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Synapsen: Kontaktstellen im Rampenlicht

Im menschlichen Gehirn kommunizieren rund 100 Milliarden Nervenzellen über schätzungsweise 100 Billionen Kontakte miteinander: die so genannten Synapsen. Dieser enorme Informationsaustausch liegt sämtlichen Hirnfunktionen zu Grunde. Der Neurobiologe Nils Brose, Direktor am Max-Planck-Institut für Experimentelle Medizin in Göttingen, und sein Mitarbeiter Ludwig Kolb erläutern, wie die Signalübertragung zellbiologisch vor sich geht - und was geschieht, wenn sie gestört wird.
SynapseLaden...
Nervenzellen übermitteln Informationen in Form von elektrischen Impulsen, so genannten Aktionspotenzialen. Um diese Signale an andere Neurone weiterzugeben, nutzen sie spezialisierte Kontaktstellen, für die der briti­sche Physiologe und Nobelpreisträger Charles S. Sherrington (1857-1952) den Begriff Synapse prägte (von griechisch syn für zusammen und haptein für ergreifen, fassen). Synapsen bilden sich in der Regel zwischen dem Ende des Axons (des längsten Fortsatzes) der sendenden Nervenzelle und dem Zellkörper, einem Dendriten oder einem so genannten Dorn (einem kleinen Fortsatz auf einem Dendriten) der empfangenden Zelle.
Meist erfolgt die Signalübertragung an den Synapsen jedoch nicht über einen direkten elektrischen Kontakt, wie es etwa bei einer Steckdose der Fall ist. Vielmehr sind Sender und Empfänger durch einen schmalen Spalt voneinander getrennt. Deshalb muss jedes von einer Nervenzelle weitergegebene Aktionspotenzial vorübergehend in ein chemisches Signal umgewandelt werden: Bei elektrischer Aktivierung schüttet die Senderzelle Neurotransmitter aus, die über den synaptischen Spalt zur Empfängerzelle gelangen. Dort binden diese Botenstoffe an Rezeptorproteine, was eine Reaktionskette im Zellinneren in Gang setzt. Letztlich entsteht dadurch in der nachgeschalteten Nervenzelle erneut ein elektrisches Signal ...
April 2010

Dieser Artikel ist enthalten in Gehirn&Geist April 2010

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  • Quellen
Jahn, R., Scheller, R. H.: SNAREs - Engines for Membrane Fusion. In: Nature Reviews Molecular Cell Biology 7, S. 631-643, 2006.

Südhof, T. C., Rothman, J. E.: Membrane Fusion: Grappling with SNARE and SM Proteins. In: Science 323, S. 474-477, 2009.

Wojcik, S. M., Brose, N.: Regulation of Membrane Fusion in Synaptic Excitation-Secretion Coupling: Speed and Accuracy Matter. In: Neuron 55, S. 11-24, 2007.