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 Immunsystem: Wer lockt die Polizisten auf Streife?
17.02.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Erstmals Herzpflaster aus Stammzellen für die Anwendung an Patienten mit Herzmuskelschwäche
17.02.2017 | Universitätsmedizin Göttingen - Georg-August-Universität

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: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Im Focus: Weltweit genaueste und stabilste transportable optische Uhr

Optische Strontiumuhr der PTB in einem PKW-Anhänger – für geodätische Untersuchungen, weltweite Uhrenvergleiche und schließlich auch eine neue SI-Sekunde

Optische Uhren sind noch genauer als die Cäsium-Atomuhren, die gegenwärtig die Zeit „machen“. Außerdem benötigen sie nur ein Hundertstel der Messdauer, um eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

ANIM in Wien mit 1.330 Teilnehmern gestartet

17.02.2017 | Veranstaltungen

Ökologischer Landbau: Experten diskutieren Beitrag zum Grundwasserschutz

17.02.2017 | Veranstaltungen

Von DigiCash bis Bitcoin

16.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Stammzellen verlassen Blutgefäße in strömungsarmen Zonen des Knochenmarks

17.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

LODENFREY setzt auf das Workforce Mangement von GFOS

17.02.2017 | Unternehmensmeldung

50 Jahre JULABO : Erfahrung – Können & Weiterentwicklung!

17.02.2017 | Unternehmensmeldung