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Schnell und überlebenswichtig

Zweck und Entdeckung der elektrischen Synapsen

Erst in den letzten Jahren hat sich die elektrische Synapse als ebenbürtiger Partner der chemischen Synapse erwiesen. Sie ist für bestimmte elementare Verarbeitungsmechanismen im zentralen Nervensystem sogar von erheblicher Bedeutung.

Zelle mit elektrischen Synapsen (grüne Plaques) in den Zellwänden © NeuroRubin

Ein wesentlicher Vorteil elektrischer Synapsen, auch Gap Junctions genannt, ist die hohe Geschwindigkeit ihrer direkten Erregungsübertragungen. Dagegen führen bei der chemischen Synapse Signalabgabe, Diffusion durch den Spalt, der die beiden Nervenzellen trennt, sowie die Reaktionen an der Membran der nachfolgenden Nervenzelle, die den Impuls weiterleitet, zu einer Verzögerung von bis zu 0,5 Millisekunden. Das entspricht der Dauer eines Wimpernschlages und ist für die Dimensionen der Physik und Physiologie eine erhebliche Zeitspanne.

Elektrische Synapsen, die den Strom direkt von Zelle zu Zelle weiterleiten, wurden zuerst bei Nervenzellen von Fischen gefunden, wo sie zum Beispiel Fluchtreflexe vermitteln. Sie setzen außerordentlich schnelle Verhaltensmuster in Gang, die für das Überleben wichtig sind.

Der Aufbau der elektrischen Synapsen unterscheidet sich erheblich von dem der chemischen Synapsen. Die elektrische Synapse besteht aus kleinen durch Eiweißmoleküle gebildeten Kanälen. Diese Kanäle verbinden die beiden aneinander grenzenden Zellen, indem sie die Zellmembranen durchdringen und den Zwischenzellraum überbrücken. Damit wird ein direkter Stromfluss zwischen Nervenzellen möglich.

Auch zwischen den Stützzellen (Gliazellen) befinden sich in großer Zahl Strukturen, die den elektrischen Synapsen entsprechen. Sie verbinden das Gliagewebe wie ein Netzwerk zu einem funktionellen Synzytium. Herzmuskelzellen sind ebenfalls durch solche Kontakte miteinander gekoppelt. Sie leiten elektrische Impulse weiter, die zur Kontraktion der Muskulatur führen. Eine Blockade dieser Strukturen würde sofort zum Herzstillstand führen. Elektrische Synapsen oder Gap Junctions lassen sich nachweisen und exakt lokalisieren, seitdem man die Eiweiße, aus denen die Kanäle aufgebaut sind, identifizieren und dagegen Antikörper produzieren konnte.

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Stand: 17.12.2004

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Elektrische Synapsen
„Aschenputtel“ unter den Zellkontakten

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Schnell und überlebenswichtig
Zweck und Entdeckung der elektrischen Synapsen

Funktionelles Netzwerk
Gezielt blockieren – Hirnschäden begrenzen

Wo und wie viele gibt es?
Wichtig für Erinnerungehn und Erregung

Prinzip Harmonium
Komplexer Sinneseindruck formt sich wie eine Melodie

Hemmung schützt Nervenzellen
Neuer Therapieansatz für Epilepsie

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