den Axonen, die richtigen Bahnen und Ziele zu finden. Ein signifikanter Anteil der endgültigen Verschaltung beruht aber auch auf sensorischen Informationen aus unserer Umwelt, die wir in der frühen Kindheit aufnehmen. Auf diese Weise leisten sowohl Gene als auch Umwelt ihren Beitrag zur endgültigen Struktur und Funktion des Nervensystems.

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Literatur

Direkt zitierte Literatur

  • Bear MF, Singer W (1986) Modulation of visual cortical plasticity by acetylcholine and noradrenaline. Nature 320:172–176

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Dehay C, Kennedy H (2007) Cell-cycle control and cortical development. Nat Rev Neurosci 8(6):438–450

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Hamasaki T, Leingartner A, Ringstedt T, O’Leary DD (2004) EMX2 regulates sizes and positioning of the primary sensory and motor areas in neocortex by direct specification of cortical progenitors. Neuron 43(3):359–372

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Mioche L, Singer W (1989) Chronic recordings from single sites of kitten striate cortex during experience-dependent modifications of receptive-field properties. J Neurophysiol 62:185–197

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Mower GD (1991) The effect of dark rearing on the time course of the critical period in cat visual cortex. Dev Brain Res 58:151–158

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Ross SE, Greenberg ME, Stiles CD (2003) Basic helix-loop-helix factors in cortical development. Neuron 39:13–25

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Wiesel T (1982) Postnatal development of the visual cortex and the influence of the environment. Nature 299:583–592

    Article  CAS  Google Scholar 

Quellen und weiterführende Literatur

  • Altman J, Das GD (1965) Autoradiographic and histological evidence of postnatal hippocampal neurogenesis in rats. J Comp Neurol 124:319–335

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Balice-Gordon RJ, Lichtman JW (1994) Long-term synapse loss induced by focal blockade of postsynaptic receptors. Nature 372:519–524

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Bear MF (2003) Bidirectional synaptic plasticity: from theory to reality. Philos Trans R Soc Lond B: Biol Sci 358:649–655

    Article  Google Scholar 

  • Bear MF, Huber KM, Warren ST (2004) The mGluR theory of fragile X mental retardation. Trends Neurosci 27:370–377

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Bear MF, Kleinschmidt A, Gu Q, Singer W (1990) Disruption of experience-dependent synaptic modifications in striate cortex by infusion of an NMDA receptor antagonist. J Neurosci 10:909–925

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Bourgeois J, Rakic P (1993) Changes of synaptic density in the primary visual cortex of the macaque monkey from fetal to adult stage. J Neurosci 13:2801–2820

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Cooke SF, Bear MF (2014) How the mechanisms of long-term synaptic potentiation and depression serve experience-dependent plasticity in primary visual cortex. Philos Trans R Soc Lond B: Biol Sci 369:20130284

    Article  Google Scholar 

  • Dudek SM, Bear MF (1989) A biochemical correlate of the critical period for synaptic modification in the visual cortex. Science 246:673–675

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Espinosa JS, Styker MP (2012) Development and plasticity of the primary visual cortex. Neuron 75:230–249

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Fish JL, Dehay C, Kennedy H, Huttner WB (2008) Making bigger brains – the evolution of neural-progenitor-cell division. J Cell Sci 121(17):2783–2793

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Fixsen W, Sternberg P, Ellis H, Horvitz R (1985) Genes that affect cell fates during the development of Caenorhabditis elegans. Cold Spring Harb Symp Quant Biol 50:99–104

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Ghosh A, Carnahan J, Greenberg M (1994) Requirement for BDNF in activity-dependent survival of cortical neurons. Science 263:1618–1623

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Goda Y, Davis GW (2003) Mechanisms of synapse assembly and disassembly. Neuron 40:243–264

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Goldberg JL, Barres BA (2000) Nogo in nerve regeneration. Nature 403:369–370

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Harris WC, Holt CE (1999) Slit, the midline repellent. Nature 398:462–463

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Hebb DO (1949) Organization of Behavior. Wiley, New York

    Google Scholar 

  • Heynen AJ, Yoon BJ, Liu CH, Chung HJ, Huganir RL, Bear MF (2003) Molecular mechanism for loss of visual responsiveness following brief monocular deprivation. Nat Neurosci 6:854–862

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Honda T, Tabata H, Nakajima K (2003) Cellular and molecular mechanisms of neuronal migration in neocortical development. Semin Cell Dev Biol 14:169–174

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Huang ZJ, Kirkwood A, Pizzorusso T, Porciatti V, Morales B, Bear MF, Maffei L, Tonegawa S (1999) BDNF regulates the maturation of inhibition and the critical period of plasticity in mouse visual cortex. Cell 98:39–55

    Article  Google Scholar 

  • Hubel DH (2000) Auge und Gehirn. Neurobiologie des Sehens. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

    Google Scholar 

  • Katz LC, Crowley JC (2002) Development of cortical circuits: lessons from ocular dominance columns. Nat Rev Neurosci 3(1):34–42

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Kempermann G, Wiskott L, Gage FH (2004) Functional significance of adult neurogenesis. Curr Opin Neurobiol 14:186–191

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Kennedy T, Serafini T, Torre JDL, Tessier-Lavigne M (1994) Netrins are diffusible chemotropic factors for commissural axons in the embryonic spinal cord. Cell 78:425–435

