Abermillionen von Nervenzellen leisten im Gehirn zuverlässige Arbeit in äußerst komplexen Verbundsystemen. Israelische Physiker gelang es nun, etwas mehr Licht in die Organisationsstrukturen von neuronalen Netzwerken zu bringen. Zum ersten Mal konnten sie zeigen, wie sich Verbände von Nervenzellen auf einer Siliziumnitrid-Fläche zusammenlagern und sich selbstständig zu elektrisch aktiven Zellhaufen entwickeln.
“Messungen mit zahlreichen Elektroden offenbarten, dass elektrisch aktive Netzwerke ausbilden und synchronisiert Signale erzeugen können”, schreiben Eshel Ben-Jacob und seine Kollegen an der Universität in Tel Aviv in der Fachzeitschrift “Physical Review Letters” (Vol. 90, Art.Nr. 168101). Dazu ließen sie Neuronen aus Rattenhirnen auf einer Siliziumnitrid-Oberfläche wachsen und beobachteten die dabei erfolgende Strukturierung mit einer Videokamera. Aus einem gleichmäßigen Zellhaufen bildeten sich nach einer gewissen Zeit Zusammenballungen (Cluster) von rund 10.000 Zellen. Diese örtlich begrenzten Anhäufungen (250 Mikrometer) verbanden sich untereinander mit Signal leitenden Axonen und Dendriten.
Mit vorsichtig angebrachten Elektroden konnten die Forscher nun sogar einen Stromfluss zwischen diesen Neuronen-Clustern messen, der auf dem Abfeuern von Nervensignalen beruht. Dabei zeigt sich, dass dieses künstliche neuronale Netzwerk von selbst in der Lage war, die Stärke dieser Signale zu kontrollieren. “Diese Ergebnisse könnten wichtige Schlüssel für das Verständnis der Selbst-Organisation im zentralen Nervensystem und im Hirn selbst liefern”, meint Ben-Jacob.
Jan Oliver Löfken
