Täglich fließen Unmengen an Informationen und Reizen durch unseren Körper und werden im Gehirn verarbeitet. Doch wie genau funktioniert eigentlich die Übertragung der Informationen von Zelle zu Zelle? Hierbei spielen Neurotransmitter eine entscheidende Rolle.

Neurotransmitter

Als Neurotransmitter bezeichnet man die biochemischen Botenstoffe der Nervenzellen. Sie helfen dabei, Reize von einer zur nächsten (Nerven-) Zelle zu übertragen und können diese dabei sogar verstärken oder hemmen. Es gibt viele verschiedene solcher Botenstoffe, die sich auch in ihrer Wirkung unterscheiden. Wir teilen sie grob in zwei Hauptklassen ein: Neuroaktive Peptide und niedermolekulare Neurotransmitter. Letztere untergliedern sich noch einmal, und zwar in erster Linie in biogene Amine und Aminosäuren. Einige bekannte und wichtige Beispiele für unsere Botenstoffe sind:

  • Neuroaktive Peptide: Endorphine, Oxytocin
  • Biogene Amine: (Nor-) Adrenalin, Dopamin, Serotonin
  • Aminosäuren: Gamma-Aminobuttersäure (GABA), Glycin, Glutaminsäure (Glutamat)

Funktionsweise von Neurotransmittern

Doch wie läuft die Übertragung der Informationen nun ab? Ganz vereinfacht gesagt funktioniert das so: Die Aktionspotenziale, die die Senderzelle durchlaufen, kommen irgendwann im Endknöpfchen des Neurons an. Dort setzen sie Neurotransmitter in den synaptischen Spalt zwischen den beiden Zellen frei. Diese chemische Information fließt dann zur nächsten Zelle und wird dort verarbeitet. Aber wir wollen uns das Ganze doch noch einmal im Detail anschauen.

Ein Reiz kommt an: Senderzelle und synaptischer Spalt

Innerhalb der Neuronen fließen Reize mittels elektrischer Impulse, den Aktionspotenzialen. Kommen diese nun am Endknöpfchen des Neurons an, sorgen sie dort dafür, dass die Neurotransmitter aus ihren Speicherorten freigegeben werden.

Die Speicherorte nennt man Vesikel. Sie geben jeweils ein sogenanntes Quantum ihrer enthaltenen Neurotransmitter in den synaptischen Spalt zwischen den (Nerven-) Zellen. Die Botenstoffe im synaptischen Spalt bewegen sich durch Diffusion zu den sogenannten Rezeptoren der nachgeschalteten Empfängerzelle und docken dort an.

Weitergabe der Information an die Empfängerzelle

Die Rezeptoren befinden sich in der postsynaptischen Zellmembran und sind mit Ionenkanälen verknüpft, die unterschiedliche Auswirkungen auf die Weiterleitung des Reizes haben können.

Rezeptorproteine erkennen die jeweiligen Transmitter an ihrer Molekularstruktur und ihrer Ladung. Bindet sich nun einer dieser Botenstoffe an sie, verändert sich ihre Struktur. Das bewirkt, dass direkt oder indirekt Ionenkanäle in der unmittelbaren Umgebung geöffnet werden. Man kann sich das wie einen Schlüssel im Schloss vorstellen.

Abhängig von der Menge der ausgeschütteten und gebundenen Neurotransmitter entstehen also entsprechend starke Ionenströme. Je nachdem, welche Ionenkanäle geöffnet wurden, kann das unterschiedliche Auswirkungen in der Zelle haben:

Depolarisierung führt zur Erregung der Zelle. Ist diese stark genug, löst das in der Empfängerzelle wiederum Aktionspotenziale aus. Der Reiz wird an weitere Zellen weitergeleitet. Das nennt man dann ein exzitatorisches postsynaptisches Potenzial (EPSP). 

Umgekehrt kann die Hyperpolarisation die Reizweitergabe in der Zelle hemmen. Das nennt man dann wiederum ein inhibitorisches postsynaptisches Potenzial (IPSP). Ob die Wirkung erregend oder hemmend ist, hängt einerseits vom Neurotransmitter und andererseits vom Rezeptor ab, auf den die Botenstoffe treffen.  Ist die Übertragung erfolgt, muss muss der synaptische Spalt wieder für neue Reize freigeräumt werden. Hierbei helfen Transportproteine der präsynaptischen Membran und bestimmte Enzyme.

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