Gliazellen: Unterschätzter Klebstoff
Noch immer gelten die Neuronen als elementarer Baustoff des Gehirns. Doch sie bekommen zusehends Konkurrenz. Auch Gliazellen sind essenziell für das Denken, Handeln und Fühlen. Wenn sie nicht richtig arbeiten, werden wir krank.
Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. Oliver von Bohlen und Halbach
Veröffentlicht: 10.04.2012
Niveau: leicht
- Lange Zeit galten Gliazellen einfach als Kitt, der die Nervenzellen im Gehirn an Ort und Stelle hält. Erst vor rund 20 Jahren änderte sich das.
- Forschern war aufgefallen, dass diese zwar keine elektrischen Impulse aussenden, aber Neurotransmitter aussenden und empfangen.
- Heute geht man davon aus, dass die Gliazellen die Botschaften der Neurone abhören und modifizieren.
- Geht diese Mittlerfunktion der Gliazellen verloren, äußert sich das in schwerwiegenden Erkrankungen, etwa einer Epilepsie.
- Es gibt verschiedene Typen von Gliazellen: Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikroglia.
Gliazellen
Gliazellen/-/glia cells
Gliazellen stellen neben den Neuronen die zweite Gruppe große Gruppe von Zellen im Gehirn. Sie wurden lange Zeit als die inaktiven Elemente des Gehirns, als „Nervenkitt“ bezeichnet. Heute weiss man, dass die verschiedenen Typen von Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen) klar definierte Aufgaben im Nervensystem erfüllen. So reagieren sie z. B. auf Krankheitserreger, spielen eine wichtige Rolle bei der Ernährung der Nervenzellen oder isolieren Nervenfasern. Ihr Anteil im Vergleich zu den Neuronen liegt bei etwas über 50 Prozent.
Neuron
Neuron/-/neuron
Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.
Die Gliazellen untergliedern sich in drei Typen. Bei 80 Prozent der Glia im Gehirn handelt es sich um Astrozyten. Das sind sternförmige Zellen, die mit ihren feinen Fortsätzen die Kontaktstellen der Nervenzellen, die Synapsen, umhüllen. Daneben gibt es Oligodendrozyten. Sie bilden Myelin, eine weiße, komplex zusammengesetzte Substanz aus Fett- und Eiweißmolekülen, die nahezu alle Nervenfortsätze umhüllt wie der Kunststoffmantel ein Kabel. Diese Isolierung befähigt zur rasanten Erregungsleitung in den neuronalen Fortsätzen. Mit bis zu 200 Metern pro Sekunde flitzen die elektrischen Potenziale durch die schnellsten Nervenfasern. Myelinisierte neuronale Verbindungen übertragen die Nachricht hundertmal so schnell wie nackte Fasern.
Als dritter Gliazelltypus kommen so genannte Mikrogliazellen diffus über das Gehirn verteilt vor. Für die Mikroglia schlägt die große Stunde, wenn das Gehirn erkrankt. Sie ist das Verteidigungssystem der Denkzentrale und schützt das sensible, weil kaum regenerationsfähige Organ vor Krankheitserregern, Zellgiften und Verletzungen.
Gliazellen
Gliazellen/-/glia cells
Gliazellen stellen neben den Neuronen die zweite Gruppe große Gruppe von Zellen im Gehirn. Sie wurden lange Zeit als die inaktiven Elemente des Gehirns, als „Nervenkitt“ bezeichnet. Heute weiss man, dass die verschiedenen Typen von Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen) klar definierte Aufgaben im Nervensystem erfüllen. So reagieren sie z. B. auf Krankheitserreger, spielen eine wichtige Rolle bei der Ernährung der Nervenzellen oder isolieren Nervenfasern. Ihr Anteil im Vergleich zu den Neuronen liegt bei etwas über 50 Prozent.
Astrozyt
Astrozyt/-/astrocyte, astroglia
Astrozyten sind die größten unter den Gliazellen. Zu ihren Aufgaben gehören z.B. die Immunabwehr (auch Blut-Hirn-Schranke) oder die Wiederaufnahme ausgeschütteter Neurotransmitter (Botenstoffen im Gehirn).
Oligodendrozyten
Oligodendrozyten/-/oligodendrocytes
Zellen des Zentralen Nervensystems, die die Myelinscheide um die Nervenzellen bilden und so deren Leitungsgeschwindigkeit erhöhen. Sie gehören zu den Gliazellen.
Mikroglia
Mikroglia/-/microglia
Der kleinste Typ der Gliazellen ist Teil des zellulären Immunsystems und unter anderem zuständig für die Entfernung abgestorbener Neurone. Mikroglia können sich amöbenartig fortbewegen.
