Das Gehirn koordiniert komplizierteste Bewegungen, etwa die eines Menschen auf einer Slackline.

Wie koordiniert das Gehirn Bewegungen?

Zoologinnen und Zoologen erhalten Förderung im Rahmen eines internationalen Netzwerks
Das Gehirn koordiniert komplizierteste Bewegungen, etwa die eines Menschen auf einer Slackline.
Foto: Anne Günther (Universität Jena)
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Meldung vom: 20. August 2020, 11:00 Uhr | Verfasser/in: Sebastian Hollstein | Zur Original-Meldung

Wie funktioniert das Gehirn? Wie interagiert es mit seiner Umwelt? Wie steuert es den Körper? Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit arbeiten daran, die Geheimnisse um die Schaltzentrale in unserem Kopf zu entschlüsseln. Nun hat die US-amerikanische National Science Foundation (NSF) gemeinsam mit vier weiteren Forschungseinrichtungen aus drei Ländern das Forschungsprogramm „Next Generation Networks for Neuroscience“ (NeuroNex) gestartet, um internationale Spitzenforschung auf diesem Gebiet in den kommenden fünf Jahren zu unterstützen. Insgesamt fördern die NSF, die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Canadian Institutes of Health Research, die Fonds de Recherche du Quebec in Kanada und das britische Medical Research Council NeuroNex vier verschiedene Forschungskonsortien über fünf Jahre hinweg mit 50 Millionen Dollar (ca. 42 Millionen Euro). Auch die Friedrich-Schiller-Universität Jena gehört zu den geförderten Institutionen – sie erhält für die ersten drei Jahre rund 450.000 Euro.

Bewegung bei Säugetieren, Insekten und Mollusken

„Wir freuen uns über diese Förderung und die Gelegenheit, in den kommenden Jahren innerhalb eines so vielseitigen Netzwerkes arbeiten und unsere Forschungsschwerpunkte in engem Austausch mit internationalen Expertinnen und Experten weiter vertiefen zu können“, sagt Prof. Dr. Martin S. Fischer von der Universität Jena. Das Projekt „NeuroNex: Communication, Coordination and Control in Neuromechanical Systems (C3NS)“, an dem die Jenaer Zoologen und Biomechaniker beteiligt sind, widmet sich vor allem der Frage, wie das Nervensystem Bewegungen hervorruft, steuert und koordiniert. Denn bis heute ist wenig darüber bekannt, wie das Gehirn beispielsweise neuronale Informationen verschlüsselt und an einzelne Körperteile übermittelt oder wie das Nervensystem auf Störungen in der Umgebung reagiert.

Die am Netzwerk beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beziehen dabei sowohl Säugetiere als auch Insekten und Mollusken in ihrer Forschung ein und vergleichen etwa wie die Bewegung bei Fruchtfliegen und Ratten entsteht. Die dabei hervortretenden Unterschiede sollen aufzeigen, wie Evolution und Physik das Nervensystem geprägt haben. Darüber hinaus können solche Forschungsergebnisse in Entwicklungen einfließen, die zu einer verbesserten Bewegungssteuerung von Exoskeletten und Robotern führen.

Ratten-Exoskelett gibt Einblick in Bio- und Neuromechanik

In Jena konzentrieren sich Zoologen und Biomechaniker vor allem auf die Lokomotion von kleinen Säugetieren. Durch neuromechanische Experimente sowie durch die Entwicklung von muskuloskelettalen Modellen und einem Ratten-Exoskelett wollen Prof. Fischer, sein Kollege Dr. Emanuel Andrada und ihr Team aus dem Institut für Zoologie und Evolutionsforschung der Uni Jena Einblicke in die Bio- und Neuromechanik der Fortbewegung von kleinen Säugetieren gewinnen. Insbesondere diese Forschung soll helfen zu entschlüsseln, wie die Bewegung der Extremitäten und deren Interaktion mit der Umwelt im Rückenmark kodiert und welche Informationen an die höheren Zentren des Nervensystems weitergeleitet werden.  

Martin S. Fischer, Univ.-Prof. Dr.
Martin S. Fischer
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