“Erinnerungen” in Nervenchip erzeugt

Schon in einer schlichten Kultur von Nervenzellen lassen sich einfache “Erinnerungen” speichern, zeigen Experimente israelischer Physiker. Lösten sie in ihren Zellkulturen wiederholt das gleiche Erregungsmuster aus, trat dieses schließlich auch spontan auf - ohne äußeren Reiz.

Dieses Phänomen sei vergleichbar dem Lernen und Abrufen neuen Wissens, schreiben Itay Baruchi und Eshel Ben-Jacob von der Universität Tel-Aviv im Fachblatt “Physical Review E”. Neurowissenschaftler gehen davon aus, dass zumindest ein Lernmechanismus darin besteht, dass einzelne Verbindungen (Synapsen) zwischen Nervenzellen immer effektiver arbeiten.

Baruchi und Ben-Jacob gaben Gehirnzellen von Ratten auf eine Polymeroberfläche, in die zahlreiche Elektroden eingelassen waren. Binnen kurzer Zeit verbanden sich die Zellen zu einem Netzwerk, in dem es alle paar Sekunden zu einem spontanen Aktivitätsausbruch kam. Diese Erregungswellen hatten meist den gleichen Ausgangspunkt und liefen auf ähnlichen Wegen durch die Kultur.

Versuchsweise träufelten die Forscher ein die Nervenaktivität förderndes Toxin an eine Stelle der Kultur, die in einigem Abstand von dem ersten Ausgangspunkt lag. Tatsächlich lief nach jedem Tropfen von dieser Stelle aus ein neues Aktivitätsmuster durch die Kultur. Nach einigen Hundert Wiederholungen tauchte das Muster auch spontan in dem Netzwerk auf, und zwar zusätzlich zu dem anfänglich beobachteten. Behandelten Baruchi und Ben-Jacob eine weitere Stelle der Kultur, konnten sie dem Netzwerk sogar ein drittes Muster einprägen. Alle drei Muster hatten über 40 Stunden nebeneinander Bestand.

Forschung: Itay Baruchi und Eshel Ben-Jacob, School of Physics and Astronomy, Tel-Aviv University, Tel-Aviv

Veröffentlichung Physical Review E, Vol. 75, Artikel 050901, DOI 10.1103/PhysRevE.75.050901

WWW:
Homepage Eshel Ben-Jacob
The Neuron
Langzeitpotenzierung und synaptische Plastizität
Picrotoxin
Chips und Neuronen im Dialog

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