Wie die Aufgaben in der Nervenzelle verteilt sind, galt bisher als klar geregelt: Der Zellkörper erzeugt Nervenimpulse, das Axon leitet sie weiter und übergibt sie an die Dendriten anderer Neurone, die das Signal wiederum an den Zellkörper weiterleiten. Doch dieses einfache Bild ist falsch, wie eine Arbeitsgruppe um Jason J. Moore vom Keck Center for Neurophysics der University of California nun berichtet. Demnach leiten die Dendriten Signale nicht nur weiter, sondern erzeugen sie auch – und zwar weit häufiger als der Zellkörper, dem diese Aufgabe bisher zugeschrieben wurde. Moore und sein Team maßen die Aktivität der Nervenfortsätze mit Hilfe von Mikroelektroden an frei laufenden Ratten. So bestätigte die Gruppe nicht nur, dass die zuvor bereits sporadisch beobachteten Impulse auch in lebenden Tieren auftreten, sondern zudem, dass sie enorm häufig sind. Sollte der Befund allgemein gelten, waren bisher mehr als 90 Prozent der neuronalen Aktivität im Gehirn vollkommen unbekannt.

Neuronale Aktivität misst man am lebenden Tier üblicherweise in Form der Aktionspotenziale, die vom Zellkörper ausgehen. Doch dass diese Information nur ein Teil der Nervenaktivität sein kann, war lange klar. In isolierten Neuronen und sezierten Gehirnen hatte man bereits festgestellt, dass auch die bislang hauptsächlich als Empfänger betrachteten Dendriten Signale erzeugen. In lebenden Tieren die Signale der dünnen, weit verzweigten Dendriten zu messen, ist allerdings schwierig. Das Team um Moore gelang das mit so genannten Tetroden, die normalerweise elektrische Signale außerhalb der Zelle messen.

Unter speziellen Umständen nehmen diese Bauteile jedoch auch intrazelluläre Aktionspotenziale ab, ohne die Membran durchdringen zu müssen. Der Forscher vermutet, einzelne Dendriten seien in den schmalen Spalt zwischen zwei Elektroden geraten und hätten so die Messung ermöglicht. In der Untersuchung gelang das in 25 Fällen; nach Aussage des Teams sind die Signale dramatisch anders als normale extrazelluläre Impulse und deswegen leicht zu erkennen. Die Ergebnisse stützen die Hypothese, dass Signale nicht nur in Gruppen von Neuronen verarbeitet werden, sondern dass auch innerhalb der Zelle Lernvorgänge stattfinden.