„Ich hatte ein Problem“, wird Helmut Kettenmann später sagen. Die Ergebnisse seiner Doktorarbeit am Institut für Neurobiologie der Universität Heidelberg widersprechen in den siebziger Jahren den Lehrbüchern. Liegt er falsch? Oder irren all die Autoren? Kettenmann hadert mit sich. In Rückenmarksproben hatte er Zellen entdeckt, die elektrisch stumm sind, aber auf neuronale Botenstoffe reagieren. Damals ist das ein Widerspruch in sich. Solche Zellen kennt man nicht.
Doch wenig später stellt sich heraus: Kettenmann hat sich nicht vertan. Seine mysteriösen Zellen sind Gliazellen. Nur verhalten sie sich ganz anders als bis dahin gedacht. Der berühmte Arzt Rudolf Virchow (1821 – 1902) entdeckte die Gliazellen schon 1856, hielt sie aber für eine Art passives Bindegewebe im Gehirn und taufte sie dementsprechend „Glia“, griechisch für „Leim“. Dass die Hälfte des Geistes von dieser vermeintlich unwichtigen Spachtelmasse eingenommen wird, mit etwa 86 Milliarden Zellen an der Zahl, machte den Gelehrten offenbar nicht stutzig.
Eine Fehleinschätzung mit Folgen. Fortan stürzten sich Hirnforscher auf die Nervenzellen. Die Gliazellen ließen sie links liegen, bis Forscher wie Helmut Kettenmann, heute einer der bekanntesten Gliazell-Experten und Forscher am Max-Delbrück-Centrum für molekulare Medizin in Berlin, die überkommene Lehrmeinung korrigierten.
Gliazellen
Gliazellen/-/glia cells
Gliazellen stellen neben den Neuronen die zweite Gruppe große Gruppe von Zellen im Gehirn. Sie wurden lange Zeit als die inaktiven Elemente des Gehirns, als „Nervenkitt“ bezeichnet. Heute weiss man, dass die verschiedenen Typen von Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen) klar definierte Aufgaben im Nervensystem erfüllen. So reagieren sie z. B. auf Krankheitserreger, spielen eine wichtige Rolle bei der Ernährung der Nervenzellen oder isolieren Nervenfasern. Ihr Anteil im Vergleich zu den Neuronen liegt bei etwas über 50 Prozent.
Neuron
Neuron/-/neuron
Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.
Astrozyt
Astrozyt/-/astrocyte, astroglia
Astrozyten sind die größten unter den Gliazellen. Zu ihren Aufgaben gehören z.B. die Immunabwehr (auch Blut-Hirn-Schranke) oder die Wiederaufnahme ausgeschütteter Neurotransmitter (Botenstoffen im Gehirn).
Die Glia redet mit
Die Glia besteht im Gehirn zu 80 Prozent aus Astrozyten, sternförmigen Zellen mit langen Ausläufern. Daneben gibt es zwei weitere Gliazelltypen: die Mikroglia und die Oligodendrozyten. Doch die Astrozyten als wichtigste Vertreter machten als erstes von sich reden. Da man sie einst für passives Gewebe hielt, staunten die Forscher vor rund 20 Jahren sehr, als diese Zellen auf zentrale Botenstoffe der Nervenzellen reagierten: auf Glutamat, den wichtigsten Neurotransmitter im Gehirn, und auf das Signalmolekül Adenosintriphosphat. Sobald diese Substanzen auf einen Astrozyten einwirken, strömen Kalziumionen in sein Zellinneres.
Dieser Kalzium-Strom schwappt gleichsam einer La-Ola-Welle auf benachbarte Astrozyten über. Binnen zehn bis zwölf Sekunden erfasst das Phänomen das umliegende Gliafeld. Doch dabei bleibt es nicht. Die Kalziumionen-Schwemme setzt in den Astrozyten Botenstoffe frei, die man bisher nur aus Nervenzellen kannte, beispielsweise Glutamat, Adenosintriphosphat und Prostaglandin. In Analogie zu den Neurotransmittern, den Botenstoffen der Nervenzellen, werden sie Gliotransmitter genannt – die Botenstoffe der Gliazellen.
Diese Funde an Hirnschnitten und im Gehirn von Tieren lösten eine „Revolution der Rolle der Astrozyten“ aus, so Kettenmann. Die Gliazellen konnten nicht mehr als passiver Leim abgestempelt werden. Denn offensichtlich verstehen und sprechen sie die Sprache der Nervenzellen. Sie fangen deren Botenstoffe ab und schütten ebensolche aus. „Die Gliazellen sind aktive Partner der Neuronen. Die Hirnaktivität ist stets eine konzertierte Aktion von Glia– und Nervenzellen“, erklärt Kettenmann. Heute weiß er mit dieser Interpretation die Mehrheit der Hirnforscher hinter sich.
Astrozyt
Astrozyt/-/astrocyte, astroglia
Astrozyten sind die größten unter den Gliazellen. Zu ihren Aufgaben gehören z.B. die Immunabwehr (auch Blut-Hirn-Schranke) oder die Wiederaufnahme ausgeschütteter Neurotransmitter (Botenstoffen im Gehirn).
Neuron
Neuron/-/neuron
Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.
Neurotransmitter
Neurotransmitter/-/neurotransmitter
Ein Neurotransmitter ist ein chemischer Botenstoff, eine Mittlersubstanz. An den Orten der Zell-Zellkommunikation wird er vom Senderneuron ausgeschüttet und wirkt auf das Empfängerneuron erregend oder hemmend.
Gliotransmitter
Gliotransmitter/-/gliotransmitters
Chemische Botenstoffe, die von Astrozyten und anderen Gliazellen freigesetzt werden. Mit ihrer Hilfe kommunizieren die Gliazellen mit anderen Zellen des Nervensystems, beispielsweise wenn es um die Bildung einer Synapse geht. Die häufigsten Typen von Gliotransmittern sind die Aminosäuren Glutamat und D-Serin sowie das Adenosintriphosphat (ATP).
Gliazellen
Gliazellen/-/glia cells
Gliazellen stellen neben den Neuronen die zweite Gruppe große Gruppe von Zellen im Gehirn. Sie wurden lange Zeit als die inaktiven Elemente des Gehirns, als „Nervenkitt“ bezeichnet. Heute weiss man, dass die verschiedenen Typen von Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen) klar definierte Aufgaben im Nervensystem erfüllen. So reagieren sie z. B. auf Krankheitserreger, spielen eine wichtige Rolle bei der Ernährung der Nervenzellen oder isolieren Nervenfasern. Ihr Anteil im Vergleich zu den Neuronen liegt bei etwas über 50 Prozent.
Neuron
Neuron/-/neuron
Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.
Stille Post im Kopf
Aber 1999 war es eine Provokation, als Neuroglia-Experte Alfonso Araque vom Cajal Institut in Madrid ein neues Konzept der Zell-zu-Zell-Kommunikation im Kopf vorstellte: die dreiteilige Synapse (tripartitate synapse). Demnach tauschen sich zwei Nervenzellen nicht einfach bilateral miteinander über eine Kontaktstelle, die Synapse, aus. Umliegende Astrozyten horchen mit und manipulieren die neuronale Botschaft, behauptete Araque.
Nach und nach stützten immer mehr Experimente Araques Konzept. Psychiater Michael Halassa vom Massachusetts General Hospital in Boston entdeckte 2007 beispielsweise, dass jeder Astrozyt mit seinen Fortsätzen ein bestimmtes Hirnareal mit rund 140.000 Synapsen abtastet. Dabei überlappen die Territorien der Astrozyten sich kaum. Die Gliazellen sitzen außerdem zwischen den Neuronen in nur 20 Nanometern Abstand, also nicht einmal eine Haaresbreite entfernt. Da sie ihre „Ohren“, genauer gesagt: Rezeptoren, so nah an den Nervenzellen haben, ist es wahrscheinlich, dass sie diese abhören und in das Neuronengeflüster hineinreden.
An den Synapsen könnte es nach gegenwärtigem Kenntnisstand zugehen wie beim Kinderspiel „Stille Post“: Die Astrozyten schnappen die Botschaft eines Neurons auf und sagen diese untereinander über die kalziumbasierte La-Ola-Welle weiter. Dann verraten alle eingeweihten Astrozyten, was sie gehört haben, indem sie ihre Botschaft mittels chemischer Botenstoffe ungerichtet in den Raum rufen, ähnlich einem Handy, das in den Raum funkt. Dieser Chor der Astrozyten beeinflusst die Nachricht, die die beiden Neuronen einander übermitteln. Diese wird zielgerichtet über die Nervenfortsätze und die Synapsen, analog zu einem Festnetztelefon, übertragen.
Synapse
Synapse/-/synapse
Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen und dient deren Kommunikation. Sie besteht aus einem präsynaptischen Bereich – dem Endknöpfchen des Senderneurons – und einem postsynaptischen Bereich – dem Bereich des Empfängerneurons mit seinen Rezeptoren. Dazwischen liegt der sogenannte synaptische Spalt.
