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Bisher unbekannte Nervenzellen-Form entdeckt

Nervenzelle, bei der das Axon (grün) an einem Dendriten (rot) entspringt (weiß markiert)

(Bild: Alexei V. Egorov, Universität Heidelberg)

Ein deutsches Forscherteam hat einen neuen Weg für den Informationsfluss in Nervenzellen entdeckt. Es fand im Gehirn von Mäusen Neurone, bei denen das Axon (grün) direkt an einem der vielen Dendriten entspringt. Auf diese Weise wird - quasi wie bei einer Umgehungsstraße - die Signalweiterleitung innerhalb der Nervenzelle erleichtert.

Nervenzellen (Neurone) kommunizieren miteinander über elektrische Signale. Dafür nehmen sie über weit verästelte Empfangsstrukturen – die sogenannten Dendriten (im Bild rot gefärbt) – Signale anderer Nervenzellen auf und leiten sie entlang eines dünnen Fortsatzes – dem Axon (ein Nervenzellfortsatz, der zusammen mit seiner Umhüllung als Nervenfaser bezeichnet wird, Anm.) – an andere Nervenzellen weiter. Für gewöhnlich sind das Axon und die zahlreichen Dendriten über den Zellkörper des Neurons miteinander verbunden.

Ein Team aus Wissenschaftlern am Bernstein Zentrum Heidelberg-Mannheim, der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg und der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn wies nun jedoch Neurone nach, bei denen das Axon direkt an einem der vielen Dendriten entspringt (im Bild weiß markiert). Wie bei einer Umgehungsstraße wird dadurch die Signalweiterleitung innerhalb der Nervenzelle erleichtert, berichten die Forscher im Fachjournal "Neuron".

Teil der Axone entspringt an Dendriten
"Signale, die an diesem Dendriten ankommen, müssen nicht erst über den Zellkörper geleitet werden", erklärt Christian Thome vom Bernstein Zentrum Heidelberg-Mannheim, einer der beiden Erstautoren der Studie. Für die Untersuchung färbten die Wissenschaftler zunächst gezielt die Ursprungsorte der Axone von sogenannten Pyramidenzellen (die rote Zelle in der Bildmitte) im Hippocampus – dieser Hirnbereich ist insbesondere an der Gedächtnisspeicherung beteiligt – ein. Dabei machten sie eine überraschende Entdeckung: "Wir beobachteten, dass bei gut der Hälfte der Zellen das Axon nicht am Zellkörper entsprang, sondern an einem der unteren Dendriten", so Thome.

Die Neurowissenschaftler untersuchten in Folge die Wirkung von Signalen, die an diesem Dendriten empfangen werden. "Unsere Messungen weisen darauf hin, dass Dendriten, die direkt mit einem Axon verbunden sind, bereits kleine Eingangsreize aktiv weitergeben und das Neuron aktivieren", berichtet der zweite Erstautor Tony Kelly von der Universität Bonn. Computersimulationen zeigten schließlich, dass dieser Effekt besonders stark ausgeprägt ist, wenn der Informationsfluss von anderen Dendriten zum Axon durch hemmende Eingangssignale am Zellkörper unterbunden wird.

"Auf diese Weise beeinflussen Signale, die den speziellen Dendriten erreichen, das Verhalten der Nervenzelle stärker als alle anderen Eingänge", erklärt Kelly. Die Forscher wollen als nächsten Schritt herausfinden, welche biologische Funktion durch den besonderen Dendriten eigentlich verstärkt wird – und was damit der Grund für die ungewohnte Gestalt dieser Nervenzellen ist.