Wie kommunizieren Neuronen miteinander?

Neuronen kommunizieren an Strukturen, die Synapsen genannt werden, in einem Prozess, der synaptische Übertragung genannt wird. Die Synapse besteht aus zwei Neuronen, von denen eines Informationen an das andere sendet. Das sendende Neuron wird als präsynaptisches Neuron (d. h. vor der Synapse) bezeichnet, während das empfangende Neuron als postsynaptisches Neuron (d. h. nach der Synapse) bezeichnet wird. Obwohl der Informationsfluss im Gehirn durch elektrische Aktivität erreicht wird, ist die Kommunikation zwischen Neuronen ein chemischer Prozess. Wenn ein Aktionspotential eine Synapse erreicht, werden Poren in der Zellmembran geöffnet, die einen Einstrom von Kalzium-Ionen (positiv geladene Kalzium-Atome) in das präsynaptische Terminal ermöglichen. Dies bewirkt, dass ein kleines „Paket“ eines chemischen Neurotransmitters in einen kleinen Spalt zwischen den beiden Zellen, den so genannten synaptischen Spalt, freigesetzt wird. Der Neurotransmitter diffundiert durch den synaptischen Spalt und interagiert mit spezialisierten Proteinen, die Rezeptoren genannt werden und in der postsynaptischen Membran eingebettet sind. Diese Rezeptoren sind Ionenkanäle, die bestimmte Arten von Ionen (geladene Atome) durch eine Pore in ihrer Struktur passieren lassen. Die Pore wird nach der Interaktion mit dem Neurotransmitter geöffnet und ermöglicht einen Einstrom von Ionen in das postsynaptische Terminal, der sich entlang des Dendriten in Richtung des Somas ausbreitet. Für eine kommentierte Animation, klicken Sie hier.

Synaptische Übertragung kann exzitatorisch oder inhibitorisch sein

Neurotransmission kann entweder exzitatorisch sein, d.h. sie erhöht die Möglichkeit, dass das postsynaptische Neuron ein Aktionspotential abfeuert, oder inhibitorisch. In diesem Fall verringert das hemmende Signal die Wahrscheinlichkeit, dass nach einer Erregung ein Aktionspotenzial entsteht.

Wie funktioniert nun die Hemmung?

Tja, an dieser Stelle werden die Dinge etwas komplizierter! Wir haben gesehen, dass das Aktionspotenzial durch die Vorderkante einer Depolarisationswelle propagiert wird, die Natriumkanäle weiter unten im Axon aktiviert. Wir haben auch gesehen, dass die Aktivierung dieser Natriumkanäle durch eine kleine Depolarisation der neuronalen Membran erreicht wird.

Aber was würde passieren, wenn das Membranpotenzial stabilisiert würde? Die Depolarisation im Inneren des neuronalen Axons würde sich auflösen und das Aktionspotential könnte sich nicht weiter ausbreiten – es würde also gehemmt werden. Diese Stabilisierung des Membranpotentials wird durch einen Einstrom von negativ geladenen Chlorid-Ionen erreicht, der von der Depolarisationswelle, die das Axon herunterkommt, unbeeinflusst ist. Früher war dies gleichbedeutend mit einem Ausfluss von positiv geladenen Natrium-Ionen. Es ist also so, als würde man ein Loch in einen Schlauch stanzen, so dass das Wasser durch das Loch ausläuft und nicht zum Rasensprenger gelangt!

Verwirrt? Hmmmm…. nun, wir können es so betrachten – die negativ geladenen Chloridionen heben die positiv geladenen Natriumionen auf, also keine Depolarisation und keine Aktionspotentialausbreitung!!!