Wissenschaftler haben Ursprung und Funktion der bisher rätselhaften „Spikelets“ im Gehirn endeckt. Diee kleinen elektrischen Signale spielen für das räumliche Gedächtnis und die Orientierung eine entscheidende Rolle und werden im Hippicampups erzeugt. Die jetzt in „Science“ veröffentlichte Studie deutet zudem darauf hin, dass Reize elektrischer Synapsen diese Signale auslösen.
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Bereits im Jahr 1961 entdeckte der Neuriwssenschaftler Eric Kandel, dass Nervenzellen in der Gehirnregion des Hippocampus nicht nur normale Aktionspotentiale aussenden, sondern auch sehr viel kleinere elektrische Signale – so genannte „Spikelets“. Der Hippocampus ist eine Hirnregion, die beim räumlichen Gedächtnis und der räumlichen Orientierung eine zentrale Rolle spielt. Die Spikelets konnten bisher allerdings nur an narkotisierten Tieren gemessen werden und somit blieb ihre Bedeutung beim wachen Tier fast 50 Jahre lang unklar.
Ortszellen als Spikelet-Quelle
Den Forschern Jérôme Epsztein, Albert K.Lee, Edith Chorev und Michael Brecht vom Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience und der Humboldt-Universität Berlin ist es nun mit einem neuen Messverfahren gelungen, vom Inneren einzelner Zellen des Hippocampus elektrische Signale abzuleiten, während sich das Tier frei im Käfig bewegt. Die so genannten Ortszellen im Hippocampus werden immer dann aktiv und senden Aktionspotentiale aus, wenn sich das Tier an einem bestimmten Ort in einer ihm bekannten Umgebung aufhält.
Die neuen Messungen der Forscher zeigen nun, dass eben diese Ortszellen nicht nur Aktionspotentiale aussenden, sondern auch Spikelets. Weiterhin konnten die Wissenschaftler zeigen, dass es einen direkten Zusammenhang zwischen der Entstehung von Aktionspotentialen und Spikelets gibt: etwa ein Drittel der Aktionspotentiale werden von Spikelets ausgelöst. Bisher war man davon ausgegangen, dass Neurone in aller Regel nur dann ein Aktionspotential aussenden, wenn sie von vorgeschalteten Zellen über chemische Synapsen ausreichend angeregt werden.
Elektrische Synapsen als Auslöser?
Woher die Spikelets stammen, konnte bisher nicht eindeutig nachgewiesen werden, die Berliner Forscher haben jedoch auch hier eine erste Hypothese. „Man nimmt an, dass sie durch elektrische Kopplungen zwischen den Zellen ausgelöst werden“, so Brecht. Jede Nervenzelle im Hippocampus über etwa 30.000 Kontakte mit anderen Nervenzellen verbunden. An diesen Kontaktstellen, den Synapsen, ist die elektrische Übertragung unterbunden und das elektrische Signal muss zur Weiterleitung in ein chemisches Signal umgewandelt werden. Einige wenige, wahrscheinlich nur ein bis vier von 30.000 Zellkontakten aber sind elektrisch gekoppelt: Das elektrische Signal kann direkt und ohne chemische Botenstoffe übertragen werden – in der Empfängerzelle wird es dann als Spikelets gemessen.
„Bisher hat man diesen Kontakten jedoch nicht genügend Bedeutung zugemessen. Unsere Daten weisen aber darauf hin, dass elektrische Kopplungen ganz spezifisch Zellen mit einer ähnlichen Funktion im Ortsgedächtnis zusammenschalten, und diese daher möglicherweise viel bedeutender sind als bisher angenommen“, so der Berliner Wissenschaftler.
(Nationales Bernstein Netzwerk Computational Neuroscience, 22.01.2010 – NPO)
