Forschung
Wie Neuronen kommunizieren
Die Forscher untersuchten die Aktionspotenziale (AP = Nervensignale) an Abschnitten von Axonen (Fortsatz einer Nervenzelle) mit unterschiedlichen Durchmessern. Es stellte sich heraus, dass diese als echtes digitales Signal für die Kommunikation zwischen Neuronen sorgen.
Das wichtigste Kommunikationsmittel der Nervenzellen ist das Aktionspotential, ein kurzer elektrischer Impuls, der sich entlang eines Axons ausbreitet und Informationen schnell an andere Neuronen, Drüsen oder Muskeln überträgt. Eine Störung dieses Prozesses kann zu schwerwiegenden neurologischen Problemen wie Epilepsie oder Muskelschwäche führen. Ein Axon ähnelt einer ungleichmäßigen Perlenkette mit Segmenten unterschiedlichen Durchmessers.
Die Moosfaseraxone des Hippocampus
Die Forscher des HUN-REN KOKI um János Szabadics untersuchten mithilfe moderner Technologien zunächst die Moosfaseraxone des Hippocampus. Mithilfe elektrophysiologischer Messungen, optischer Techniken und rechnerischer Analysen zeigten die Forscher, dass die Form des Aktionspotentials konstant bleibt, was auf die ungleiche Verteilung bestimmter Ionenkanäle zurückzuführen ist. Eine spezielle Gruppe von Kaliumkanälen, die sogenannte Kv1-Familie, funktioniert entlang der Axone nicht gleichmäßig. In engeren Abschnitten, in denen sich das elektrische Signal natürlicherweise verlangsamen würde, ist die Wirkung von Kv1 größer und beschleunigt den Verlauf des Aktionspotentials. Dadurch bleibt die Form des Aktionspotentials über alle Durchmesserabschnitte gleich und wirkt das einheitliche Aktionspotential entlang eines Axons wie ein echtes digitales Signal.
Viel Aktionspotential
Die Forscher untersuchten auch Aktionspotentiale in verschiedenen Axonen, die im Durchmesser variieren. Sie fanden heraus, dass die Form des Aktionspotentials zwar zwischen verschiedenen Axontypen unterschiedlich sein kann, der Durchmesser jedoch innerhalb eines bestimmten Axontyps keinen Einfluss auf die Form des Signals hat. Die Regulierung der Dichte von Ionenkanälen spielt eine Schlüsselrolle dabei, dass durch die Axone der Nervenzellen mit unterschiedlichen Durchmessern einheitliche Signale übertragen werden können. Die Ergebnisse der Forschung wurden in der Fachzeitschrift Plos Biology veröffentlicht.
