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Lexikon der Neurowissenschaft: Neurobiologie

Neurobiologie w [von griech. neuron = Nerv, bios = Leben, logos = Kunde], E neurobiology, Erforschung des menschlichen und tierischen Nervensystems mit den Methoden der Biologie. "Neurobiologie" bezeichnet keine klar umrissene, klassische Disziplin und wird heute auch synonym mit "Neurowissenschaft(en)" verwendet (Neurowissenschaft). Die Neurobiologie ist ein sehr junger, multidisziplinärer Wissenschaftszweig. So hatte man erst vor etwas über 100 Jahren zeigen können, daß das Gehirn aus Zellen besteht und daß diese Zellen miteinander verbunden sind, um ein komplexes Netzwerk miteinander zu bilden (Ramón y Cajal, 1891). Die Verbindungsstelle zwischen Nervenzellen (Synapse) wurde von Sherrington zunächst konzeptionell vorgeschlagen (1897), Botenstoffe (Neurotransmitter) zwischen Nervenzellen konnten erstmals in den 1920er Jahren näher charakterisiert werden (Langley, Loewi, Dale). Seit den 1950er Jahren kann die elektrische Nervenzellaktivität direkt beobachtet und aufgezeichnet werden (Hodgkin, Huxley, Katz und Eccles), die Charakteristika von Ionenkanälen konnten mit Hilfe der patch clamp-Technik (Neher und Sakmann) in den 1970er Jahren beschrieben werden. – Das Ziel der Neurobiologie ist es, die Prinzipien und Mechanismen zu verstehen, mit denen Nervensysteme zu einem bestimmten Verhalten oder kognitiven Zustand führen: "Nichts innerhalb der Neurobiologie macht Sinn, wenn es nicht unter dem Gesichtspunkt des Verhaltens betrachtet wird" (Shepherd, 1997). Neben dem Verhaltensaspekt berücksichtigt die Neurobiologie insbesondere Aspekte der Evolution (Evolution der Nervensysteme und Gehirne) und damit den evolutiven Aspekt einer bestimmten neuronalen Funktion und strukturellen Organisation. Die funktionelle Basiseinheit neurobiologischer Forschung ist in den allermeisten Fragestellungen die Nervenzelle. Nervenzellen sind die Grundeinheiten der strukturellen und funktionellen Organisation von Nervensystemen, daneben spielen aber auch nicht-neuronale Zellen, wie die Gliazellen, eine bedeutende Rolle. Die wichtigste Funktion von Nervenzellen besteht darin, ein bestimmtes Muster an elektrischer Aktivität zu generieren und die Aktivität anderer Nervenzellen, von denen es Signale bekommt, zu integrieren. – Innerhalb der Neurobiologie sind verschiedene Ebenen der Untersuchung der Nervensysteme zu unterscheiden: Auf der "obersten" Ebene steht die Erforschung eines bestimmten Verhaltens (auch Gegenstand der Ethologie, Neuroethologie, Psychologie), die "nächsttiefere" Ebene ist der Teil eines Nervensystems, der ein bestimmtes Verhalten erzeugt (Funktionskreis), dazu gehören sensorische Systeme für die Perzeption eines Reizes, zentrale Schaltkreise, für die interne Verrechnung oder die Planung eines Verhaltens und die motorischen Systeme für das Ausführen eines Verhaltens (Gegenstand der systemischen Neurobiologie). Die darunterliegende Ebene sind das Input- und Outputverhalten einzelner Nervenzellen sowie die Charakteristika von Synapsen in einem Mikroschaltkreis (Gegenstand der zellulären Neurobiologie und der Neurophysiologie) und schließlich die Charakteristika von Ionenkanälen und Rezeptoren (Elektrophysiologie, Neuropharmakologie, Biochemie, Biophysik) sowie die Regulierung der Genaktivität (Gegenstand der molekularen Neurobiologie). Gene (Gen) sind demnach die kleinste Einheit in der Organisationshierarchie bei der Untersuchung von Nervensystemen. Die Mechanismen der Regulation der Genexpression sind entscheidend an der Entwicklung des Nervensystems und bei Lern- und Gedächtnisprozessen, aber auch in der Ausprägung vieler neuronaler Krankheitsbilder beteiligt; entsprechend rückt dieser Bereich der Neurobiologie immer mehr in das Zentrum moderner Forschung. Getragen wird die Neurobiologie jedoch von der Einsicht, daß für ein Verständnis eines Nervensystems experimentelle Untersuchungen auf allen biologischen Organisationsebenen ineinander greifen müssen.

Ma.K.

Lit.: Reichert, H.: Neurobiologie. Stuttgart, New York, 1990. Shepherd, G.M.: Neurobiology. Oxford, New York, 1997.

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