Neuronen können nicht nur durch direkten Kontakt kommunizieren, Wissenschaftler haben eine neue Form der neuronalen Kommunikation entdeckt.
Wissenschaftler glauben, eine bisher unbekannte Form der neuronalen Kommunikation identifiziert zu haben. Signale wandern durch das Gehirngewebe und können auch drahtlos von einem Teil des Gehirns zum anderen wandern, selbst wenn sie chirurgisch voneinander getrennt sind.
Die Entdeckung bietet eine radikal neue Erklärung dafür, wie Neuronen miteinander kommunizieren können. Dies ist ein ungeklärter Prozess, der nichts mit herkömmlichen Mechanismen wie synaptischer Übertragung, axonalem Transport und Gap Junctions zu tun hat.
"Wir verstehen die Auswirkungen dieser Entdeckung noch nicht vollständig", sagt der Neuro- und Biomediziningenieur Dominique Durand von der Case Western Reserve University. "Aber wir erkennen, dass dies eine völlig neue Form der Kommunikation im Gehirn ist und sind ziemlich überrascht über unsere Entdeckung."
Wissenschaftler wissen seit Jahrzehnten, dass es im Gehirn langsame rhythmische Wellen neuronaler Schwingungen, den Theta-Rhythmus, gibt. Ihr Zweck war nicht klar, aber sie werden im Schlaf im Cortex und Hippocampus beobachtet und spielen angeblich eine Rolle bei der Stärkung der Erinnerungen.
"Die funktionale Bedeutung dieses langsamen Rhythmus im perineuronalen Netzwerk bleibt ein Rätsel", erklärt der Neurowissenschaftler Clayton Dickinson von der University of Alberta. Er war nicht an der Studie beteiligt, nahm aber an der Diskussion in einem separaten Artikel teil.
"Diese Frage", fährt Dickinson fort, "kann gelöst werden, wenn die diesem Phänomen zugrunde liegenden zellulären und interzellulären Mechanismen klar sind." Zu diesem Zweck untersuchten Durant und seine Kollegen die langsame rhythmische Aktivität in vitro, indem sie Gehirnwellen in Hippocampusschnitten untersuchten, die von enthaupteten Mäusen erhalten wurden.
Sie fanden heraus, dass diese langsame, rhythmische Aktivität elektrische Felder erzeugen kann, die wiederum benachbarte Zellen aktivieren. Somit wird eine Form der neuronalen Kommunikation ohne chemische synaptische Übertragung und Gap Junctions erzeugt.
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"Wir kennen diese Wellen schon lange, aber niemand konnte ihren genauen Zweck erklären und niemand dachte, sie könnten sich selbst verbreiten", sagt Durant.
Die neuronale Aktivität kann durch Anlegen schwacher elektrischer Felder reguliert, verstärkt oder blockiert werden und hat als Analogon einen anderen Modus der zellulären Kommunikation, der als epaptische Übertragung bezeichnet wird.
Das radikalste Ergebnis der Studie war, dass elektrische Felder Neuronen aktivieren können, selbst wenn sie in abgetrenntem Gehirngewebe vollständig auseinandergerissen sind, vorausgesetzt, die beiden Teile bleiben in enger physischer Nähe.
„Um sicherzustellen, dass die Scheibe vollständig abgeschnitten wurde, wurden die beiden Teile getrennt und dann wieder angebracht, und unter dem Operationsmikroskop wurde ein deutlicher Spalt beobachtet“, erklären die Autoren im Artikel.
Die langsame rhythmische Aktivität des Hippocampus kann tatsächlich ein Ereignis auf der anderen Seite des Stücks erzeugen, trotz des vollständigen Schnitts zwischen den beiden Stücken.
Wenn Sie denken, dass dies seltsam klingt, wundern Sie sich nicht, Sie sind nicht der einzige, der das glaubt. Das Überprüfungskomitee im Journal of Physiology, in dem die Studie veröffentlicht wurde, bestand darauf, dass die Experimente wiederholt werden, bevor die Veröffentlichung vereinbart wird.
Durant und seine Kollegen erfüllten diese Anforderung gewissenhaft und waren sich dieser Vorsicht voll bewusst, da sie selbst die beispiellose Seltsamkeit der Ergebnisse ihrer Beobachtungen erkannten.
"Dies war ein Wendepunkt", sagt Durant, "für uns und für alle Wissenschaftler, die wir darüber kommuniziert haben." Aber jedes Experiment, das wir getestet haben, hat nur unsere Ergebnisse bestätigt."
Es wird viel mehr Forschung erfordern, um herauszufinden, ob dieselbe Form der neuronalen Kommunikation im menschlichen Gehirn auftritt. Außerdem muss untersucht werden, welche Funktion es erfüllt. Bisher bleibt dies eine schockierende Tatsache.
Es bleibt abzuwarten, sagt Dixon, ob die Ergebnisse mit dem langsamen, spontanen Rhythmus zusammenhängen, der im Cortex- und Hippocampusgewebe während des Schlafes und in schlafähnlichen Zuständen beobachtet wird.
Lina Medvedeva
