Hochbegabungspresse
Weltweit
neuartige Kombination von Messverfahren
Das Leben
verstehen
Wirkstoffe
leicht gemacht
Deutsch-japanisches
Forschungsprojekt zu neuronalem Verständnis des Lernens
Termine
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Weltweit
neuartige Kombination von Messverfahren
Grundlagenforschung
und medizinische Anwendungen sind untrennbar mit technisch-methodischen
Fortschritten verbunden. Dr. Irene Neuner vom Jülicher Institut für
Neurowissenschaften und Medizin (INM) entwickelte gemeinsam mit dessen Direktor
Prof. N. Jon Shah eine weltweit neuartige Kombination von Messverfahren, die
elektrophysiologische Aufzeichnungen vom Gehirn in einem 9,4
Tesla-Magnetresonanztomografen ermöglicht. Die Ergebnisse wurden unlängst im
Fachmagazin „Neuroimage“ publiziert.
Mit dem neuen Algorithmus erhalten
die Wissenschaftler hoch aufgelöstes Datenmaterial, das eine viel genauere
Visualisierung der Abläufe im Gehirn ermöglicht.
Bildquelle: Forschungszentrum
Jülich
„Durch
die Kombination beider Messtechniken nutzen wir die hohe räumliche Auflösung
der MRT-Aufnahmen im 9,4 Tesla-Gerät und die schnelle zeitliche Response bei
EEG-Messungen“, erläutert Irene Neuner. Die verwendete hohe Feldstärke gibt es
weltweit nur viermal. Bisher wurden in der Forschung für diese Art der
kombinierten Messungen maximal 3 bzw. 7-Tesla-Geräte genutzt. Der Grund: „Je
höher die Feldstärke ist, desto größer sind auch die kardio-ballistischen
Störsignale“, erläutert die Wissenschaftlerin, die sowohl am Forschungszentrum
Jülich als auch in der Klinik für Psychiatrie, Psychotherapie und Psychosomatik
am Universitätsklinikum Aachen als Oberärztin tätig ist.
Die
Herausforderung für die Wissenschaftler bestand nun darin, trotz hoher
Feldstärke aussagekräftige Daten zu erhalten. Um die Störsignale im 9,4
Tesla-Magnetfeld herausrechnen zu können, verwendete Shah, Leiter der
Arbeitsgruppe MR-Physik am INM, zusammen mit Jürgen Dammers und Irene Neuner
einen modifizierten Algorithmus der Independent Component Analysis (ICA).
Um
seine Relevanz zu überprüfen, wurden bei gesunden Probanden
elektrophysiologische Messungen bei der Verarbeitung von Lichtreflexen im
Gehirn ohne und im 9,4 Tesla-Magnetfeld vorgenommen. Das Ergebnis: „Mit dem
neuen Algorithmus erhielten wir hoch aufgelöstes Datenmaterial, das eine viel
genauere Visualisierung der Abläufe im Gehirn ermöglicht“, freut sich Irene
Neuner. Die methodischen Erkenntnisse sind auch für weitere Forschungsprojekte
– unter anderem zum Thema Resting-State oder zu frühen kognitiven Prozessen –
nützlich.
Link zur Originalpublikation:
Informationen
zum Institut für Neurowissenschaften und Medizin, Bereich Physik der
Medizinischen Bildgebung (INM-4):
Informationen
zur Jülich Aachen Research Alliance JARA-BRAIN:
Das Leben
verstehen
Proteine
erfüllen lebenswichtige Aufgaben, etwa für die Funktion und die Struktur von
Zellen. Um überhaupt aktiv zu werden, müssen sich die meisten Proteine in
spezifische dreidimensionale Formen falten. Wie der Prozess genau funktioniert,
ist noch nicht komplett entschlüsselt worden. Neue Erkenntnisse verspricht sich
die Forschung von Computersimulationen. Jülicher Forschern ist es gelungen, die
Faltung eines Proteins mit 92 Aminosäuren mithilfe des Monte Carlo-Verfahrens
zu beschreiben. Die Berechnung gilt als bislang größte
Proteinfaltungssimulation, die ohne Zuhilfenahme von Daten aus dem gefalteten
Zustand auskommt.
