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Neue Studie der Uni Bonn: Wie die Nervenzellen in unserem Gehirn miteinander kommunizieren

Neue Studie der Uni Bonn : Wie die Nervenzellen in unserem Gehirn miteinander kommunizieren

Eine Studie unter Beteiligung der Universität Bonn hat herausgefunden, dass auch Nervenzellen im Gehirn „hinter vorgehaltener Hand“ miteinander kommunizieren. Aber nicht alle, und nicht immer: Wie stark der Schutz vor Mithörern ist, wird je nach Situation streng reguliert.

Es muss ja nicht jeder mithören: Wer einem Freund in einer belebten Umgebung eine Vertraulichkeit mitteilt, schirmt das Gespräch oft mit der Hand vor etwaigen Lauschern ab. Auch Nervenzellen im Gehirn kommunizieren „hinter vorgehaltener Hand“ miteinander. Wie stark der Schutz vor Mithörern ist, wird aber je nach Situation streng reguliert.

In diese Richtung deutet zumindest eine internationale Studie unter der Federführung des University College London und mit Beteiligung der Uni Bonn.

Die Informationsübertragung zwischen Neuronen erfolgt meist auf chemischem Weg: Auf ein elektrisches Signal hin schüttet die Sender-Zelle sogenannte Neurotransmitter (Botenstoffe) aus; oft handelt es sich dabei um Glutamat-Moleküle.

Sie wandern durch einen schmalen Zwischenraum (den „synaptischen Spalt“) zur Empfänger-Zelle. Dort docken sie an bestimmte Rezeptoren an und erzeugen dadurch in der Empfänger-Nervenzelle eine elektrische Reaktion.

Doch die Neuronen im Gehirn sind dicht gepackt. Es besteht die Gefahr, dass die Moleküle nicht nur die Nervenzelle erreichen, für die sie bestimmt sind, sondern auch andere Neuronen in der Nachbarschaft reizen. Hier kommt die „vorgehaltene Hand“ ins Spiel.

Spezielle Zellen, die „Astrozyten“, schlucken Glutamat – und schirmen so die Kommunikation ab

Spezialisierte Zellen im Gehirn, die Astrozyten, nehmen nämlich das ausgeschüttete Glutamat schnell wieder auf. So schirmen sie die Kommunikation gewissermaßen ab. „Dazu entsenden sie Fortsätze in die Nähe von Synapsen, die sogenannten perisynaptischen Astrozytenfortsätze oder PAPs“, erklärt Professor Christian Henneberger vom Institut für zelluläre Neurowissenschaften der Uni Bonn.

PAPs verfügen über spezialisierte Transporter, die wie kleine Staubsauger das Glutamat um die Synapsen entfernen. Wie effektiv der Mechanismus funktioniert, wird offenbar streng reguliert: Die Wissenschaftler lösten durch mehrfach wiederholte elektrische Reizung eine Art „zelluläres Lernen“ aus. Das sorgt dafür, dass die Empfängerzelle langfristig stärker auf die Signale der Senderzelle anspricht.

Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass sich die PAPs bei diesem Lernprozess zurückziehen. So steige die Wahrscheinlichkeit, dass benachbarte Zellen ebenfalls durch die Glutamat-Ausschüttung angeregt würden. Die Signalübertragung wird also weniger exklusiv und diskret.

Das scheint laut den Forschern auch in der Umgebung von großen Synapsen der Fall zu sein. Mit anderen Worten: Nervenzellen mit starken synaptischen Verbindungen sprechen selten hinter vorgehaltener Hand.

Die Studie im Internet Christian Henneberger et al.: LTP induction boosts glutamate spillover by driving withdrawal of perisynaptic astroglia. Fachmagazin „Neuron“, veröffentlicht am 24. September 2020 hierEine weitere Studie zum Thema Michel K. Herde et al.: Local efficacy of glutamate uptake decreases with synapse size. Fachmagazin „Cell Reports“, veröffentlicht am 22. September 2020 hier