Erin Schuman – Körber-Preisträgerin 2024: Neue Erkenntnisse zur Kommunikation zwischen Hirnzellen

Körber-Stiftung

3 Sept 202407:31

Summary

TLDRAron Schuman, Direktorin am Max-Planck-Institut für Hirnforschung, untersucht Neuronen, die Grundlage für alle Gehirnfunktionen sind. Ihre Forschergruppe entdeckte, dass Neuronen Proteine lokal in den Synapsen produzieren können, was für die Hirnforschung ein Durchbruch ist. Sie entwickelte innovative Labormethoden, um Neuronen und ihre Proteine außerhalb des Gehirns zu studieren. Diese Methoden helfen, Krankheiten zu verstehen, bei denen Synapsen eine Rolle spielen, und könnten zukünftig zu Behandlungen für Gehirnerkrankungen beitragen.

Takeaways

🧠 Aron Schuman ist Direktorin am Max-Planck-Institut für Hirnforschung, das sich auf das Studium von Neuronen konzentriert.
🌟 Neuronen sind extrem leistungsfähige Zellen, die unsere Wahrnehmung steuern und es uns ermöglichen, unsere Umwelt zu reflektieren und zu reagieren.
🔬 Neuronen sind besonders interessant wegen ihrer Form und Fähigkeit, mit anderen Neuronen zu interagieren.
🌱 Neuronen haben lange Ausläufer, sogenannte Dendriten und Axone, über die sie Reize empfangen und Signale weiterleiten.
🔗 Die Kommunikation zwischen Neuronen erfolgt über Synapsen, wo wichtige Proteine für die Funktion der Nervenzell gebildet werden.
🏗️ Eine bahnbrechende Entdeckung war, dass Neuronen Proteine nicht nur zentral im Zellkörper produzieren, sondern auch lokal in den Synapsen.
🧪 Schuman und ihr Team entwickeln innovative Labormethoden, um Neuronen und ihre Proteine besser zu untersuchen, einschließlich der Verwendung von microfluidischen Kammern.
🐀 Mäuse dienen als Modellorganismen, um Krankheiten zu verstehen, bei denen Synapsen eine große Rolle spielen.
🧬 Die Forschung konzentriert sich auch auf genetische Defekte, die die Funktion der Synapsen stören können.
🔬 Es gibt eine hohe Übereinstimmung bei vielen Krankheiten, dass sie synaptische Fehlfunktionen aufweisen, was die Forschung auf die Rolle der Synapsen lenkt.
🧐 Die Entwicklung spezialisierter Labormethoden ermöglicht es, die Proteine in Neuronen und Synapsen genauer zu analysieren und zu verstehen.

Q & A

Was ist das Hauptthema des Gesprächs im Transcript?
-Das Hauptthema des Gesprächs ist die Funktion von Neuronen und ihre Rolle in der Wahrnehmung sowie in der Erkrankung von Gehirn.
Wer ist Aron Schuman?
-Aron Schuman ist die Direktorin am Max-Planck-Institut für Hirnforschung.
Was sind Neuronen und welche Rolle spielen sie im menschlichen Körper?
-Neuronen sind extrem leistungsfähige Zellen, die unsere gesamte Wahrnehmung steuern und es uns ermöglichen, Reize zu empfangen und auf die Umwelt zu reagieren.
Was macht Neuronen besonders interessant?
-Neuronen sind besonders interessant, weil ihre Form darauf ausgelegt ist, mit anderen Neuronen zu interagieren, was eine komplexe Kommunikation ermöglicht.
Wie kommunizieren Neuronen miteinander?
-Neuronen kommunizieren über ihre Ausläufer, sogenannte Dendriten und Axone, und über Verdickungen namens Synapsen.
Was haben Forscher über die Proteinproduktion in Neuronen entdeckt?
-Es wurde entdeckt, dass Neuronen nicht nur ihre Proteine zentral im Zellkörper produzieren, sondern auch lokal in und an den Synapsen, wo sie benötigt werden.
Was sind die microfluidixkammer und wie werden sie in der Forschung verwendet?
-Die microfluidixkammer ist eine Labormethode, die es ermöglicht, Nervenzellen so zu züchten, dass ihre Ausläufer unabhängig voneinander wachsen können, was die Untersuchung der Proteine außerhalb des Gehirns erlaubt.
Welche Rolle spielen Proteine in der Funktion der Nervenzellen?
-Proteine sind für die Funktion von Nervenzellen extrem wichtig, da sie in den Synapsen gebildet werden und an der Kommunikation zwischen Neuronen beteiligt sind.
Welche Bedeutung haben die Erkenntnisse über die Proteinproduktion in der Behandlung von Gehirnerkrankungen?
-Die Erkenntnisse über die Proteinproduktion in Neuronen sind von Bedeutung, um Krankheiten zu verstehen und mögliche Therapien zu entwickeln, bei denen Synapsen eine große Rolle spielen.
Wie untersuchen Forscher die Proteine in den Neuronen?
-Forscher verwenden spezielle Färbemethoden und Laborverfahren, um die Proteine in den Neuronen zu untersuchen und zu analysieren.
Was ist die Bedeutung der Untersuchung von Neuronen in verschiedenen Hirnarealen?
-Die Untersuchung von Neuronen in verschiedenen Hirnarealen hilft, unterschiedliche Veränderungen der Synapsen und ihres Proteinstoffwechsels zu verstehen, was für die Entwicklung von Therapien wichtig ist.
Wie unterscheiden sich die Neuronen und ihre Synapsen in Mäusen mit genetisch bedingten Erkrankungen?
-Neuronen und ihre Synapsen in Mäusen mit genetisch bedingten Erkrankungen wie dem fragilen Syndrom oder Huntington-Chorea zeigen deutliche Unterschiede im Vergleich zu gesunden Tieren.
Was ist die Herausforderung bei der Erforschung kurzlebiger Proteinstrukturen im Gehirn?
-Die Herausforderung besteht darin, dass die meisten Proteine, die untersucht werden, sehr kurzlebig sind, während bestimmte Erinnerungen über das gesamte Leben bestehen können.
Wie plant das Forschungsteam, diese Herausforderung zu meistern?
-Das Forschungsteam hat eine raffinierte Methode entwickelt, um die kurzlebigen Proteine zu erforschen, indem sie die mRNA, die als Bauanleitung für die Proteine dient, untersucht.

