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Calciumantwort speichert neuronale Infos

An der Charité Universitätsmedizin Berlin wurde auf der Ebene einzelner Nervenzellen ein Mechanismus identifiziert, der bei der Gedächtnisbildung eine Rolle spielen könnte. Rückwärts in den Dendritenbaum wandernde Aktionspotentiale aktivieren einen Rezeptor im Inneren der Zelle und verändern langfristig die Calciumantwort von Spines. Somit dient die Calciumantwort als neuronaler Informationsspeicher.

Charité Campus Mitte Eingang Schumannstraße Verwaltungsgebäude T, © Charité 2015
An der Charité Universitätsmedizin Berlin wurde auf der Ebene einzelner Nervenzellen ein Mechanismus identifiziert, der bei der Gedächtnisbildung eine Rolle spielen könnte.

 

Wissenschaftler am neurowissenschaftlichen Forschungszentrum der Charité – Universitätsmedizin Berlin stellten fest, dass rückwärts wandernde, elektrische Impulse einen Rezeptor im Inneren der Zelle aktivieren und so die Calciumantwort in ausgewählten Bereichen einer Nervenzelle langfristig verändern.

In den letzten Jahrzehnten erschienene Studienergebnisse legen nahe, dass Gedächtnisinhalte in Form dauerhafter Veränderungen in der Art und Weise, wie Nervenzellen miteinander kommunizieren und in der Stärke ihrer Verbindungen zueinander kodiert sind. Lernen evoziert in den Zellen ein spezifisches Muster elektrischer Aktivität, welches das Antwortverhalten auf eingehende Signale, die Expression von Genen und die Morphologie der Zelle über den Lernvorgang hinaus beeinflusst. Diese Veränderungen bilden sozusagen das zelluläre Korrelat unserer Vorstellung des Gedächtnisengramms.

Physiologische Mechanismen, durch die eine Nervenzelle ihr Antwortverhalten langfristig ändern kann

In der Fachzeitschrift PLoS Biology veröffentlichten Dietmar Schmitz, Friedrich Johenning und Anne-Kathrin Theis mit ihren Kollegen eine Studie, in der sie darlegen, dass rückwärts in den Dendritenbaum wandernde Aktionspotentiale langfristige Veränderungen in der Calciumantwort von Spines bewirken.

Trifft ein rückwärts wanderndes Aktionspotential auf einen solchen Spine, verändert sich in diesem kurzfristig die Calciumkonzentration, da Calciumionen durch sich öffnende Ionenkanäle von außen hineinströmen. Zusätzlich wird der intrazelluläre Ryanodin-Rezeptor aktiviert, welcher die Freisetzung von n der Zelle gespeichertem Calcium auslöst. Dadurch verändert sich langfristig die durch elektrische Impulse hervorgerufene Calciumantwort im Inneren des Spines. Diese Veränderungen sind lokal auf einzelne Spines begrenzt und beeinflussen keine benachbarten Fortsätze.

Nun versuchen die Wissenschaftler dahinterzukommen, welchen Einfluss diese Spine-spezifischen, langfristig veränderten Calciumantworten auf die synaptische Kommunikation zwischen Nervenzellen haben. Sie möchten auch einen Bezug zu pathologischen Veränderungen der Calciumantwort im Rahmen neuropsychiatrischer Erkrankungen herstellen.

Friedrich W. Johenning, Anne-Kathrin Theis, Friedrich W. Johenning, Anne-Kathrin Theis, Ulrike Pannasch, Martin Rückl, Sten Rüdiger, Dietmar Schmitz
Ryanodine Receptor Activation Induces Long-Term Plasticity of Spine Calcium Dynamics
PLoS Biology, Published: June 22, 2015, doi: 10.1371/journal.pbio.1002181

Quelle: Charité 

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