Nervenzellen können sich durch Rückmeldung vor Überlastung schützen

Die Weitergabe der Erregung zwischen Nervenzellen bildet die Grundlage jeder Empfindung - vom Schmerzreiz bis zu komplexen Prozessen im Gehirn, wie dem Erinnern. Dass eine Nervenzelle im Hippocampus, der die Überlastung droht, auch ihrer quasi vorgesetzten Zelle signalisieren kann, dass sie leiser treten soll.

red/Agenturen

Das haben nun Forscher am Institute of Science and Technology (IST) Austria in Klosterneuburg herausgefunden. Sie berichten darüber im Fachblatt „Nature Comunications“.

Wissenschafter um Peter Jonas vom IST Austria befassen sich seit mehreren Jahren intensiv mit den Nervenverbindungen im für das Lernen und Gedächtnis erforderlichen Gehirnareal namens Hippocampus. Diese Verbindungsstellen zwischen zwei Neuronen sind die Synapsen. Der Informationsfluss erfolgt, indem die Sender-Zelle ein Signal in Form von Botenstoffen (Neurotransmittern) über den zwischen den Neuronen befindlichen synaptischen Spalt an die Empfängerzelle schickt. Letztere kann dadurch zum Feuern angeregt werden.

Üblicherweise erfolgt der komplexe Ablauf also in eine bestimmte Richtung, nämlich vom prä- zum postsynaptischen Neuron. An der zentral am Speichern von Information im Nervennetzwerk beteiligten Moosfaser-Synapse im Hippocampus kann sich das Ausmaß des von der präsynaptischen Nervenzelle ausgeschütteten Neurotransmitters unterscheiden. Um zu verstehen, wie das bewerkstelligt wird, setzte sich einer der Erstautoren der Studie, Yuji Okamoto, intensiv mit diesem grundlegenden Ablauf im Gehirn von Ratten auseinander.

Zur Überraschung der Wissenschafter fanden sie heraus, dass das Ausschütt-Verhalten der Zelle, von der die Aktivität ausgeht, auch von der Empfängerzelle beeinflusst werden kann. Bisher war man davon ausgegangen, dass die Moosfaser-Synapse eine Art „Lehrersynapse“ ist, die einseitig das Feuern der postsynaptischen Nervenzelle auslöst. „Stattdessen haben wir festgestellt, dass diese Synapse wie ein 'smarter Lehrer' agiert, der den Unterricht anpasst, wenn die Schüler mit Information überladen sind“, so Jonas in einer Aussendung.

Die präsynaptische „Lehrer"-Moosfaser erkennt somit, wenn das beschulte Neuron vom wiederholten Feuern ausgelaugt ist. Wie diese Form der Rückmeldung genau abläuft, sei allerdings noch offen, so die Forscher, die in dem Zusammenhang vor allem den Neuro-Botenstoff Glutamat im Verdacht haben.