Neuron
Neuron/-/neuron
Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.
Astrozyt
Astrozyt/-/astrocyte, astroglia
Astrozyten sind die größten unter den Gliazellen. Zu ihren Aufgaben gehören z.B. die Immunabwehr (auch Blut-Hirn-Schranke) oder die Wiederaufnahme ausgeschütteter Neurotransmitter (Botenstoffen im Gehirn).
Astrozyt
Astrozyt/-/astrocyte, astroglia
Astrozyten sind die größten unter den Gliazellen. Zu ihren Aufgaben gehören z.B. die Immunabwehr (auch Blut-Hirn-Schranke) oder die Wiederaufnahme ausgeschütteter Neurotransmitter (Botenstoffen im Gehirn).
Synapse
Synapse/-/synapse
Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen und dient deren Kommunikation. Sie besteht aus einem präsynaptischen Bereich – dem Endknöpfchen des Senderneurons – und einem postsynaptischen Bereich – dem Bereich des Empfängerneurons mit seinen Rezeptoren. Dazwischen liegt der sogenannte synaptische Spalt.
Gliazellen
Gliazellen/-/glia cells
Gliazellen stellen neben den Neuronen die zweite Gruppe große Gruppe von Zellen im Gehirn. Sie wurden lange Zeit als die inaktiven Elemente des Gehirns, als „Nervenkitt“ bezeichnet. Heute weiss man, dass die verschiedenen Typen von Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen) klar definierte Aufgaben im Nervensystem erfüllen. So reagieren sie z. B. auf Krankheitserreger, spielen eine wichtige Rolle bei der Ernährung der Nervenzellen oder isolieren Nervenfasern. Ihr Anteil im Vergleich zu den Neuronen liegt bei etwas über 50 Prozent.
Neuron
Neuron/-/neuron
Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.
Mikroglia
Mikroglia/-/microglia
Der kleinste Typ der Gliazellen ist Teil des zellulären Immunsystems und unter anderem zuständig für die Entfernung abgestorbener Neurone. Mikroglia können sich amöbenartig fortbewegen.
Alles ein Artefakt?
Die Fachbuchverlage hatten die dreiteilige Synpase schon in ihre Bücher aufgenommen, als der Pharmakologe Ken McCarthy von der Universität Utah im Jahr 2010 die Diskusion wieder neu entfachte. Er hatte transgene Mäuse gezüchtet, in denen die Astrozyten einen speziellen Rezeptor tragen, den G-proteingekoppelten Rezeptor. Dieser kommt gewöhnlich nicht im Gehirn vor. Aber über den künstlichen Rezeptor konnte McCarthy die Astrozyten erstmals gezielt ansprechen. Das war bis dahin unmöglich gewesen: Da die natürlichen glialen Rezeptoren auch auf Neuronen sitzen, wurden in bisherigen Untersuchungen zur Rolle der Astrozyten unweigerlich auch die Neuronen mit beeinflusst. Nicht so in McCarthys Mäusen.
Doch als der Forscher gezielt die Kalziumionen-Konzentration in den Astrozyten der Tiere nach oben trieb, regte sich entgegen der Erwartung nichts. Keine Botenstoffe, wie Araque und Kettenmann und all die anderen es proklamiert hatten. McCarthy bestreitet seither vehement, dass Astrozyten über Kalziumionen in den neuronalen Datenstrom eingreifen. Die „tripartite“ Synpase ist für ihn ein Produkt eifrig nachgemachter Forschungsfehler. Man habe bisher irrtümlich Artefakte anderer Zellen den Astrozyten zugeschustert und in den Hirnschnitten wie auch in den Zellkulturexperimenten mit unnatürlich starken Stimuli gearbeitet, glaubt er.
Trotzdem hält die Mehrheit der Forscher an der „tripartiten“ Synapse fest, so auch Neurowissenschaftler Christian Steinhäuser von der Universität Bonn: „Ich würde mich nicht der Gruppe der Astrozyten-kritischen Wissenschaftler zugehörig fühlen“, sagt er. An McCarthys Arbeiten bemängelt er, dass unklar ist, wie der künstliche Rezeptor die Zellen verändert. Trotzdem nimmt Steinhäuser die Kritik am Modell der „tripartiten“ Synapse ernst: „Die spannendsten Dinge passieren in den extrem feinen Fortsätzen der Astrozyten an der Synapse. Uns fehlen die Methoden, dort funktionell zu messen. Wir erfassen immer nur die Antworten des Zellkörpers und der zellkörpernahen Fortsätze. Solange dies so ist, sollten wir uns mit Verallgemeinerungen zurückhalten.“
Astrozyt
Astrozyt/-/astrocyte, astroglia
Astrozyten sind die größten unter den Gliazellen. Zu ihren Aufgaben gehören z.B. die Immunabwehr (auch Blut-Hirn-Schranke) oder die Wiederaufnahme ausgeschütteter Neurotransmitter (Botenstoffen im Gehirn).
