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Nervenzellen steuern ihre eigene Erregbarkeit

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(idw). Nervenzellen sind extrem kommunikativ: Jedes einzelne Neuron steht mit bis zu hunderttausend Geschwisterzellen in Kontakt.

Über astartig verzweigte Ausläufer, die Dendriten, empfängt es von ihnen Informationen. Aus diesem Input generiert es dann gegebenenfalls ein einziges Ausgangssignal, das Aktionspotenzial. Neurowissenschaftler sagen auch: Die Nervenzelle "feuert".
Dieser Feuerpuls wird über eine Art Kabel, das Axon, an andere Neurone verteilt. Nervenzellen feuern aber nur dann, wenn der Input stimmt. Dazu können sie beispielsweise die Eingangssignale aufsummieren. Man bezeichnet diese Art der Verarbeitung auch als linear.

Seit gut 30 Jahren weiß man aber, dass sich dieser mühselige Weg auch abkürzen lässt. Unter bestimmten Umständen reagieren Dendriten nämlich nichtlinear: Sie generieren dann aus wenigen kleinen Eingangssignalen einen großen Gesamtpuls, einen Spike. Ein einziger Spike reicht in der Regel aus, um die Nervenzelle zum Feuern zu bringen. Bislang kannte man zwei Bedingungen, unter denen Dendriten den nichtlinearen Weg einschlagen: "Zum Einen müssen die Eingangssignale nahezu gleichzeitig erfolgen", erklärt der Bonner Neurowissenschaftler Dr. Stefan Remy. "Außerdem müssen die Kontaktstellen, über die diese Signale an das Neuron übermittelt werden, nahe beieinander liegen."

Remy und seine Kollegen von der Klinik für Epileptologie der Uni Bonn haben nun eine dritte Voraussetzung für den nichtlinearen Weg gefunden: Dendriten können demnach nur dann einen Spike erzeugen, wenn die Zelle zuvor eine Weile nicht gefeuert hat.
"Wir nennen dieses Prinzip 'The Winner Takes It All'", sagt der Bonner Forscher. "Wenn ein Dendritenast durch einen Spike ein Aktionspotenzial ausgelöst hat, können andere Äste für ein bis zwei Sekunden keine Spikes mehr erzeugen - auch wenn die sonstigen Voraussetzungen stimmen."

Mit dieser Methode scheint das Gehirn eine Übererregung zu verhindern. Funktioniert sie nicht, sind wahrscheinlich gravierende Fehlfunktionen die Folge. "So ist es denkbar, dass bei manchen Formen der Epilepsie dieser Mechanismus nicht greift", spekuliert Professor Dr. Heinz Beck vom Labor für experimentelle Epileptologie. "Das könnte der Grund für die unkontrollierte Erregung der Nervenzellen sein, die Ursache der Anfälle ist."
Die Forscher wollen diese Hypothese nun überprüfen.
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