Die Beobachtung des Stoffwechsels des einzelnen Patienten und der damit verbundenen molekularen Biomarker könnten den Durchbruch bedeuten.Weiterlesen
Mitarbeiter des Forschungsinstituts für experimentelle Medizin haben entschlüsselt, wie Nervenzellen einander einheitliche Signale senden können, teilte das ungarische Forschungsnetzwerk HUN-REN am Freitag der MTI mit.
Die Forscher untersuchten Aktionspotenziale an Abschnitten mit unterschiedlichen Durchmessern von Axonen und stellten fest, dass diese Signale wie ein echtes digitales Signal wirken, um die Kommunikation zwischen Neuronen zu gewährleisten. Aufgrund der geringen Größe von Axonen waren solche detaillierten Messungen bisher nicht möglich. Die Forschungsergebnisse sind in der Zeitschrift Plos Biology veröffentlicht.
Ein wichtiges Kommunikationsmittel für Nervenzellen ist das Aktionspotenzial, ein kurzer elektrischer Impuls, der entlang eines Nervenzellfortsatzes, dem so genannten Axon, wandert und schnell Informationen an andere Nervenzellen, Drüsen oder Muskeln weiterleitet.
Eine Unterbrechung dieses Prozesses kann zu schweren neurologischen Problemen wie Epilepsie oder Muskelschwäche führen.
Das Axon ist keine einfache röhrenförmige Struktur, sondern gleicht eher einer ungleichmäßigen Perlenkette mit Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers. Der Durchmesser hat einen großen Einfluss auf die Ausbreitung elektrischer Signale, so dass er im Prinzip auch den Verlauf des Aktionspotenzials beeinflussen sollte.
Die Forscher des Forschungsinstituts für experimentelle Medizin unter der Leitung von János Szabadics haben moderne Technologien eingesetzt, um das Verhalten von Aktionspotenzialen auf verschiedenen Durchmessern des Axons zu untersuchen. Zunächst untersuchten sie die Moosfasern-Axone des Hippocampus-Bereichs des Gehirns. Diese Axone enthalten sowohl kleine Endstücke als auch riesige Endstücke von besonderer Größe. Mit Hilfe elektrophysiologischer Messungen, optischer Techniken und rechnerischer Analysen haben die Forscher gezeigt, dass die Form des Aktionspotenzials konstant bleibt.
Die Forschung hat gezeigt, dass die Konstanz der Form des Aktionspotenzials auf die ungleichmäßige Verteilung bestimmter Ionenkanäle zurückzuführen ist.
Eine besondere Gruppe von Kaliumkanälen, die so genannte Kv1-Familie, ist entlang der Axone nicht gleichmäßig verteilt. In den engeren Abschnitten, wo sich das elektrische Signal natürlicherweise verlangsamen würde, ist die Wirkung von Kv1 größer und beschleunigt das Aktionspotenzial. Dadurch bleibt die Form des Aktionspotenzials bei allen Durchmessern gleich. So kann das Aktionspotenzial, das entlang eines Axons vereinheitlicht wird, als echtes digitales Signal wirken.
Die Forscher haben auch Aktionspotenziale anderer Typen von Axonen untersucht, die keine besonders großen Strukturen aufweisen, aber ebenfalls eine Vielzahl von Durchmessern haben, ähnlich wie die Axonen der meisten bekannten Nervenzellen. Es wurde festgestellt, dass die Form des Aktionspotenzials zwar zwischen verschiedenen Axontypen variieren kann, dass aber innerhalb eines bestimmten Axontyps der Durchmesser keinen Einfluss auf die Form des Signals hat.
Die Erkenntnisse der HUN-REN-Forscher werfen ein neues Licht auf die Funktionsweise von Nervenzellen.
Die Regulierung der Dichte von Ionenkanälen spielt eine Schlüsselrolle dabei, dass in Nervenzellen gleichmäßige Signale durch Axone mit unterschiedlichen Durchmessern geleitet werden, so die Forscher.
Die Beobachtung des Stoffwechsels des einzelnen Patienten und der damit verbundenen molekularen Biomarker könnten den Durchbruch bedeuten.Weiterlesen
Via MTI Beitragsbild: Pixabay