Seele aus der Balance - BMBF

MECHANISMEN, URSACHEN UND AUSLÖSER44Die Kontaktstellen des Gehirns:Die SynapsenDamit ein elektrisches Aktionspotenzial vom Endeeiner Nervenzelle zu einer benachbarten übertragenwerden kann, wird es durch eine Kette vonReaktionen in ein chemisches Signal übersetzt:Erreicht also ein Aktionspotenzial (13) ein synaptischesEndknöpfchen (14), öffnet es Ionenkanäle(15), sodass Kalziumionen (16) (blau) in die Zelleströmen. Das führt dazu, dass Vesikel (17) – zelluläreSpeicherbehälter, die mit chemischen Botenstoffen(Neurotransmittern, grün) gefüllt sind – mitder „Außenhaut“ der Zelle (Membran) verschmelzen(18). Die Botenstoffe werden dabei in den synaptischenSpalt freigesetzt. Auf der anderen Seite dessynaptischen Spalts befinden sich Empfängermoleküle(Re zeptoren) (19). Sie steuern lonenkanäle,die durchlässig für Natriumionen (rot) sind. Verbindetsich nun ein Botenstoff mit einem spezifisch zuihm passenden Rezeptor, wird der Kanal geöffnet(20). Dieses Prinzip ähnelt dem Aufschließen einerTür mithilfe eines Schlüssels. Die daraufhin in dieZelle strömenden Natriumionen lösen schließlichein neues Aktionspotenzial aus – das Signalpflanzt sich wieder elektrochemisch fort (21). Diegebundenen Botenstoffe werden nach kurzer Zeitinaktiviert – der „Schlüssel“ wird abgezogen undunbrauchbar gemacht. Dadurch schließt sich die„Tür“ wieder.An den Synapsen messbar: Lernenund GedächtnisbildungLernen und GedächtnisLernen ist der Erwerb von Informationenoder motorischen Fähigkeiten (zum BeispielSchwimmen, Klavier spielen oderSprachen). Gedächtnis ist die Fähigkeit,diese Informationen zu speichern undals Erinnerung wieder abzurufen.Das Weiterleiten eines Signals alleine ermög lichtnoch keine komplexen Phänomene wie Lernenund Gedächtnis. Doch der Übersetzungsprozessvon einer elektrischen in eine stoffliche, chemischeForm schafft die Grundlage dafür. Anders alsbei Aktionspotenzialen, die ähnlich wie digitaleInformationen nur die Zustände 1 oder 0 – an oderaus – annehmen können, kann die Stärke einesSignals in chemischer – analoger – Form kontinuierlichabgestuft und verändert werden. Denndie Stärke des weitergeleiteten Signals entsprichtder Menge der freigesetzten Neurotransmitter.Mehr noch: Die von anderen Nervenzellen an denSynapsen eintreffenden Signale können miteinander„verrechnet“ werden und sich verstärken oderschwächen.Wie Lernprozesse zu stofflichen Veränderungenan den Synapsen führen, wurde erstmals anMeeresschnecken nachgewiesen – und im Jahr2000 auch mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. DieWeichtiere besitzen besonders große Nervenzellenund sind beliebte Versuchstiere bei Neurowissenschaftlern.Bei Berührung ziehen sie normalerweisereflexartig ihre Kiemen zurück. Werden siemehrmals hintereinander berührt, fällt der Refleximmer schwächer aus. Die Schnecke hat sich darangewöhnt, was eine einfache Form des Lernens darstellt.Dies kann auch an den Synapsen beobachtetwerden: Wenn ständig Aktionspotenziale anden synaptischen Endknöpfchen der betreffendenZelle ankommen, werden kontinuierlich wenigerNeurotransmitter in den synaptischen Spalt abgegeben.Der umgekehrte Vorgang konnte auchbe obachtet werden: die Sensibilisierung, bei derauf ein ankommendes Aktionspotenzial hin, vermehrtNeurotransmitter freigesetzt werden. Veranlasstwerden diese Änderungen durch Moleküle,