Rezeptor
Rezeptor/-/receptor
Signalempfänger in der Zellmembran. Chemisch gesehen ein Protein, das dafür verantwortlich ist, dass eine Zelle ein externes Signal mit einer bestimmten Reaktion beantwortet. Das externe Signal kann beispielsweise ein chemischer Botenstoff (Transmitter) sein, den eine aktivierte Nervenzelle in den synaptischen Spalt entlässt. Ein Rezeptor in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennt das Signal und sorgt dafür, dass diese Zelle ebenfalls aktiviert wird. Rezeptoren sind sowohl spezifisch für die Signalsubstanzen, auf die sie reagieren, als auch in Bezug auf die Antwortprozesse, die sie auslösen.
Rezeptor
Rezeptor/-/receptor
Signalempfänger in der Zellmembran. Chemisch gesehen ein Protein, das dafür verantwortlich ist, dass eine Zelle ein externes Signal mit einer bestimmten Reaktion beantwortet. Das externe Signal kann beispielsweise ein chemischer Botenstoff (Transmitter) sein, den eine aktivierte Nervenzelle in den synaptischen Spalt entlässt. Ein Rezeptor in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennt das Signal und sorgt dafür, dass diese Zelle ebenfalls aktiviert wird. Rezeptoren sind sowohl spezifisch für die Signalsubstanzen, auf die sie reagieren, als auch in Bezug auf die Antwortprozesse, die sie auslösen.
Neuron
Neuron/-/neuron
Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.
Synapse
Synapse/-/synapse
Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen und dient deren Kommunikation. Sie besteht aus einem präsynaptischen Bereich – dem Endknöpfchen des Senderneurons – und einem postsynaptischen Bereich – dem Bereich des Empfängerneurons mit seinen Rezeptoren. Dazwischen liegt der sogenannte synaptische Spalt.
Soma
Soma/-/cell body
Der Zellkörper, auch Soma genannt, ist das Stoffwechselzentrum der Zelle. Er trägt neben den Zellorganellen – zum Beispiel die Mitochondrien – auch den Zellkern mit den Erbanlagen. Vom Zellkörper gehen die Dendriten und das Axon (langer faserartiger Fortsatz von Nervenzellen) ab.
Auslöser der Epilepsie
Die Glia wird trotzdem nicht noch einmal als bedeutungsloser Leim in den Annalen der Medizin verschwinden. Denn es zeichnet sich ab, dass sie bei vielen neurologischen Erkrankungen, etwa der Alzheimerschen Erkrankung, der Schizophrenie, der Multiplen Sklerose und bei Epilepsie beteiligt ist. „Unsere Befunde lassen sogar vermuten, dass Epilepsie eher eine gliale als eine neuronale Erkrankung ist“, führt Steinhäuser aus.
Epileptiker leiden an nicht vorhersagbaren Krampfanfällen, in denen sie die Kontrolle über ihren Körper und manchmal auch über ihr Bewusstsein vorübergehend verlieren. Während eines Anfalls feuern alle Nervenzellen synchron. Deshalb standen diese Zellen jahrelang im Mittelpunkt der Forschung. Aber dann, im Jahr 2005, berichtet Neurowissenschaftlerin Maiken Nedergaard von der University of Rochester im Bundesstaat New York erstmals, dass Astrozyten einen Anfall auslösen könnten: Wenn sie viel Glutamat freisetzen, kann das die umliegenden Nervenzellen zunächst anhaltend aktivieren. Dann folgen die typisch epilepsieartigen Neuronensalven.
Die Glia als Urheber der Epilepsie – Steinhäusers Team kann diesen Verdacht mit neuesten Ergebnissen erhärten. Er analysiert zurzeit das Hirngewebe von Epileptikern, denen Medikamente nicht helfen und denen deshalb das erkrankte Gewebe chirurgisch entnommen wird. In diesen Zellproben gibt es keine funktionstauglichen Astrozyten mehr. Das gliale Netzwerk ist zerstört. „Wenn die Astrozyten derart entkoppelt sind, können sie keine Ionen und Botenstoffe von den Neuronen mehr aufnehmen und umverteilen. Das führt zur Überaktivierung der Neuronen“, analysiert Steinhäuser. Der Neurowissenschaftler Giorgio Carmignoto von der Universität Padua in Italien stützt diese Sichtweise mit Experimenten an Tiermodellen. Das Neuronengewitter bei einem Anfall wäre demnach nur ein Symptom und nicht das eigentliche Übel. Zu Anfang versagen die Gliazellen.
