Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

So kommunizieren Nervenzellen miteinander

26.06.2003


Organisatoren der Informationsübertragung zwischen Nervenzellen identifiziert



Das menschliche Gehirn ist ein Organ enormer Komplexität. Es enthält Milliarden Nervenzellen, von denen jede Zelle an durchschnittlich 1.000 Kontaktstellen mit anderen verknüpft ist. Der Informationsfluss über diese Kontaktstellen stellt die Grundlage allen normalen und krankhaften Verhaltens dar. Göttinger Forscher haben nun entdeckt, wie Nervenzellen die schnelle und exakte Informationsübertragung untereinander verändern können. Die Arbeit aus dem Bereich der biomedizinischen Grundlagenforschung trägt zum Verständnis des Zusammenhangs von Struktur und Funktion neuronaler Verknüpfungen bei und wurde jetzt in der Zeitschrift "nature" (Vol 423, pp 939-948, 26.06.2003) veröffentlicht.

... mehr zu:
»Membran »Nervenzelle »Neurexine »Synapse »Zelle


Nervenzellen - auch Neurone genannt - leiten Signale an ihren langen Fortsätzen, den Axonen, in Form von elektrischen Spannungsveränderungen weiter. An den Kontaktstellen zwischen zwei Nervenzellen ist die elektrische Weiterleitung unterbrochen. Die Membranen der vorgeschalteten und nachgeschalteten Zelle liegen dicht aneinander und ein nur sehr schmaler Spalt trennt die beiden. An diesen Strukturen - den "Synapsen" - erfolgt die Signalübertragung zwischen den Zellen.

"Jede Nervenzelle bildet eine Vielzahl synaptischer Kontakte mit ihren unterschiedlichen Partnerzellen. Damit die Informationsübertragung zwischen den Nervenzellen Sinn ergibt, müssen die Eigenschaften der synaptischen Terminale den nachgeschalteten Nervenzellen angepasst werden," sagt Dr. Markus Missler, Abt. Neuro- und Sinnesphysiologie, Bereich Humanmedizin. Dem Mechanismus dieser Regulation sind er und seine Kollegen Astrid Rohlmann und Weiqi Zhang vom Sonderforschungsbereich 406 der Universität Göttingen -Bereich Humanmedizin, in Zusammenarbeit mit Gunnar Kattenstroth und Kurt Gottmann von der Ruhr-Universität Bochum, und Thomas C. Südhof vom Howard Hughes Medical Institute in Dallas (USA) auf die Spur gekommen.

Die Wissenschaftler untersuchten Mäuse, in denen Neurexine - eine bestimmte Klasse von Zelladhäsionsmolekülen - defekt sind. Zelladhäsionsmoleküle sind Proteine in der Zellmembran, denen bisher hauptsächlich strukturelle Aufgaben zugeschrieben wurden. Neurexine werden in die synaptische Membran der vorgeschalteten Zelle eingelagert, wo sie mit anderen Proteinen wechselwirken und zudem Proteine in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennen können. Es wurde festgestellt, dass in Mäusen mit defekten Neurexinen die Struktur von Synapsen relativ normal, die Übertragung von Nervenimpulsen überraschenderweise jedoch massiv gestört war. Ein so deutlicher Einfluss von neuronalen Zelloberflächenmolekülen auf die Funktion der Synapse wurde hier erstmalig beobachtet, was zur Veröffentlichung der Ergebnisse in der renommierten Wissenschaftszeitschrift Nature beitrug. Aber wie beeinflussen Neurexine die Signalübertragung zwischen den Neuronen?

Es wird schon lange vermutet - konnte aber noch nie in einem Tiermodell nachgewiesen werden - dass Kalziumkanäle bei der Informationsübertragung an Synapsen eine entscheidende Rolle spielen. Die Spannungsveränderung in der präsynaptischen Membran führt nach gegenwärtiger Vorstellung zur Öffnung von Kanälen in dieser Membran, die nur für Kalziumionen durchlässig sind. Der nachfolgende Anstieg der Kalziumkonzentration löst dann einen Prozess aus, der zur Signalübertragung an die nachgeschaltete Zelle führt. Durch verschiedene Untersuchungen konnten die Wissenschaftler den Angriffspunkt der Neurexine in den Mechanismus der Signalübertragung so weit einengen, bis schließlich feststand: Neurexine sind im synaptischen Spalt lokalisiert und beeinflussen die Aktivität der Kalziumkanäle und damit letztlich die Effizienz der neuronalen Informationsübertragung.

Die Forscher sind so der Lösung des Problems nähergekommen wie die Stärke und Dynamik der Signalübertragung an der Vielzahl von Synapsen zwischen den unterschiedlichsten Nervenzellen aufeinander abgestimmt werden. Die untersuchte Klasse von Zelladhäsionsproteinen, die Neurexine, könnte den Kontakt zwischen den Nervenzellen vermitteln und die Eigenschaften der Informationsübertragung durch ihren Einfluss auf die Kalziumkanäle verändern. Hinzu kommt, dass Neurexine in einer Vielzahl leicht verschiedener Varianten auftreten, welche der Erkennung unterschiedlicher Partnerzellen dienen könnten. Sie bilden somit eine molekulare Schnittstelle, an der Neurone die Eigenschaften der neuronalen Signalübertragung auf die Struktur ihrer Verbindungen untereinander anpassen.

Die Forschungsarbeiten sind an drei Stellen durchgeführt worden: Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB 406 an der Universität Göttingen im Bereich Humanmedizin, dem Lehrstuhl Zellphysiologie der Universität Bochum and an der University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas (USA). Dr. Markus Missler ist gegenwärtig Mitglied des DFG Forschungszentrums Molekularphysiologie des Gehirns (CMPB).

Weitere Informationen:

Georg-August-Universität Göttingen - Bereich Humanmedizin
Dr. Markus Missler
Abt. Neuro- und Sinnesphysiologie
Humboldtallee 23
37073 Göttingen
email: mmissle1@gwdg.de
Tel: + 0551 / 39-12807

Rita Wilp | idw

Weitere Berichte zu: Membran Nervenzelle Neurexine Synapse Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Bei Notfällen wie Herzinfarkt und Schlaganfall immer den Notruf 112 wählen: Jede Minute zählt!
22.06.2017 | Deutsche Herzstiftung e.V./Deutsche Stiftung für Herzforschung

nachricht Tropenviren bald auch in Europa? Bayreuther Forscher untersuchen Folgen des Klimawandels
21.06.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften