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Ausgabe 189

Das "Österreich Journal" zum Durchblättern - die gewohnten vier verschiedenen pdf-Varianten zum Download finden Sie hier: http://www.oesterreichjournal.at

ÖSTERREICH JOURNAL NR.

ÖSTERREICH JOURNAL NR. 189 / 31. 10. 2019 Wissenschaft & Technik Genmutation verantwortlich für Trennung der Gehirnhälften Molekularer Brückenschlag zum Informationsaustausch zwischen »Links und Rechts« entschlüsselt 102 © Rashmit Kaur Das Gehirn von Drosophila besitzt ca. 100.000 Nervenzellen, die in komplexen Netzwerken miteinander verschaltet sind. In den beiden Gehirnhälften gibt es eine Vielzahl von Nervennetzen (rot), die über spezielle Kommissurenbahnen (grün) miteinander verbunden sind. Bei einer Mutation in den Gen L1CAM bilden sich diese Kommissuren nicht mehr aus und die Kommunikation zwischen linker und rechter Gehirnhälfte ist unterbrochen Eine Genmutation ist dafür verantwortlich, daß die beiden Gehirnhälften von Fruchtfliegen getrennt bleiben und der Informationsaustausch zwischen rechter und linker Gehirnhälfte nicht funktioniert. Das hat eine Arbeitsgruppe um Rashmit Kaur und Thomas Hummel vom Department für Neurobiologie der Universität Wien in einer aktuellen Studie herausgefunden. Eigentlich haben wir zwei Gehirne in un - serem Kopf, jeweils eines auf der rechten und eines auf der linken Seite. Diese beiden strukturell identischen Gehirnhälften arbeiten aber so eng zusammen, daß neuronale In - formation nicht nur im gesamten Gehirn re - präsentiert ist, sondern auch in unterschiedlicher Weise in den beiden Hälften analysiert werden kann. Entscheidend für diesen raschen bilateralen Datentransfer sind hunderte Millionen von Nervenverbindungen, die in dicken Ka - beln – den sogenannten Kommissuren – die beiden Gehirnhälften verbinden. Viele neuronale Erkrankungen des Menschen gehen auf eine geringere Ausbildung oder gar den Verlust dieser Kommissuren zurück. Die zellulären und molekularen Ursachen hierfür sind aber weitgehend unbekannt. Die Arbeitsgruppe um Thomas Hummel am Department für Neurobiologie der Universität Wien nutzt die Fruchtfliege Drosophila melanogaster, um die genetische Regulation der Gehirnentwicklung besser zu verstehen. Wie beim Menschen bilden sich auch bei Drosophila eine Vielzahl von Kommissuren zum Informationsaustausch zwischen rechter und linker Gehirnhälfte. »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at Brückenschlag zwischen Links und Rechts durch Gen möglich Die ForscherInnen untersuchten die Funktion von verwandten Genen, die beim Menschen zu einer Störung der Kommissurenbildung führen und auch in der Entwikklung des Fliegengehirns von Bedeutung sind. „Mit modernen Analysemethoden zur gezielten Manipulation einzelner Nervenzellen konnten wir die Wirkungsweise des neuronalen Oberflächenproteins L1CAM klären. Mutationen in diesem Protein unterbrechen bei der Fliege das Wachstum der sogenannten ,Pionier‘-Kommissuren, die eine er - ste zelluläre Brücke zwischen den beiden ge - trennten Gehirnhälften bilden“, erklärt Rashmit Kaur, die auch ihre Doktorarbeit diesem Thema gewidmet hat. Durch den Ver lust der embryonalen Neuronenbrücke können auch alle nachfolgenden Kommissuren den „Sprung“ auf die andere Gehirnseite nicht schaffen und beide Hemisphären bleiben in der Folge im erwachsenen Tier ge trennt. Besonders interessant war für die ForscherInnen, daß das menschliche L1CAM- Gen den kommissuralen Defekt im Fliegengehirn reparieren kann, was auf einen vergleichbaren Entwicklungsprozeß bei Fliege und Mensch hindeutet. „Wir wollen nun in weiterführenden Studien versuchen, die ge - nauen Veränderungen bei neuronalen Er - krankungen des Menschen besser zu verstehen und damit spannende Einblicke in die Evolution von einfachen zu komplexen Nervensystemen gewinnen“, so Thomas Hummel abschließend. n http://www.univie.ac.at/

