Nervenzellen lassen andere „mithören“



Teilen: 

25.09.2020 16:15

Nervenzellen lassen andere „mithören“

Wie viele „Mithörer“ eine Nervenzelle im Gehirn hat, wird streng reguliert. Das zeigt eine internationale Studie unter Federführung des University College London und der Universitäten Bonn, Bordeaux und Milton Keynes (England). In der Umgebung lernender Neuronen werden demnach bestimmte Prozesse in Gang gesetzt, durch die die Signalübertragung weniger exklusiv wird. Die Ergebnisse sind nun in der Zeitschrift Neuron erschienen.

Literature advertisement

Plötzlich gesund

Fortschreitende Naturerkenntnis, ganz allgemein gesprochen, ‘Wissenschaft’, ist der stärkste Feind des medizinischen Wunders. Was unseren Vorfahren als Wunder erschien, was einfache Naturvölker heute noch in heftige Erregung versetzt, das berührt den zivilisierten Menschen längst nicht mehr.
Doch es gibt einen Gegensatz, der jedem Denkenden sofort auffällt: der unerhörte, durchaus nicht abgeschlossene Aufstieg der wissenschaftlichen Heilkunde und die ebenso unerhörte Zunahme der Laienbehandlung und der Kurpfuscherei. Man schätzt die Zahl der Menschen, die der Schulmedizin kein Vertrauen schenken, auf immerhin 50 Prozent.
Wie kann es sein, daß Laienbehandler und Kurpfuscher immer wieder spektakuläre Erfolge aufweisen, von denen die Sensationspresse berichtet?
Der Autor geht dieser Frage nach und kommt zu interessanten Erkenntnissen, aus denen er Vorschläge für eine bessere Krankenbehandlung durch seine ärztlichen Standesgenossen ableitet.

Hier geht es weiter …

Wer einem Bekannten in einer belebten Umgebung ein Geheimnis mitteilen möchte, schirmt das Gespräch oft mit der Hand vor etwaigen Lauschern ab. Auch Nervenzellen im Gehirn kommunizieren hinter vorgehaltener Hand miteinander. Wie stark dieser Schutz ist, wird aber je nach Situation streng reguliert. In diese Richtung deuten zumindest die Ergebnisse, die das internationale Forscherteam nun vorgestellt hat.

Die Informationsübertragung zwischen Neuronen erfolgt meist auf chemischem Wege: Auf ein elektrisches Signal hin schüttet die „Sender-Zelle“ einen sogenannten Neurotransmitter aus; oft handelt es sich dabei um Glutamat-Moleküle. Diese wandern durch den synaptischen Spalt zur Empfänger-Zelle. Dort docken sie an bestimmte Rezeptoren an und erzeugen dadurch im Empfänger-Neuron eine elektrische Reaktion.

Doch die Nervenzellen im Gehirn sind sehr dicht gepackt. Es besteht also die Gefahr, dass die Moleküle nicht nur das Neuron erreichen, für das sie bestimmt sind, sondern auch andere Neuronen in der Nachbarschaft reizen. Hier kommt die „vorgehaltene Hand“ ins Spiel: Spezialisierte Zellen im Gehirn, die Astrozyten, nehmen nämlich das ausgeschüttete Glutamat rasch wieder auf. Auf diesem Wege schirmen sie die Kommunikation gewissermaßen ab. „Dazu entsenden sie Fortsätze in die Nähe von Synapsen, die sogenannten perisynaptischen Astrozytenfortsätze oder PAPs“, erklärt Prof. Dr. Christian Henneberger vom Institut für zelluläre Neurowissenschaften der Universität Bonn.

Molekulare Glutamat-Sauger

PAPs verfügen über spezialisierte Transporter, die wie kleine Staubsauger das Glutamat um die Synapsen entfernen. Wie effektiv dieser Mechanismus funktioniert, wird aber augenscheinlich streng reguliert: Die Wissenschaftler lösten durch eine mehrfach wiederholte elektrische Reizung eine Art „zelluläres Lernen“ aus. Das sorgt dafür, dass die Empfängerzelle langfristig stärker auf die Signale der Senderzelle anspricht. Experten sprechen auch von „long-term potentiation“ (LTP).

„Wir konnten nun zeigen, dass sich die PAPs bei diesem Lernprozess zurückziehen“, erklärt Prof. Dr. Dmitri Rusakov vom Institute of Neurology am University College London. „So steigt die Wahrscheinlichkeit, dass benachbarte Zellen ebenfalls durch die Glutamat-Ausschüttung angeregt werden.“ Die Signalübertragung wird also weniger exklusiv – ein Prozess, der auch andere interessante Beobachtungen erklären könnte, deren Ursache bislang unklar war: LTP kann zum Beispiel auch nahe Verbindungen zwischen anderen Nervenzellen beeinflussen. „Möglicherweise ist das eine wichtige Voraussetzung für das Lernen weiterer Inhalte“, vermutet Henneberger.

Große Synapsen sind weniger diskret

An manchen Synapsen scheint die Kommunikation zudem per se weniger diskret zu sein als an anderen. Das konnte Henneberger zusammen mit seinem Mitarbeiter Dr. Michel Herde und anderen Wissenschaftlern in einer vor wenigen Tagen in „Cell Reports“ erschienenen Studie zeigen. Die Senderzelle schüttet ihr Glutamat oft in der Nähe bestimmter Strukturen in den synaptischen Spalt aus, der sogenannten Spines. Das sind winzige Fortsätze der nachgeschalteten Nervenzelle. Die PAPs umkleiden diese Spines oft regelrecht fast wie eine Art Handschuh. Je größer ein Spine ist, desto lückenhafter ist diese Umkleidung jedoch und desto mehr Glutamat kann entkommen. „In der Nachbarschaft großer und entsprechend starker Synapsen kommt es daher vermutlich häufiger zur Erregung weiterer Nervenzellen“, sagt Herde. Mit anderen Worten: Nervenzellen mit starken synaptischen Verbindungen sprechen selten hinter vorgehaltener Hand.


Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Christian Henneberger
Institut für zelluläre Neurowissenschaften der Universität Bonn
Tel. 0228/287-16304
E-Mail: christian.henneberger@uni-bonn.de


Originalpublikation:

LTP induction boosts glutamate spillover by driving withdrawal of perisynaptic astroglia; Neuron; DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2020.08.030

Local efficacy of glutamate uptake decreases with synapse size; Cell Reports; DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108182


Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, jedermann
Medizin
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch


Quelle: IDW