Leoben und Berlin

Forscher beobachteten Signalaustausch zwischen Neuronen

Wissenschaftlern aus Leoben und Berlin haben im Zuge ihrer Forschungstätigkeit neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie Signale zwischen den Neuronen im Gehirn ausgetauscht werden. Dieses neue Verständnis soll unter anderem zur Entwicklung spezieller Medikamente in Zusammenhang mit der Alzheimer-Krankheit führen.

LEOBEN. Dass Hirnzellen miteinander kommunizieren, ist keine neue Erkenntnis. Wie diese Kommunikation jedoch genau aussieht beziehungsweise wie der Signalaustausch zwischen den Neuronen abläuft, ist eine Frage, mit der sich die Wissenschaft seit geraumer Zeit beschäftigt. Einem Forschungsteam um den Leobener Physiker Aleksandar Matković und den Neurowissenschaftler Dragomir Milovanović vom Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen in Berlin ist es nun erstmals gelungen, eine Schlüsseleigenschaft zur Steuerung der neuronalen Kommunikation direkt zu beobachten. Das Ergebnis wurde in der renommierten interdisziplinären Fachzeitschrift „Nano Letters" veröffentlicht und vom Verlag als Cover der Zeitschrift ausgewählt.

Flüssigkeitströpfchen mit elektrischem Potenzial

Zum Hintergrund: Die Kommunikation im Gehirn hängt entscheidend von der Ausschüttung von Botenmolekülen beim Eintreffen eines elektrischen Signals ab. Diese Botenmoleküle sind in kleine Säckchen verpackt – sogenannte synaptischen Vesikel. Hunderte dieser synaptischen Vesikel sammeln sich an den Kontaktstellen zwischen den Neuronen an.

Durch die Arbeit des Forscherteams konnte gezeigt werden, dass die Vesikel dynamische flüssigkeitsähnliche Tröpfchen an der Synapse bilden und diese wiederum in der Lage sind,  an ihrer Schnittstelle ein elektrisches Potenzial zu beherbergen. Um die Ansammlung elektrischer Ladung zu demonstrieren, verwendeten die Wissenschaftler Sensoren auf Basis von Graphen (= eine einatomige Lage von Kohlenstoff). 

Entwicklung neuer Medikamente

"Die Erkenntnisse bringen ein neues Verständnis dafür, wie die Signale zwischen den Neuronen ausgetauscht werden", so Aleksandar Matković. Einerseits könne das Verständnis zur Entwicklung spezieller Medikamente führen, insbesondere im Zusammenhang mit der Alzheimer-Krankheit. Andererseits könnte das erreichte Zusammenspiel zwischen Nanoelektronik und synaptischen Proteinen zur Entwicklung einer Verbindung zwischen der Elektronik und unserem neuronalen System führen, was eine Revolution in der Entwicklung der Kybernetik darstellen würde.

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