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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Molekül beeinflusst Signalübertragung im Gehirn |
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| | | Deutsche und US-Forscher haben den "Organisator" der Schaltstellen im Gehirn, der Synapsen gefunden: bestimmte Proteinmoleküle, so genannte Neurexine, die sich an diesen Kontaktstellen befinden. |
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Diese Neurexine beeinflussen die Aktivität von Kalziumkanälen in der Zellmembran, die wiederum für die Signalweiterleitung entscheidend sind, wie die Wissenschaftler im Fachmagazin "Nature" berichten.
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Hirnleistung basiert auf Informationsfluss |
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Alle Lern- und Gedächtnisleistungen unseres Gehirns basieren auf dem Informationsfluss zwischen den Nervenzellen über Synapsen, die Schaltstellen im Gehirn. Dieser Informationsfluss muss effizient organisiert sein.
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Neurexine als Organisatoren |
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Als Organisator haben Gunnar Kattenstroth und Kurt Gottmann von der Ruhr-Universität Bochum nun gemeinsam mit Göttinger und Amerikanischen Forschern Proteinmoleküle ausgemacht: die so genannten Neurexine. Bisher hatte man vermutet, dass Neurexine nur strukturelle Aufgaben übernehmen.
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Signalübertragung im menschlichen Gehirn
Das menschliche Gehirn enthält etwa 10 hoch 10 Nervenzellen (Neuronen), von denen jede einzelne an ca. 1.000 Kontaktstellen mit anderen verknüpft ist. Sie leiten Signale an ihren langen Fortsätzen, den Axonen, in Form von elektrischen Spannungsveränderungen weiter. An den Kontaktstellen zwischen zwei Nervenzellen - den Synapsen - ist die elektrische Weiterleitung unterbrochen. Die Membranen benachbarter Neuronen trennt ein sehr schmaler Spalt.
Jede Nervenzelle bildet eine Vielzahl synaptischer Kontakte mit ihren unterschiedlichen Partnerzellen. Damit die Informationsübertragung zwischen den Nervenzellen Sinn ergibt, müssen die Eigenschaften der Synapsen den nachgeschalteten Nervenzellen angepasst werden. Dem Mechanismus dieser Regulation sind die Forscher nun auf die Spur gekommen. |
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Defekte Neurexine - Signalübertragung unterbrochen |
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Sind die Neurexine demnach defekt, bleiben die Signale auf der Strecke. Die Forscher untersuchten Mäuse, deren Neurexine - eine bestimmte Klasse von Zelladhäsionsmolekülen - defekt waren.
Das Forscherteam beobachtete, dass bei Mäusen mit defekten Neurexinen die Struktur von Synapsen relativ normal, die Übertragung von Nervenimpulsen jedoch massiv gestört war.
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Die Fragen nach dem "Wie" |
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"Einen so deutlichen Einfluss von neuronalen Zelloberflächenmolekülen auf die Funktion der Synapse konnten wir hier erstmalig beobachten", kommentiert Gunnar Kattenstroth die Ergebnisse in einer Aussendung.
"Die nächste Frage war: Wie beeinflussen Neurexine die Signalübertragung zwischen den Neuronen?"
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Angriffspunkt: Die Aktivität der Kalziumkanäle |
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Bei der Informationsübertragung an Synapsen spielen Kalziumkanäle eine entscheidende Rolle: 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 in der Zelle 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 an der Synapse lokalisiert, beeinflussen die Aktivität der Kalziumkanäle und damit letztlich die Effizienz der neuronalen Informationsübertragung.
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Mehr zu diesem Thema in science.ORF.at:
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01.01.2010 |