Sollten die Forscher recht behalten, könnte das 70 Millionen Epileptikern neue Therapiemöglichkeiten eröffnen. Denn jedem Dritten helfen die verfügbaren Medikamente nicht – vielleicht, weil diese bisher auf neuronaler Ebene ansetzen. Neue Substanzen, die in den Stoffwechsel der Gliazellen eingreifen, sind aber unterwegs.
Multiple Sklerose
Multiple Sklerose/Encephalomyelitis disseminata/multiple sclerosis
Eine häufige neurologische Krankheit, die vorwiegend im jungen Erwachsenenalter auftritt. Aus noch ungeklärtem Grund greifen körpereigene Zellen die Myelinscheiden der Nervenzellen an und zerstören diese. Das kann im gesamten zentralen Nervensystem geschehen, weshalb zwei verschiedene Multiple-Sklerose-Patienten an ganz unterschiedlichen Symptomen leiden können. Besonders häufig sind Sehstörungen und Taubheitsgefühle in den Gliedmaßen.
Neuron
Neuron/-/neuron
Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.
Astrozyt
Astrozyt/-/astrocyte, astroglia
Astrozyten sind die größten unter den Gliazellen. Zu ihren Aufgaben gehören z.B. die Immunabwehr (auch Blut-Hirn-Schranke) oder die Wiederaufnahme ausgeschütteter Neurotransmitter (Botenstoffen im Gehirn).
Glutamat
Glutamat/-/glutamate
Glutamat ist eine Aminosäure und der wichtigste erregende (exzitatorische) Neurotransmitter, der bei der Informationsübertragung zwischen Neuronen an deren Synapsen als Botenstoff dient.
Neuron
Neuron/-/neuron
Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.
Gliazellen
Gliazellen/-/glia cells
Gliazellen stellen neben den Neuronen die zweite Gruppe große Gruppe von Zellen im Gehirn. Sie wurden lange Zeit als die inaktiven Elemente des Gehirns, als „Nervenkitt“ bezeichnet. Heute weiss man, dass die verschiedenen Typen von Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen) klar definierte Aufgaben im Nervensystem erfüllen. So reagieren sie z. B. auf Krankheitserreger, spielen eine wichtige Rolle bei der Ernährung der Nervenzellen oder isolieren Nervenfasern. Ihr Anteil im Vergleich zu den Neuronen liegt bei etwas über 50 Prozent.
zum Weiterlesen:
- Araque, A et al.: Tripartite synapses: glia, the unacknowledged partner. Trends in Neurosciences. 1999; 22 (5):208 – 215 (zum Abstract).
- Halassa, M et al.: Synaptic Islands Defined by the Territory of a Single Astrocyte. The Journal of Neuroscience. 2007; 27 (24):6473 – 6477 (zum Abstract).
- Kettenmann, H: Neuroglia. Oxford University Press, 2004.
- McCarthy, K et. al.: Hippocampal short– and long-term plasticity are not modulated by astrocyte Ca2+ signaling. Science. 2010; 327 (5970):1250 – 1254 (zum Abstract).
- Nedergaard, M et al.: An astrocytic basis of epilepsy. Nature Medicine. 2005; 11(9):973 – 981 (zum Abstract).
- Steinhäuser, C et al.: Neuron-glia synapses in the brain. Brain Research Reviews. 2010; 63:130 – 137 (zum Text).
- Steinhäuser, C. et al.: Astrocyte dysfunction in neurological disorders: a molecular perspective. Nature Reviews Neuroscience. 2006; 7:194 – 206 (zum Abstract).
Gliazellen
Gliazellen/-/glia cells
Gliazellen stellen neben den Neuronen die zweite Gruppe große Gruppe von Zellen im Gehirn. Sie wurden lange Zeit als die inaktiven Elemente des Gehirns, als „Nervenkitt“ bezeichnet. Heute weiss man, dass die verschiedenen Typen von Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen) klar definierte Aufgaben im Nervensystem erfüllen. So reagieren sie z. B. auf Krankheitserreger, spielen eine wichtige Rolle bei der Ernährung der Nervenzellen oder isolieren Nervenfasern. Ihr Anteil im Vergleich zu den Neuronen liegt bei etwas über 50 Prozent.
siehe: www.senitz-dieter.de
Senitz, D.: Das menschliche Gehirn. Pathohistomorphologie. Shaker 2008.
