Einen Pfad durch das Gehirn schlagen

MADRID – Unsere Gehirne sind wie ein dichter Wald – ein komplexes, anscheinend undurchdringliches Dickicht aus interagierenden Neuronen, das Wahrnehmung und Verhalten steuert. Die große Herausforderung besteht darin, seine Geheimnisse aufzudecken, also herauszufinden, wie die Neuronen strukturiert und miteinander verbunden sind. Wie nah sind wir diesem Ziel?

Im Allgemeinen findet der Informationsaustausch zwischen den Milliarden von Neuronen, aus denen das neuronale Dickicht besteht, durch zwei verschiedene hoch spezialisierte Strukturen statt: chemische Synapsen (die Mehrzahl) und sogenannte Gap Junctions (eine Grundlage für eine Klasse elektrischer Synapsen). Bei der chemischen Übertragung an den Synapsen werden spezifische Moleküle, Neurotransmitter, freigesetzt, die sich durch den interzellulären Raum verbreiten und auf spezifische Rezeptoren wirken, die sich an einem benachbarten Neuron befinden. Bei der elektrischen Übertragung über Gap Junctions sind die Plasmamembranen von benachbarten Neuronen durch eine Lücke von etwa zwei Nanometern getrennt (zwei Milliardstel Meter), verfügen aber über kleine Kanäle (die Gap Junctions), die das Zytoplasma der benachbarten Neuronen verbinden, wodurch die Ausschüttung von kleinen Molekülen und das Fließen von elektrischem Strom ermöglicht wird.

Das große Problem bei der Analyse des Gehirns ist die extreme Komplexität seiner synaptischen Verbindungen. Ein äußerst dichtes Netz von Prozessen besetzt den Raum zwischen den Zellkörpern der Neuronen, der Neuroglia (Zellen, die die Neuronen unterstützen und schützen) und der Blutgefäße. Aus diesem Raum (dem Neuropil) bestehen 90-98 % des Volumens der menschlichen Großhirnrinde, mit schätzungsweise einer Milliarde Synapsen pro Kubikmillimeter Neuropil.

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