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Den Gehirnsignalen auf der Spur

Kommunikation zwischen Nervenzellen ist die Basis der Gehirnfunktionen: Signale werden zwischen Zellen weitervermittelt und so synergetisch Sinneseindrücke verarbeitet. Deutsche Forscher haben nun neue Erkenntnisse zu Signalstoffen und Parameter der durch sie vermittelten Signale gewonnen.

Dabei laufen diese Signale meist nur in einer Richtung über sogenannte Synapsen. Eintreffende Signale bewirken dabei in "Vesikeln" innerhalb der Nervenzellen eine Expression von Übertragunsstoffen, die in der nachfolgenden Zelle ein neues Signal erzeugen.

Deutsche Forscher konnten jetzt das intrazelluläre Kalziumionen-Signal bestimmen, das die Verschmelzung synaptischer Vesikel einleitet. Die Kenntnis von Zeitverlauf und Stärke dieses Signals trägt dazu bei, die Prozesse der Informationsübertragung zwischen Nervenzellen besser zu verstehen. Die Arbeit wurde in der aktuellen Ausgabe von "Nature" veröffentlicht.

Bereits in den 60er Jahren als Generalprozess erkannt, blieben bislang jedoch wichtige Teilschritte der synaptischen Übertragung unbekannt. Die Arbeitsgruppe um Ralf Schneggenburger und Erwin Neher am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen benutzte als Modellsystem eine spezielle synaptische Verbindung zwischen zwei Nervenzellen in der Hörbahn von Ratten.

Elektrometrische Verfahren und die Bestimmung der für die Vesikelfusion relevanten Ca2+ Konzentration über die Fluoreszenz des Kalzium-Indikatorfarbstoffes ergaben Einblicke in das intrazelluläre Kalziumsignal, das gleichsam als Trigger für die Vesikelverschmelzung und damit als Promotor der Signalübermittlung wirkt.

Die Enflüsse dieses Signales auf die Modifizierbarkeit der synaptischen Übertragungsstärke (derzeit als Grundlage für das Lernvermögen angesehen) ebenso wie Einsatzsteuerung dieser Vesikel durch die jeweilige Trägerzelle wurden erstmals näher untersucht: So etwa behalten Nervenzellen einen Großteil ihrer sekretionsbereiten Vesikel als Reserve zurück, um auch auf ein zweites, nachfolgendes Aktionspotential noch mit effektiver Transmitterausschüttung reagieren zu können.

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