Outlines

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🧠 Neuronale Grundlagen und ihre Forschung

Aron Schuman, Direktorin am Max-Planck-Institut für Hirnforschung, beschäftigt sich mit Neuronen, die für unsere Wahrnehmung und das Verhalten von Menschen und Tieren verantwortlich sind. Neuronen sind einzigartige Zellen mit speziellen Strukturen wie Dendriten und Axonen, die für die Kommunikation zwischen Zellen über Synapsen sorgen. Neue Erkenntnisse zeigen, dass Proteine auch lokal an den Synapsen produziert werden können, was eine bahnbrechende Entdeckung in der Hirnforschung ist. Die Forschergruppe arbeitet auch an innovativen Labormethoden, wie der Anzucht von Neuronen in einer microfluidischen Kammer, um die Rolle von Proteinen außerhalb des Gehirns zu untersuchen. Diese Methoden ermöglichen es, die Proteine und deren Rolle in der Funktion von Neuronen besser zu verstehen, was für das Verständnis von Krankheiten wie dem fragilen X-Syndrom oder Huntington-Chorea von großer Bedeutung ist.

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🔬 Fortschritte in der neurowissenschaftlichen Forschung

Die Forschergruppe von Aron Schuman verwendet spezielle Methoden, um tiefere Einblicke in die Funktionsweise von Neuronen und Synapsen zu gewinnen. Sie nutzen Mausehirne als Modellorganismen, um Krankheiten zu studieren, bei denen Synapsen eine zentrale Rolle spielen. Durch die Analyse von Proteinen in Neuronen können sie verstehen, wie die Proteinbildung gestört werden kann, was zu einer Reihe von Krankheitssymptomen führen kann. Die Entwicklung von Labormethoden, die es ermöglichen, die Proteine von bestimmten Zelltypen und Hirnregionen zu isolieren, trägt dazu bei, das komplexe Proteinstoffwechselsystem in Neuronen besser zu verstehen. Die Erforschung der kurzlebigen Proteine und mRNA, die als Bauanleitung für Proteine dienen, ist ein weiterer wichtiger Aspekt ihrer Forschung. Schließlich werden ihre Arbeit und die Entwicklung von mehr als zwanzig Methoden zur Erforschung des Gehirns dazu beitragen, das Verständnis von Nervenzellfunktionen und -erkrankungen in den nächsten 5 bis 10 Jahren zu erweitern.

Mindmap

Keywords

💡Neuronen

Neuronen, auch als Nervenzellen bekannt, sind spezielle Zellen im Gehirn, die für die Kommunikation und das Übertragen von Informationen verantwortlich sind. Sie sind die Grundlage für alle kognitiven Funktionen und Verhaltensweisen von Menschen und Tieren. Im Video wird betont, dass Neuronen Milliarden von Verbindungen bilden und damit unser Wahrnehmen und Reagieren auf die Umwelt ermöglichen.

💡Dendriten

Dendriten sind Verlängerungen von Neuronen, die als Empfänger von Signalen von anderen Neuronen dienen. Sie sind Teil des komplexen Netzwerks, das die Kommunikation zwischen den Zellen ermöglicht. Im Kontext des Videos sind Dendriten für die Aufnahme von Reizen und die Weiterleitung von Signalen an den Zellkörper oder die Axone anderer Neuronen wichtig.

💡Axone

Axone sind die langen, oft verlängerten Fortsätze von Neuronen, die Signale von einem Neuron zum nächsten übertragen. Sie spielen eine entscheidende Rolle in der Signalübertragung im Nervensystem. Im Video wird erwähnt, dass Axone und Dendriten in einer speziellen Labormethode gezwungen werden, in nur einer Ebene auszudehnen, was die Untersuchung ihrer Funktion erleichtern soll.

