Wenn sich Nervenzellen belauschen

Ein Forschungsteam aus Düsseldorf, Bonn und Tampa in Florida befasst sich in den kommenden Jahren mit einem Phänomen der Signalübertragung zwischen Nervenzellen, dem sogenannten Crosstalk. Das Bundesforschungsministerium (BMBF) fördert das Projekt mit rund 1,2 Millionen Euro.

Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass bei der Übertragung an erregenden Synapsen das freigesetzte Glutamat häufig nicht nur von dem direkten Partner, sondern auch von anderen, weiter benachbarten Synapsen wahrgenommen wird. Dieses „Mithören der Kommunikation“, das sogenannte synaptische Übersprechen, wird als „Crosstalk“ bezeichnet. Die ihm zugrundeliegenden molekularen Mechanismen sind noch kaum verstanden.

In dem gemeinsamen Projekt SynGluCross wollen Arbeitsgruppen um Prof. Christine R. Rose (Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf), Prof. Christian Henneberger (Universität Bonn) und Prof. Ghanim Ullah (University of South Florida, Tampa, USA) die dem Crosstalk zugrundeliegenden Mechanismen und deren Auswirkungen erforschen. Die Forschenden wollen so ein umfassendes zelluläres Verständnis, dadurch tiefere Einblicke in die Funktion der Synapsen und somit in die Arbeitsweise des Gehirns erlangen. Dies kann auch medizinisch bedeutsam sein, um Vorgänge bei neurodegenerativen Erkrankungen zu verstehen.

„Wir gehen davon aus, dass der Crosstalk zur normalen Kommunikation zwischen den Nervenzellen gehört und wesentlich beispielsweise für Lernprozesse ist. Bei verschiedenen neurologischen Erkrankungen wiederum kann der Crosstalk gestört sein“, erklärte Rose.

Im Fokus der Untersuchungen stehen Astrozyten, denen die Forschende eine entscheidende Rolle bei der Ausbreitung des Glutamats zwischen den Zellen zuschreiben. Um dies zu erforschen, setzen die Wissenschaftler verschiedene bildgebende und elektrophysiologische Verfahren ein, die sie mit Computermodellen kombinieren. Die Natrium-Konzentration in Astrozyten kann etwa mit schneller Fluorescence-Livetime-Mikroskopie (kurz FLIM) untersucht werden. Dies ist ein Spezialgebiet der Düsseldorfer Arbeitsgruppe.

Das auf vier Jahre angelegte Projekt „SynGluCross – Quantitative und biophysikalische Analyse des Übersprechens (Crosstalk) an glutamatergen Synapsen“ wird im Rahmen der Förderung von Zuwendungen für die „Bilaterale Zusammenarbeit in Computational Neuroscience: Deutschland – USA“ vom BMBF mit rund 1,2 Millionen Euro unterstützt