Proteine sind
lange Ketten von Aminosäuren, die enorm viele verschiedene Formen annehmen
können. Erstaunlicherweise benötigen die meisten Proteine nur zwischen einer
Mikrosekunde und einer Sekunde, um ihre gewünschte Gestalt anzunehmen. „Um das
Leben zu verstehen, muss man diesen Vorgang verstehen“, betont Dr. Sandipan
Mohanty vom Jülich Supercomputing Centre (JSC). Dadurch könnte die Forschung
auch mehr über Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson oder Creutzfeldt-Jakob
herausfinden, bei denen fehlerhafte Proteinfaltungen beobachtet wurden.
Monte-Carlo-Simulationen
werden relativ selten zur Berechnung von Proteinfaltungen eingesetzt. Die
meisten Forscher verwenden hierfür das Molekulardynamik-Verfahren. „Doch diese
Methode kann nur Proteine simulieren, die sich in weniger als einigen
Millisekunden falten. Viele Proteine benötigen jedoch mehr Zeit“, erklärt
JSC-Forscher Dr. Olav Zimmermann. Monte-Carlo-Simulationen simulieren nicht den
zeitlichen Verlauf, sondern modellieren die Wahrscheinlichkeit aller relevanten
Zustände eines Moleküls. Daher können damit auch langsamere Faltungen größerer
Proteine beschrieben werden, wie die Jülicher Forscher jetzt zeigen konnten.
Link
zur Originalpublikation
Informationen
zum Jülich Supercomputing Centre (JSC): http://www.fz-juelich.de/ias/jsc/DE/Home/home_node.html
Wirkstoffe
leicht gemacht
Jülicher
Wissenschaftler haben ein neuartiges Verfahren entwickelt, das die nachhaltige
und umweltfreundliche Herstellung von Norephedrin und Norpseudoephedrin
ermöglicht. Die beiden Substanzen gehören zur Gruppe der Aminoalkohole. Sie
finden Anwendung als Appetitzügler und werden aufgrund ihrer anregenden
Funktion auf das vegetative Nervensystem auch als Herzkreislauf-Medikament und
Erkältungsmittel eingesetzt.
Bisher
ließen sich die beiden Stoffe in Reinform nur in einem aufwendigen,
mehrstufigen Prozess unter Verwendung zahlreicher giftiger Zusätze oder aus
teuren Ausgangsstoffen gewinnen. Forscherinnen und Forschern der
Helmholtz-Nachwuchsgruppe „Synthetische Enzymkaskaden“ ist es mithilfe des
gezielten Einsatzes von Enzymen gelungen, die chemischen Verbindungen in nur
zwei Schritten aus günstigen Ausgangsstoffen herzustellen. Auch ohne
Zwischenprodukte isolieren zu müssen, konnte eine sehr hohe Produktreinheit
erzielt werden.
Der
komplette Prozess findet ökoeffizient in einem einzigen Reaktionsgefäß statt.
Zudem zeigen die Wissenschaftler vom Jülicher Institut für Bio- und
Geowissenschaften (IBG-1) eine Möglichkeit auf, die Effizienz des neuartigen
Verfahrens durch eine sogenannte Rezyklierungskaskade weiter zu steigern. Dabei
wird ein Nebenprodukt, das ohnehin im zweiten Reaktionsschritt anfällt, als
Ausgangsstoff für den ersten Reaktionsschritt wiederverwertet.