💡Synapsen

Synapsen sind die Verbindungsstellen zwischen Neuronen, an denen die Signalübertragung von einem Neuron zum nächsten stattfindet. Sie sind essentiell für das Lernen, Denken und das Speichern von Erinnerungen. Im Video wird betont, dass die Forschergruppe von Aron Schuman herausgefunden hat, dass Proteine auch lokal in und an den Synapsen produziert werden können, was für die Funktion der Nervenzell eine wichtige Erkenntnis ist.

💡Proteine

Proteine sind molekulare Bausteine, die in Zellen, einschließlich Neuronen, für eine Vielzahl von Funktionen verantwortlich sind. Sie sind in der视频中 als essentielle Bestandteile der Synapsen und für die Funktion der Nervenzell hervorgehoben. Die Forschergruppe untersucht, wie Proteine in den Synapsen produziert und wie sie bei verschiedenen Erkrankungen beeinträchtigt werden können.

💡mRNA

mRNA, kurz für Messenger-RNA, ist eine Art molekularer Bauanleitung, die im Zellkörper produziert wird und die Information enthält, um bestimmte Proteine zu bilden. Im Video wird erwähnt, dass die Forscher mRNA statt der Proteine selbst untersuchen, um die kurzlebigen Proteine in den Neuronen besser zu verstehen.

💡microfluidixkammer

Die microfluidixkammer ist eine spezielle Labormethode, die im Video beschrieben wird und verwendet wird, um Nervenzellen in einer kontrollierten Umgebung zu züchten und zu studieren. Diese Kammer ermöglicht es, die Ausläufer der Neuronen unabhängig vom Körper zu wachsen und die Rolle der Proteine außerhalb des Gehirns sichtbar zu machen.

💡Synaptische Fehlfunktionen

Synaptische Fehlfunktionen beziehen sich auf Störungen in der Funktion der Synapsen, die zu einer Reihe von Krankheiten führen können. Im Video wird erwähnt, dass viele Krankheiten, die das Gehirn betreffen, durch synaptische Fehlfunktionen gekennzeichnet sind, wie zu viele oder zu wenige Synapsen oder Störungen in der Proteinbildung.

💡Modellorganismus

Ein Modellorganismus ist eine Art von Lebewesen, das in der Forschung verwendet wird, um Prozesse oder Krankheiten zu studieren, die auch beim Menschen vorkommen. Mäuse werden im Video als Modellorganismus für den Menschen genutzt, um Krankheiten zu verstehen, die die Funktion der Synapsen betreffen.

💡Proteinstoffwechsel

Der Proteinstoffwechsel bezieht sich auf die Prozesse, bei denen Proteine in den Zellen produziert, modifiziert und abgebaut werden. Im Video wird die Bedeutung des Proteinstoffwechsels in den Synapsen hervorgehoben, da er für die Funktion und den Erhalt der Nervenzellfunktionen entscheidend ist.

Highlights

Aron Schuman ist Direktorin am Max-Planck-Institut für Hirnforschung, und ihre gesamte Arbeit konzentriert sich auf Nervenzellen, Neuronen.

Neuronen steuern unsere gesamte Wahrnehmung und ermöglichen uns das Sehen, Hören, Fühlen und Denken.

Die besondere Form von Neuronen ermöglicht ihre Interaktion mit anderen Neuronen, wodurch sie faszinierend und einzigartig sind.

Lange Ausläufer von Nervenzellen, genannt Dendriten und Axone, leiten Signale an andere Zellen weiter und empfangen Reize.

Eine bahnbrechende Entdeckung zeigte, dass Proteine in Nervenzellen lokal an Synapsen produziert werden können, wo sie benötigt werden.

Das Team von Aron Schuman hat neue Labormethoden entwickelt, um die Funktionen von Nervenzellen und Synapsen besser zu verstehen.

Mikrofluidikkammern ermöglichen es, das Wachstum und die Funktion von Neuronen außerhalb des Gehirns zu beobachten.

Eine spezielle Färbemethode ermöglicht die direkte Beobachtung der mikroskopischen Substanz unserer Wahrnehmung.

Die Mikrofluidik-Kammern zwingen Neuronen, ihre Axone und Dendriten in einer Ebene auszudehnen, was eine detaillierte Untersuchung ermöglicht.

Synapsen sind besonders anfällig für Störungen, die durch genetische Defekte verursacht werden können, was zu Krankheiten führt.

Krankheiten wie das Fragile-X-Syndrom oder Chorea Huntington zeigen deutliche Unterschiede in den Synapsen, die untersucht werden.

Das Forschungsteam kann synaptische Proteine je nach Zelltyp und Hirnregion unterscheiden, was für das Verständnis von Krankheiten entscheidend ist.

Proteine in Synapsen sind kurzlebig, aber das Gehirn kann trotzdem lebenslange Erinnerungen speichern, was große Fragen aufwirft.

Das Team verwendet mRNA, um die Bildung von Proteinen zu untersuchen, die für das Verständnis von Lernen und Gedächtnis wichtig sind.

In den nächsten 5 bis 10 Jahren erwartet das Team aufregende Fortschritte beim Verständnis der Prozesse in Neuronen und Synapsen.