ÖSTERREICH JOURNAL NR. 189 / 31. 10. 2019 Wissenschaft & Technik Neuer Werkstoff könnte Batterien verbessern 103 Einer internationalen Forschungsgruppe mit Beteiligung der Österreichischen Akademie (ÖAW) der Wissenschaften ist es gelungen, Aluminium mit hoher Zwillingsdichte herzustellen. guter Verformbarkeit und guten elektrischen Eigenschaften.“ Die Herstellung solcher Zwillinge gelang bisher bereits mit Kupfer. „Die Herstellung von Aluminium mit einer hohen Zwillingsdichte ist jedoch neu und auch unerwartet, da Aluminium unter normalen Umständen kei - ne Zwillinge zeigt“, sagt Gammer, der für seine Forschungen kürzlich einen START- Preis des Wissenschaftsfonds FWF erhalten hat. Foto: ÖAW / Klaus Pichler Studienautor Christoph Gammer im Labor am Erich-Schmid-Institut für Materialwissenschaft der Österreichischen Akademie der Wissenschaften Metalle sind wichtige Werkstoffe, ohne die unsere moderne Welt nicht vorstellbar wäre. Um neue Hochleistungswerkstoffe herzustellen, versuchen ForscherInnen weltweit, Strukturen auf der atomaren Skala gezielt zu beeinflussen. Denn Metalle zeichnen sich durch eine regelmäßige Anordnung von Atomen aus, der sogenannten Kristallstruktur. Ihre einzigartigen Eigenschaften er - halten metallische Werkstoffe dabei aufgrund von Fehlern in dieser regelmäßigen Struktur. Ein Metall ohne Fehler wäre für die meisten Anwendungen schlicht zu weich. Solche Fehler verhalfen nun auch einem heimischen Forschungsteam zu neuen Erkenntnissen. MaterialwissenschaftlerInnen der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) konnten zusammen mit internationalen und österreichischen KollegInnen vom COMET-Zentrum CEST in Wiener Neustadt und der Universität Wien erstmals Aluminium mit einer hohen Zwillingsdichte herstellen. Das berichten sie aktuell im Fachjournal „Science Advances“. Zwillingsdichte Was unter „Zwillingsdichte“ zu verstehen ist, erklärt Christoph Gammer, Ko-Autor der Publikation und Forscher am Erich-Schmid- Institut für Materialwissenschaft der ÖAW in Leoben: „Kennzeichnend für einen Zwilling ist, daß er als Spiegel der atomaren An - ordnung fungiert. Das bedeutet: In einer ho - hen Dichte verleihen die perfekt symmetrischen Fehler einem Material hohe Härte bei Breites Anwendungspotential: Von Beschichtungen bis Batterien Das verzwillingte Aluminium konnten die ForscherInnen durch elektrolytische Abscheidung produzieren. Bei diesem Verfahren baut sich der Werkstoff Atom für Atom aus einer Flüssigkeit auf. Der komplexe Prozeß wurde dann mit einer Computersimulation nachgestellt. ÖAW-Forscher Gammer: „Wir waren überrascht und haben daher versucht zu verstehen, wie es zur Zwillingsbildung kommt. Dafür haben wir Simulationen durchgeführt, bei denen man atomare An - ordnungen im Computer nachbilden kann. Diese zeigten, daß einzelne Wasserstoffatome das Wachsen eines Zwillings in Aluminium bewirken können.“ Potential, auf anderen Gebieten zum Einsatz zu kommen Für das Forschungsteam sind die Ergebnisse nicht nur von wissenschaftlicher Be - deutung, das Verfahren hat auch das Potential, auf anderen Gebieten zum Einsatz zu kommen. Denn: Verzwillingtes Aluminium ist aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften robuster und zeigt auch gute elektrische Eigenschaften. „Das verzwillingte Aluminium bietet viele potentielle Anwendungen: Toxische Kadmiumbeschichtungen in der Luftfahrtindustrie könnten dadurch er - setzt werden, oder es könnte zur Verwendung als Stromkollektor in modernen Batterien genutzt werden“, sagt Materialwissenschaftler Gammer. n https://www.oeaw.ac.at/ »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at

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