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Law MI, Constantine-Paton M (1981) Anatomy and physiology of experimentally produced striped tecta. J Neurosci 1:741–759

    Article  CAS  Google Scholar 

  • LeVay S, Stryker MP, Shatz CJ (1978) Ocular dominance columns and their development in layer IV of the cat’s visual cortex: a quantitative study. J Comp Neurol 179:223–244

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Levi-Montalcini R, Cohen S (1960) Effects of the extract of the mouse submaxillary salivary glands on the sympathetic system of mammals. Ann NY Acad Sci 85:324–341

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  • Liao D, Zhang X, O’Brien R, Ehlers MD, Huganir RL (1999) Regulation of morphological postsynaptic silent synapses in developing hippocampal neurons. Nat Neurosci 2:37–43

    Article  CAS  Google Scholar 

  • McConnel SK (1995) Constructing the cerebral cortex: neurogenesis and fate determination. Neuron 15:761–768

    Article  Google Scholar 

  • McLaughlin T, O’Leary DDM (2005) Molecular gradients and development of retinotopic maps. Annu Rev Neurosci 28:327–355

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Meister M, Wong R, Baylor D, Shatz C (1991) Synchronous bursts of action potentials in ganglion cells of the developing mammalian retina. Science 252:939–943

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Paton JA, Nottebohm FN (1984) Neurons generated in the adult brain are recruited into functional circuits. Science 225:1046–1048

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Price DJ, Jarman AP, Mason JO, Kind PC (2011) Building Brains: An Introduction to Neural Development. Wiley-Blackwell, Boston

    Book  Google Scholar 

  • Richardson PM, McGuinness UM, Aguayo AJ (1980) Axons from CNS neurons regenerate into PNS grafts. Nature 284:264–265

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Schlagger BL, O’Leary DD (1991) Potential of visual cortex to develop an array of functional units unique to somatosensory cortex. Science 252:1556–1560

    Article  Google Scholar 

  • Spalding KL, Bergmann O, Alkass K, Bernard S, Salehpour M, Huttner HB, Boström E, Westerlund I, Vial C, Buchholz BA, Possnert G, Mash DC, Druid H, Frisén J (2013) Dynamics of hippocampal neurogenesis in adult humans. Cell 153:1219–1227

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Sperry R (1963) Chemoaffi nity in the orderly growth of nerve fiber patterns and connections. Proc Natl Acad Sci USA 4:703–710

    Article  Google Scholar 

  • Stoner R, Chow ML, Boyle MP, Sunkin SM, Mouton PR, Roy S, Wynshaw-Boris A, Colamarino SA, Lein ES, Courchesne E (2014) Patches of disorganization in the neocortex of children with autism. N Engl J Med 370:1209–1219

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Tessier-Lavigne M, Goodman CS (1996) The molecular biology of axon guidance. Science 274:1123–1133

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Walsh C, Cepko C (1992) Widespread dispersion of neuronal clones across functional regions of the cerebral cortex. Science 255:434

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Whitford KL, Pijkhuizen P, Polleux F, Ghosh A (2002) Molecular control of cortical dendrite development. Annu Rev Neurosci 25:127–149

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Wiesel TN, Hubel DH (1963) Single cell responses in striate cortex of kittens deprived of vision in one eye. J Neurophysiol 26:1003–1017

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Yuste R, Bonhoeffer T (2001) Morphological changes in dendritic spines associated with long-term synaptic plasticity. Annu Rev Neurosci 24:1071–1089

    Article  CAS  Google Scholar 

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Wiederholungsfragen

Wiederholungsfragen

  1. 1.

    Was ist mit der Aussage gemeint, der Cortex entwickle sich „von innen nach außen“?

  2. 2.

    Beschreiben Sie die drei Phasen der Bildung von Nervenbahnen. In welcher Phase (oder in welchen Phasen) spielt neuronale Aktivität eine Rolle?

  3. 3.

    Auf welche drei verschiedenen Arten trägt \(\mathrm{Ca^{2+}}\) vermutlich zu den Prozessen der Bildung und Neuordnung von Synapsen bei?

  4. 4.

    Inwiefern ähnelt die Aufhebung der Innervation einer Muskelfaser durch viele Nerven der Segregation der Axonendigungen von der Retina im CGL? Wie unterscheiden sich diese beiden Prozesse?

  5. 5.

    Vor nicht allzu langer Zeit wurde angeborenes Schielen (Strabismus) in der Regel erst im Jugendalter korrigiert. Mittlerweile versucht man diesen Defekt bereits in der frühen Kindheit durch einen chirurgischen Eingriff zu beheben. Warum? Inwiefern wirkt sich Schielen auf die Verschaltungen im Gehirn aus, und wie beeinflusst es das Sehvermögen?

  6. 6.

    Kinder können oft scheinbar mühelos mehrere Sprachen erlernen, während die meisten Erwachsenen sich sehr anstrengen müssen, eine zweite Sprache zu beherrschen. Was könnte nach all dem, was Sie über die Gehirnentwicklung wissen, der Grund dafür sein?

  7. 7.

    Asynchron feuernde Neuronen büßen ihre Verschaltungen ein. Wie kommt es dazu?

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Bear, M.F., Connors, B.W., Paradiso, M.A. (2018). Die Entstehung neuronaler Schaltkreise. In: Engel, A. (eds) Neurowissenschaften. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-57263-4_23

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  • Publisher Name: Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg

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