Neurowissenschaften

Neurophysiologie wird allgemein als die Erforschung der Funktion des Nervensystems definiert. In diesem Bereich erforschen Wissenschaftler das zentrale und periphere Nervensystem auf der Ebene der Organe, der zellulären Netzwerke, einzelner Zellen oder sogar auf subzellulären Kompartimenten. Ein verbindendes Merkmal dieser weitreichenden Fachrichtung ist ein Interesse an den Mechanismen, die zur Entstehung und Ausbreitung von elektrischen Impulsen innerhalb und zwischen den Nervenzellen führen.

Die Zellmembranen von Neuronen sind mit Ionenkanälen besiedelt, die die Bewegung der Ladungen in die Zelle und aus der Zelle steuern, wodurch die Neuronen reguliert werden. Eine äußerst nützliche Technik für die Untersuchung der biophysikalischen Eigenschaften dieser Kanäle wird als Patch-Clamp-Aufzeichnung bezeichnet. Bei diesem Verfahren bewegen Neurowissenschaftler eine polierte Glaspipette gegen eine Zelle und unter Ansaugen wird eine hochohmige Abdichtung gebildet. Dieser Prozess trennt...

Kalziumionen spielen eine wesentliche Rolle bei der Funktion von Neuronen: Sie fungieren als intrazelluläre Signale, die Reaktionen wie eine veränderte Genexpression und die Freisetzung von Neurotransmittern aus synaptischen Vesikeln hervorrufen können. Innerhalb der Zelle ist die Kalziumkonzentration hoch dynamisch aufgrund der Anwesenheit von Pumpen, die selektiv diese Ionen als Reaktion auf eine Vielzahl von Signale transportieren. Calcium-Imaging nutzt die Vorteile des intrazellulären...

Die Neuroanatomie ist das Studium der Strukturen des Nervensystems und wie sie zur Funktion beitragen. Ein Schwerpunkt der Neuroanatomen sind die makroskopischen Strukturen innerhalb des zentralen und peripheren Nervensystems, wie die kortikalen Falten auf der Oberfläche des Gehirns. Allerdings sind die Wissenschaftler in diesem Bereich auch an den mikroskopischen Beziehungen zwischen Neuronen und Gliazellen interessiert - die beiden wichtigsten Zelltypen des Nervensystems.Dieses Video gibt...

Die Stereotaxie (oder die stereotaktische Operation) ist eine Methode, um das Gehirn von lebenden Tieren zu manipulieren. Diese Technik erlaubt Forschern tiefe Strukturen im Gehirn durch die Verwendung eines stereotaktischen Atlasses exakt zu erreichen der die 3D-Koordinaten von jedem Bereich in Bezug auf die anatomischen Orientierungspunkte am Schädel bereitstellt. Nachdem der Schädel freigelegt ist, werden die betäubten Tiere auf ein spezielles Instrument befestigt, bekannt als...

Um die zelluläre, strukturelle und molekulare Anordnung der Gewebe und Organe zu untersuchen, verwenden Forscher ein Verfahren bekannt als die histologische Färbung. Bei dieser Technik wird ein Gewebe von Interesse mit einem chemischen Fixiermittel konserviert und aufgeteilt oder in sehr dünne Schnitte geschnitten. Danach wird eine Vielzahl von Färbetechniken angewendet, um einen Kontrast zu den optisch gleichmäßigen Schnitten zu erhalten. In der Studie der Neuroanatomie werden histologische...

Die Verhaltensneurowissenschaft ist die Studie darüber, wie das Nervensystem das Verhalten lenkt und wie verschiedene Funktionsbereiche und Netzwerke im Gehirn mit spezifischen Verhaltensweisen und Krankheitszuständen korrelieren. Die Forscher in diesem Bereich nutzen eine Vielzahl von experimentellen Methoden, die von komplexen Tiertrainingstechniken bis hin zu hoch entwickelnden Imaging-Experimenten an menschlichen Probanden reichen.Dieses Video bietet zunächst einen historischen Überblick...

