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Neurologie Wissenschaft

Die (geheime) Kommunikation von Nervenzellen

Wie viele „Mithörer“ eine Nervenzelle im Gehirn hat, wird streng reguliert, zeigt eine internationale Studie. Auch Nervenzellen im Gehirn kommunizieren also hinter vorgehaltener Hand miteinander. 

Die Informationsübertragung zwischen Neuronen erfolgt meist auf chemischem Wege: Auf ein elektrisches Signal hin schüttet die „Sender-Zelle“ einen Neurotransmitter aus; häufig Glutamat-Moleküle. Diese wandern durch den synaptischen Spalt zur Empfänger-Zelle. Dort docken sie an und erzeugen 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 bestimmte Neuron erreichen, 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 und schirmen die Kommunikation ab. Dazu entsenden sie Fortsätze in die Nähe von Synapsen, die sogenannten perisynaptischen Astrozytenfortsätze (PAPs). PAPs verfügen über spezialisierte Transporter, die wie kleine Staubsauger das Glutamat um die Synapsen entfernen. 

Wie effektiv dieser Mechanismus funktioniert, wird streng reguliert: PAPs ziehen sich bei gewissen Lernprozess zurück. So steigt die Wahrscheinlichkeit, dass benachbarte Zellen ebenfalls angeregt werden: die Signalübertragung wird weniger exklusiv. An manchen Synapsen scheint die Kommunikation per se weniger diskret zu sein. In einer weiteren Studie wurde gezeigt, dass Senderzellen ihr Glutamat oft in der Nähe bestimmter Strukturen aussenden, die lückenhafter kontrolliert werden, so dass es in deren Nachbarschaft häufiger zur Erregung weiterer Nervenzellen kommt. 

Referenzen:
UCL; Universität Bonn; Universität Bordeaux; Universität Milton Keynes, UK; 

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

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Fotocredit: Canva