Hier liegt ein zeitliches Missverständnis vor: der Anfang des Artikels spielt in der Vergangenheit.
Dank solchen Leuten wie Kettenmann und Steinhäuser wissen wir heute mehr über die Rolle der einzelnen Gliazellen (und lesen entsprechendes bei Wikipedia).
Aber wie immer in der Forschung wird über manches Ergebnis debattiert, wie eben über die dreiteilige Synapse.
Den Text bei http://de.wikipedia.org/wiki/Nervengewebe habe ich zu 70% geprägt (Benutzerkonto: straktur) Z.B. den Text "Verbraucht ein Neuron viel, so haben die anderen versorgten Neurone weniger" hätten Kettenmann oder Steinhäuser nie so formuliert. Die Zeitschift "Bilder Wissenschaft" , Heft 9/2008, wirbt mit "Revolution - die Glia". Prof. Roth meint bei einem Vortrag ca. 2007: "Die Astrozyten sind viel zu klein und einfach gestrickt, um bei der Informationsverarbeitung relevant zu tun. Die Glia sind die "Knechte" der Neuronen.
Ich meine, es ist längst Zeit zum Umdenken von der strukturellen zur funktionellen Gliederung (www.straktur.de). Dann sind die Astrozyten nicht mehr tätig im funktionellen Teil als Knechte, sondern wirken zwischen funktionell tätigen Neuronen. Astrozyten steuern, haben Macht. Dies haben Kettenmann, Steinhäuser u.a., ihren Detailforschungen vorbereitet. Es ist so nah, das Umdenken, die angekündigte Revolution (siehe Bild der Wissenschaft, Heft 9/2008). Leider hemmt das viele Wissen die Konsequenz im Umdenken. Wer ist schuld ? Und es passt selten. Antwort: Die Optimierung zwischen Tun und Bewertung, der Erregungsverlauf über Neurone und die energetische Bilanz realisiert durch winzige Kanäle in und zwischen den Astrozyten.
Alles simpel oder ?
Ich bin mir nicht sicher, ob ich den Post komplett verstehe, stimme bei den Knechten natürlich zu, muss aber zu
" Alles simpel oder ?"
sagen: inzwischen ist auch bei mir angekommen, wie selten einfache Antworten im Gehirn zu finden sind. Irgendwo tut sich immer eine Falltür mehr auf. Und wie Kandel schon gesagt hat: wir stehen mit der Forschung noch ganz am Anfang ...
Es war falsch, der letzte Satz (" Es ist simpel"). Entschuldigen Sie. Ich möchte den Fokus auf die funktionelle Gliederung lenken. Und zitiere Prof. Engel: "Tatsächlich war die Forschung lange Zeit davon ausgegangen, dass bestimmte Regionen im Gehirn auch ganz bestimmte Funktionen haben. Wir wissen aber mittlerweile, dass es Netzwerke sind, die miteinander kommunizieren." Was ist die richtige Gliederung?
1. das modulare Gehirn, Struktur gleich Funktion? Jedes Areal hat eine Funktion?
2. Die Netzwerkgliederung und weiter konsequent die Gliederung in die quer durchlaufende Erregungsleitungen?
Details:
1. ist traditionell, es gab keinen funktionellen Bauplan, die Struktur wurde sichtbar. So ist diese Gliederung im Denken verfestigt. Z.B. Spiegelneurone gehören zu dieser Gliederung. Immer wird publiziert: die Funktion des Areals ist gefunden. Diese Erkenntnisse verblassen schnell.Kritik: Ein Neuron oder Neuronengruppe (Kern, Areal) kann überhaupt nicht global deuten, weil am Eingang des Neurons viel zu wenige Eingänge anliegen. Ein Neuron kriegt immer nur eine geringe Information von der nötigen Menge.
2. Bei Funktion sind Erregungsleitungen aktiv und rasen ohne Halt durch. Die Erregung, beginnend beim Rezeptor, erhält alle Information. Wie bei einem Trichter wird die Inforamtion gelenkt.
Unterschied:
bei 1. sind Astrozyten in den funktionellen Teilen tätig, erfüllen Hilfsaufgaben
bei 2. wirken Astrozyten zwischen funktionellen Teilen.
Was machen die vielen Astrozyten dort? Nur eine der beiden Gliederungen kann richtig sein.
