Lernen im Gehirn ist offenbar nicht allein Sache der Neurone: Zum ersten Mal haben Wissenschaftler direkt nachgewiesen, dass auch Astrozyten – vermeintliche Stütz- und Versorgungseinheiten – aktiv am Lernvorgang mitwirken. Wie die Neurowissenschaftler um Dmitri Rusakov herausfanden, liefern die sternförmigen Zellen einen Signalstoff, der entscheidend dafür ist, dass Nervenzellen sich untereinander verknüpfen können.

Die Forscher vom University College London hatten dazu präparierte Hippocampus-Schnitte von Ratten untersucht. Dabei konnten sie zunächst Befunde früherer Studien an Zellkulturen reproduzieren: Astrozyten schütten die Aminosäure D-Serin aus, sobald die Konzentration von Kalziumionen in ihrem Innern ansteigt. D-Serin wiederum bindet an den synaptischen NMDA-Rezeptor und ermöglicht der Nervenzelle damit eine so genannte Langzeitpotenzierung (LTP) einzuleiten. Mit diesem im Gehirn verbreiteten Mechanismus erhöht eine Zelle ihre Empfindlichkeit für die Signale einer anderen.

Dem Team um Rusakov gelang nun der Nachweis, dass die D-Serin-Ausschüttung von entscheidender Relevanz ist. Dazu blockierten sie mit einer Pufferlösung den Ca2+-Anstieg im Innern eines Astrozyt und verhinderten damit, dass er D-Serin ausschütten konnte. Sämtliche Synapsen im Einflussbereich des Astrozyten waren nun nicht mehr zu LTP in der Lage. Erst als die Wissenschaftler das fehlende D-Serin künstlich zugaben, konnten die Synapsen wieder wie gewohnt reagieren.

Astrozyten sind die häufigsten so genannten Gliazellen, also "Nicht-Neuronen" und machen insgesamt rund 90 Prozent der gesamten Hirnzellen aus. Jeder von ihnen bildet ein weitläufiges Geflecht und umlagert dabei mehrere Hundertausend Synapsen. Wie Neurone sind auch die Astrozyten untereinander verbunden, allerdings über direkte Kanäle von Membran zu Membran, die es ermöglichen, dass auch bestimmte Substanzen, wie etwa die Kalziumionen, sich von Zelle zu Zelle ausbreiten.

Neben D-Serin schütten Astrozyten auch den Neurotransmitter Glutamat aus, der entscheidend an der neuronalen Reizweiterleitung beteiligt ist. Wie diese beiden Stoffe zusammenspielen und wie die Astrozyten-Aktivität in die Informationsverarbeitung im neuronalen Netz eingebunden ist, gilt es noch zu klären. Erst in den letzten Jahren mehrten sich Hinweise, dass auch Gliazellen wie die Astrozyten einen entscheidenden Einfluss auf das neuronale Geschehen haben. Zuvor hatte man ihnen vor allem eine Rolle als Stützgewebe und Versorgungsstationen zugebilligt. (jd)