Professor Arthur Konnerth | Science-Publikation bestätigt zentrales Modell der visuellen Wahrnehmung
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Wie verarbeitet das Gehirn Linien, Kanten und Bewegungsrichtungen? Mit dieser Grundfrage der Neurowissenschaften beschäftigt sich eine aktuelle Publikation von TUM Emeritus of Excellence Prof. Arthur Konnerth und seinem Forschungsteam, die nun im Fachjournal Science erschienen ist.
Die Arbeit zeigt erstmals direkt, wie im visuellen Cortex aus zunächst unspezifischen Eingangssignalen spezialisierte neuronale Antworten entstehen. Damit bestätigt sie zentrale Vorhersagen des Modells von David Hubel und Torsten Wiesel, das die moderne Hirnforschung seit den 1960er Jahren geprägt hat und 1981 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde.
Mithilfe hochauflösender bildgebender Verfahren analysierte das Forschungsteam die Signalübertragung zwischen Nervenzellen direkt an einzelnen Synapsen im lebenden Gehirn. Dabei kombinierten die Forschenden Zwei-Photonen-Mikroskopie, optogenetische Verfahren und synaptische Biosensoren, um den Informationsfluss zwischen Thalamus und visueller Hirnrinde sichtbar zu machen.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Eingangssignale aus dem Thalamus selbst noch keine ausgeprägte Orientierungsspezifität besitzen. Erst durch die Verschaltung innerhalb der Hirnrinde entstehen jene spezialisierten neuronalen Antworten, die für die visuelle Wahrnehmung entscheidend sind.
Zugleich liefert die Arbeit neue Erkenntnisse über Unterschiede zwischen verschiedenen Synapsentypen im Gehirn. Während kortikale Synapsen ausgeprägte Kalziumsignale erzeugen – eine zentrale Voraussetzung für Lern- und Anpassungsprozesse –, fehlen diese Signale an bestimmten thalamischen Eingängen nahezu vollständig.
In den vergangenen Jahren zeigte Konnerths Forschungsteam unter anderem, wie sich neuronale Netzwerke bereits in frühen Stadien der Alzheimer-Erkrankung funktionell verändern. Die aktuelle Science-Studie erweitert diese Forschungslinie um eine grundlegende Frage der visuellen Informationsverarbeitung.
Die Arbeiten verbindet ein gemeinsamer Forschungsansatz: die direkte Beobachtung neuronaler Kommunikation im lebenden Gehirn. Die von Arthur Konnerth maßgeblich mitentwickelten bildgebenden Verfahren haben die moderne Untersuchung neuronaler Aktivität wesentlich geprägt.
Seit seiner Emeritierung setzt Professor Konnerth seine Forschung als Hertie-Senior-Forschungsprofessor für Neurowissenschaften an der TUM fort. Die aktuelle Science-Publikation unterstreicht die wissenschaftliche Kontinuität und internationale Sichtbarkeit dieser Arbeiten auch über die Emeritierung hinaus.
Zur Publikation
Yang Chen, Marinus Kloos et al.
“Thalamic activation of the visual cortex at the single-synapse level”
Science, 26 March 2026
DOI: 10.1126/science.aec9923
Zur TUM-Pressemitteilung:
„Beweis für Theorie der visuellen Wahrnehmung“
https://www.tum.de/aktuelles/alle-meldungen/pressemitteilungen/details/beweis-fuer-theorie-der-visuellen-wahrnehmung
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