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Hirnforschung

Buntes Feuerwerk der Neurotransmitter

Denken ist auf Ebene der Hirnzellen ein halb elektrisches, halb chemisches Feuerwerk. Dank eines präzisen neuen Sensormoleküls können Forscher nun live dabei zuschauen.
Künstlerische Darstellung einer Art Synapse

Wenn Nervenzellen untereinander kommunizieren, geschieht dies in den meisten Fällen über chemische Botenstoffe – Neurotransmitter wie zum Beispiel Dopamin. Mit Hilfe neu entwickelter Sensormoleküle, die aufleuchten, sobald sie mit einem bestimmten Neurotransmitter in Kontakt kommen, können Wissenschaftler nun diese Vorgänge sichtbar machen.

Dopaminausschüttung
Dopaminausschüttung | Sobald Zellen Neurotransmitter – in diesem Fall Dopamin – freisetzen, beginnen CNiFERs zu leuchten. Ihre Fluoreszenz kann im Mikroskop sichtbar gemacht werden.

Die Entwickler um Paul Slesinger von der Icahn School of Medicine in Mount Sinai haben jetzt auf der 252. Jahrestagung der American Chemical Society von ihren "CNiFERs", sprich: "sniffers", berichtet. Die "Schnüffler" unterscheiden sich von laborüblichen Sensormolekülen für Neurotransmitter durch ihre Selektivität, so reagiert ihr Dopaminsensor beispielsweise nicht auch noch auf das ähnliche Norepinephrin. Zudem kann man sie über eine Art Bausatzsystem auf jeweils eigene Neurotransmitter ansetzen und dann über längere Zeit in einem Hirnareal das Kommen und Gehen mehrerer Botenstoffe überwachen, heißt es in einem Beitrag bei "Scientific American". Das Fluoreszenzleuchten der CNiFERs lässt sich mit einem Mikroskop oder einem implantierten Glasfaserkabel erfassen.

Zu Testzwecken untersuchten Slesinger und Team die klassische pawlowsche Konditionierung bei Mäusen: Sie ließen einen Ton erklingen und belohnten die Tiere anschließend mit Futter. In einem Hirnareal beobachteten sie wie es zu einer starken Ausschüttung von Dopamin und Norepinephrin kam, wenn die Mäuse ein Stück Zucker erhielten. Später, als die Nager gelernt hatten, dass auf den Ton immer eine Belohnung kommt, sahen die Forscher, wie es bereits auf den Ton hin zu einer Ausschüttung der Neurotransmitter kam. Ähnliche Vorgänge spielen auch bei der Herausbildung von Süchten eine Rolle. Hier wollen die Wissenschaftler in künftigen Untersuchungen ihre CNiFER-Technik einsetzen.

Die Abkürzung CNiFER steht für "cell-based neurotransmitter fluorescent engineered reporters", was ungefähr so viel bedeutet wie "maßgeschneiderte zellbasierte fluoreszierende Neurotransmittersensoren".

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