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Botenstofftransport: Zur Synapse, bitte!

Damit unser Gehirn reibungslos funktioniert, müssen unzählige zelluläre Vorgänge aufeinander abgestimmt sein. Wie die Neurobiologen Benjamin Wilhelm, William Zhang und Silvio Rizzoli zeigten, spielt in diesem scheinbar so perfekt organisierten System aber auch der Zufall eine Rolle: Er bestimmt über die Wanderbewegung der synaptischen Vesikel, deren Fracht für den Signalaustausch der Neurone unerlässlich ist.
Bläschen in Bewegung
Mehr als 100 Milliarden Nervenzellen im menschlichen Gehirn sorgen dafür, dass wir denken, fühlen und handeln. Wie die Mitarbeiter eines großen Unternehmens sind sie in verschiedene Kompetenzbereiche eingeteilt; so ist jedes Neuron spezialisiert auf einen ganz bestimmten Teil der Signalverarbeitung und Verhaltenskoordination. Genau wie eine Firma kann auch das Gehirn nur funktionieren, wenn seine Informationsträger effizient miteinander kommunizieren. Doch wie kommt es dazu?
Nervenzellen übermitteln Signale in Form von elektrischen Impulsen, so genannten Aktionspotenzialen. Diese breiten sich entlang der schlauchförmigen Fortsätze der Zelle, den Axonen aus, an deren Enden kleine knopfartige Ausstülpungen sitzen – die Synapsen (siehe auch G&G 4/2010, S. 60). Über etwa 10 000 dieser winzigen Kontaktstellen ist jedes Neuron mit anderen Nervenzellen verbunden.
Es existieren zwei Typen von Synapsen, die sich nach der Art der Informationsübertragung unterscheiden: relativ selten vorkommende elektrische und weit häufigere chemische Synapsen. Bei der ersten Sorte wird das elektrische Signal über direkte Membrankontakte zwischen zwei Neuronen übertragen (siehe auch G&G 12/2005, S. 52). Sie vermitteln beispielsweise die elektrische Erregung unserer Herzmuskelzellen und ermöglichen damit die koordinierte Kontraktion des Herzens.
Die meisten Nervenzellen im menschlichen Körper verfügen jedoch über chemische Synapsen ...

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  • Quellen
Denker, A., Rizzoli, S. O.: Synaptic Vesicle Pools: An Update. In: Frontiers in Synaptic Neuroscience 2, 135, 2010

Kamin, D. et al.: High- and Low-Mobility Stages in the Synaptic Vesicle Cycle. In: Biophysical Journal 99, S. 675-684, 2010

Südhof, T. C.: The Synaptic Vesicle Cycle. In: Annual Review of Neuroscience 27, S. 509-547, 2004

Westphal, V. et al.: Video-Rate Far-Field Optical Nanoscopy Dissects Synaptic Ve­sicle Movement. In: Science 320, S. 246-249, 2008