Das Morris-Wasserlabyrinth ist eines der am häufigsten verwendeten Verhaltenstests zur Untersuchung des räumlichen Lernens und des Gedächtnisses. In der Anfangsphase dieser Aufgabe müssen Nagetiere zu einer Plattform schwimmen, um ein Becken mit Wasser zu entkommen. Danach wird die Plattform unter der Wasseroberfläche verborgen, sodass es das Tier erfordert seine Lage zu erinnern, um zu entkommen. Dieses einfache, aber leistungsfähige Labyrinth-Design kann verwendet werden, um die kognitive...

Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ist eine nicht-invasive bildgebende Technik, die verwendet wird, um die menschliche Gehirnfunktion und die Kognition bei gesunden Individuen und Populationen mit abnormen Gehirnzuständen zu untersuchen. Die funktionelle MRT verwendet ein Magnetresonanzsignal um Veränderungen im Blutfluss zu detektieren, die mit der neuronalen Aktivität gekoppelt ist, wenn eine bestimmte Aufgabe ausgeführt wird. Dies ist möglich, da Hämoglobin im Blut...

Die zelluläre und molekulare Neurowissenschaft ist eines der neuesten und am schnellsten wachsenden Unterkategorien in der Neurowissenschaft. Durch die Untersuchung der Einflüsse von Genen, Signalmolekülen und der Zellmorphologie entdecken Forscher in diesem Gebiet entscheidende Erkenntnisse in der normalen Gehirnentwicklung und -funktion sowie die Ursachen von vielen pathologischen Bedingungen.Diese Video-Einführung in die faszinierende Welt der zellulären und molekularen Neurowissenschaft...

Die Komplexität des Gehirns fordert häufig Neurowissenschaftlern, ein einfacheres System für experimentelle Manipulationen und Beobachtungen zu verwenden. Ein leistungsfähiger Ansatz ist die Entwicklung einer Primärkultur durch das Sezieren des Gewebes des Nervensystems, das Dissoziieren in einzelne Zellen und das Wachsen dieser Zellen in vitro. Primärkulturen machen Neuronen und Gliazellen leicht für die experimentellen Instrumente zugänglich, die für Techniken wie die genetische Manipulation...

Transfektion - der Prozess der Übertragung von genetischem Material in Zellen - ist ein leistungsfähiges Instrument für die schnelle und effiziente Manipulation der Genexpression in Zellen. Da dieses Verfahren verwendet werden kann, um die Expression spezifischer Proteine zu verhindern oder die Expression von fremden oder modifizierten Proteinen anzutreiben, ist die Transfektion ein äußerst nützliches Instrument für die Untersuchung der zellulären und molekularen Prozesse, die die...

Die komplizierte Struktur des Vertebraten-Nervensystems ergibt sich aus einer komplexen Reihe von Ereignissen, die Zelldifferenzierung, Zellmigration und Veränderungen der Zellmorphologie involvieren. Das Studium dieser Prozesse ist von wesentlicher Bedeutung für unser Verständnis der Funktion des Nervensystems sowie unsere Fähigkeit zur Diagnose und Behandlung von Erkrankungen, die sich aus einer Fehlentwicklung ergeben. Allerdings ist das Nervengewebe für experimentelle Manipulationen relativ...

Die in utero Elektroporation ist eine wichtige Technik für die Untersuchung der molekularen Mechanismen, die die Proliferation, Differenzierung, Migration und die Maturation von Zellen während der Nervenentwicklung steuern. Die Elektroporation ermöglicht die rasche und zielgerichtete Abgabe des Materials in die Zellen durch die Verwendung von elektrischen Impulsen, die transiente Poren in den Zellmembranen erzeugen. Obwohl die Elektroporation traditionell in in vitro Studien verwendet wurde,...

Die Entwicklungsneurowissenschaft ist ein Bereich der untersucht wie das Nervensystem von frühen embryonalen Stadien bis zum Erwachsenenalter gebildet wird. Obwohl bekannt ist, dass neurale Vorläuferzellen vorhersagbare Phasen der Proliferation, Differenzierung, Migration und Maturation eingehen, sind die Mechanismen, die den Ablauf durch jede Phase kontrollieren nicht vollständig verstanden. Die Untersuchung der Entwicklung ist nicht nur wichtig für das Verständnis wie komplexe Strukturen...