Weniger Ordnung im Gehirn

Neuronen leiten Informationen nicht nur über Synapsen weiter, sondern schütten auch Botenstoffe entlang ihrer Nervenzell-Fortsätze aus. Damit erregen sie benachbarte Zellen, berichten Wissenschaftler der Universität Bonn in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience. Die Ergebnisse liefern neue Einblicke in die Arbeitsweise des Gehirns und könnten sogar zur Entwicklung neuer Medikamente beitragen.

Nervenzellen empfangen ihre Signale mit kurzen Zellärmchen, den so genannten Dendriten. Diese leiten die elektrischen Impulse zum Zellkörper, wo sie dann verarbeitet werden. Für die Verteilung des Resultats sind Axome zuständig, lange kabelartige Zellausläufer, in denen die elektrischen Signale solange entlang laufen, bis sie auf das Dendrit-Ärmchen eines anderen Neurons treffen. Da die Synapse für die elektrischen Nervenzellpulse eine unüberwindbare Barriere darstellt, schüttet sie Botenstoffe aus. Diese docken an Rezeptoren anderer Dendriten an und erzeugen so wieder elektrische Impulse.

„Bisher nahm man an, dass nur an Synapsen Neurotransmitter ausgeschüttet werden“, sagt Dirk Dietrich von der Universität Bonn im pressetext-Interview. „Das scheint nach unseren Erkenntnissen aber nicht zu stimmen.“ Die Wissenschaftler untersuchten die so genannte weiße Substanz im Gehirn von Ratten. Dort liegen jene „Kabelschächte“, welche die rechte und linke Hirnhälfte miteinander verbinden. Sie bestehen vor allem aus Axonen und Hilfszellen – Dendriten oder Synapsen gibt es dagegen nicht. „Man würde dort also auch keine Botenstoff-Übertragung erwarten“, sagt Dietrich.

Sobald allerdings ein elektrischer Impuls durch eines der Axon-Kabel lief, wanderten kleine Bläschen des Botenstoffs Glutamat zur Axon-Membran und entließen dort ihren Inhalt ins Gehirn. Glutamat wird auch bei der Signalweiterleitung an Synapsen ausgeschüttet. Die Forscher konnten sogar nachweisen, dass eine Myelin-produzierende Zellart auf das Glutamat reagiert. Myelin ist eine Art Fettschicht, welche die Axone umhüllt und für eine schnellere Signalweiterleitung sorgt. „Wahrscheinlich orientieren sich noch unreife Isolierzellen mit Hilfe des Glutamats, um Axone zu finden und sie mit einer Myelinschicht zu umhüllen“, sagt Dietrich.

Treten die Axone in die graue Gehirnsubstanz ein, treffen sie dort auf ihre Empfänger-Dendriten. An den Synapsen geben sie dort die Informationen an die Empfängerzelle weiter. „Wir halten es allerdings für wahrscheinlich, dass die Axone auch außerhalb von Synapsen auf ihrem Weg durch die graue Substanz Glutamat freisetzen“, sagt Dietrich. „Hier liegen Nervenzellen dicht an dicht. Das Axon könnte also nicht nur den eigentlichen Empfänger, sondern auch noch zahlreiche weitere Nervenzellen erregen.“ Dies widerspricht einer in der Wissenschaft lang vertretenen These. Demnach kommunizieren Nervenzellen nur mit jenen Neuronen, mit denen sie über Synapsen verbunden sind. Trifft die These der Bonner Forscher zu, müsste diese seit 1897 bestehende Lehrmeinung revidiert werden.