Link
zur Originalpublikation: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201300718/abstract
Informationen
zum Institut für Bio-und Geowissenschaften, Bereich Biotechnologie (IBG-1): http://www.fz-juelich.de/ibg/ibg-1/DE/Home/home_node.html
Deutsch-japanisches
Forschungsprojekt zu neuronalem Verständnis des Lernens
Lernen durch
gute und schlechte Erfahrungen – dieser Prozess ist essenziell im Gehirn: Eine
heiße Herdplatte berührt man meist nur einmal mit Absicht, ebenso verinnerlicht
man peinliche oder besonders schöne Situationen im sozialen Miteinander. Wie
das Gehirn ein neuronales Signal erstellt, um das Erlebte zu bewerten und das
Verhalten anzupassen, untersuchen Jülicher Forscher nun mit Kollegen der
Universität of Tokyo in Japan. Dabei steuern die japanischen Wissenschaftler um
Kenji Morita ihre Expertise in der detaillierten Modellierung der Signalübertragung
an einzelnen Nervenzellen bei. Forscher um Abigail Morrison vom Jülicher
Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM-6) ergänzen das um die
Modellierung ganzer Netzwerke von Nervenzellen. Das Forscherteam wird dabei als
eines von vier Projekten im Rahmen einer deutsch-japanischen Initiative für die
kommenden drei Jahre mit gut 190 000 Euro gefördert. Die Förderung beruht
auf einem Abkommen aus dem Jahr 2012 zwischen der Japan Science and Technology
Agency (JST), dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der
Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), mit dem sie die binationale
Zusammenarbeit im Bereich Computational Neuroscience stärken wollen. Bereits
2012 wurden sechs Projekte aus diesem Forschungsgebiet gefördert.
Weiterführende
Informationen: http://www.dfg.de/foerderung/info_wissenschaft/info_wissenschaft_13_17/index.html
Informationen
zum Institute of Neuroscience and Medicine, Bereich Computational and Systems
Neuroscience (INM-6): http://www.fz-juelich.de/inm/inm-6/EN/Home/home_node.html
Aktuelle
Termine:
Auf
Seite http://www.fz-juelich.de/termine
finden Sie aktuelle Konferenzen und Veranstaltungen im und mit dem Forschungszentrum
Jülich, unter anderem:
„Karriere
made in Jülich“
15.
Juni, Forschungszentrum Jülich, Seecasino
Bereits
zum sechsten Mal findet die Abschlussveranstaltung „JuDocs – Karriere made in
Jülich“ mit Doktorandinnen und Doktoranden des Forschungszentrums Jülich statt.
Von 18 Uhr lädt der Vorstand gemeinsam mit dem Studium Universale, der
Doktorandeninitiative des Forschungszentrums Jülich, zu einem Festakt ein.
Präsentiert wird die Nachwuchsarbeit des Forschungszentrums in Kooperation mit
seinen Partnern. In diesem Rahmen werden die Doktorandinnen und Doktoranden des
aktuellen Jahrgangs offiziell geehrt und verabschiedet.
Weitere
Informationen:
Netz
„Tag
der Architektur“: Website und neue App
Die
Architektenkammern laden in diesem Jahr wieder am letzten Juniwochenende zum
„Tag der Architektur“. Auch das Forschungszentrum Jülich ist mit dabei und
öffnet eine Reihe von Bauten für interessierte Besucher. Interessenten können
sich jetzt auf der Website des Forschungszentrums über die Gebäude informieren
und ihren Besuch anmelden.
Zum
Auftakt des diesjährigen „Tags der Architektur“ gab es unterdessen einen
Relaunch der Website der Aktion; für alle mobilen Endgeräte steht außerdem seit
Anfang Mai eine Routen- und Terminplanung über die mobile Website
mobil.tag-der-architektur.de zur Verfügung. Anfang Juni steht die App dann auch
im App- bzw. Playstore zum kostenlosen Herunterladen bereit.
„Tag der
Architektur“ im Forschungszentrum Jülich:
Weitere
Informationen unter:
Pressekontakt:
Erhard
Zeiss, Tel. 02461 61-1841, e.zeiss@fz-juelich.de
Tobias
Schlößer, Tel. 02461 61-4771, t.schloesser@fz-juelich.de