Solange die Astrozyten im funktionellen Teil mit den Neuronen tun, bleiben diese Hilfszellen, bleiben Knechte. Erst bei der Gliederung in Erregungsleitungen, sind die Astrozyten außen. Und erst dann sind neue Gedanken möglich. Die Astrozyten sind nicht mehr Helfer ( Knechte wie Prof. Roth meint), sondern bilanzieren und steuern. Nun sind die Neuronen die Knechte. Die Neuronen tun das, was die Astrozyten vorgeben. Und genau dies sehen/beobachten die Gliaforscher. Also, so die These in www.straktur.de,
anders gliedern. Alles schon bekannt, siehe z.B. Prof. Engel. Nur konsequent anwenden/denken muss man es. Passend zum heutigen Reformationstag.
Schade, das ich kein Intresse für die andere Gliederung wecken konnte. Bleibt es also beim Strukturdenken, dem lokal modularen Gehirn. Die Glia bleibt unverstanden und Thesen, wie die Airbagthese von Prof. Steinhäuser, bleiben schwach, erklären nichts. Auch die Windelthese der Uni Bonn ist bereits Geschichte. Prof. Reichenbach aus Leipzig hat den Strakturansatz verstanden und gratuliert: "Bin gespannt, was die anderen sagen." Die anderen ignorieren, also bleibt Prof.Reichenbach auch vorsichtig. So wird weiterhin in der Struktur mit viel Aufwand unf Geld geforscht. Das viele Strukturwissen macht befangen. Prof. Engel formuliert Gedanken zum Netzwerk (siehe Kommentar vom 30.10.) und dann wieder ist zu Lesen: "Die Funktion des Areals xy ist mittels MRT erkannt". Ich komme mir vor wie bei des Kaisers neuen Kleider. Alle sehen, der Kaiser ist nackt und diskutieren weiter über das feine Gewebe.
Die Neurobiologen sehen, bei Aktion rasen Erregungenleitungen ohne Halt durch und diskutieren weiter über die Funktion der Areale und Spiegelneurone.
Raus der geschichtlich verständlichen, lokalen Befangenheit ! Weg mit dem Muff unter den Talaren aus 200 Jahren Anatomieforschung.
Wer sich mit Glia beschäftigt hat, weiß um deren Wichtigkeit, da kann von Muff keine Rede mehr sein, selbst wenn manche prominente Hirnforscher noch mit Texten durch die Medien ziehen, die sie upzudaten noch nicht geschafft haben. Das, oder eben auf diesem Auge blind sind.
Wie gesagt, mir ist noch nicht klar, wo Sie hinwollen – ein Primat der Glia im Organigramm des hirninternen Managements? Oder, konkret – was wäre eine konsequente Anwendung? Ein bewusstes Umdenken findet doch schon länger statt.
Zur anderen Gliederung, weg von den Lokalisationstheorien (http://de.wikipedia.org/wiki/Geschichte_der_Hirnforschung oder http://de.wikipedia.org/wiki/Lokalisationstheorie)
Weil diese lokale Gliederung in Sackgassen enden. Leider habe ich keine Lobby. Warum ist dies www.straktur.de so schwer zu verstehen?
Die Uni Bonn (PD Dr. Amin Derouiche) veröffentlichte im Juli 2011 die Pampersthese. Auf Kritik antwortete Dr. Amin Derouiche am 29.7.2011
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Sehr geehrter Herr Pschera,
haben Sie vielen Dank für den Hinweis auf Ihre Internetseite und Ihre klaren Thesen, von denen ich sehr angetan bin und zu denen ich Ihnen gratulieren möchte.
Tatsächlich weisen unsere Untersuchungen auch auf solch eine Selbstorganisation der "Weichen" hin, besonderes die jetzige Veröffentlichung, nur daß im Fachblatt eher die reinen Beobachtungen im Vordergrund stehen. Es geht darin um die Synapsen, den Beitrag der Gliazellen dazu sowie um Mechanismen der aktivitätsabhängigen Selbstorganisation der Effizienz von Synapsen. Es sollte sich gut einfügen in den Abschnitt "Wer stellt die Weichen in diesem gigantischen und doch filigranen Netz?".
PD Dr. Amin Derouiche, Institute of Anatomy II, University of Frankfurt, Theodor-Stern-Kai 7, D-60590 Frankfurt/M
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Es ist ein Drama, wie anerkannte Wissenschaftler immer und immer wieder lokal Funktion suchen.
Mit freundlichem Gruß
Stefan Pschera
Wo bleibt der Aufschrei von Gehirn.info zu dieser Einseitigkeit?
Meine Meinung: Die Neuronen tun und die Astrozyten bewerten nach jedem Tun. Das Konnektom findet nur Verbindungen. Erst im Zusammmenspiel zwischen Neuron und Astrozyt wird das System flexibel.