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Neurologie: Nervenhüllen vernetzen Hirnzellen

Myelinhülle (braun, künstlerische Darstellung): Datenautobahnen im Gehirn Zur Großansicht
Corbis

Myelinhülle (braun, künstlerische Darstellung): Datenautobahnen im Gehirn

Myelin schützt Nervenbahnen im Gehirn. Doch offenbar kann der Stoff mehr: Er steuert die Kommunikation und Vernetzung der Hirnzellen, berichten Forscher - eine wichtige Erkenntnis auch für die Erforschung schwerer Erkrankungen wie Multipler Sklerose.

Die schützenden Myelinhüllen der Nervenzellen des Gehirns haben weit mehr Aufgaben als bislang bekannt. In der Großhirnrinde von Säugetieren dienen sie nicht nur der Isolierung der Nervenbahnen, sondern offenbar auch der Vernetzung. Das ergab eine Studie, in der Forscher Nervenzellen über sämtliche sechs Schichten der Hinrinde, des Kortex, analysierten. Wie das Team um Paola Arlotta von der Harvard University in Cambridge, US-Bundesstaat Massachusetts, im Magazin "Science" berichtet, variiert die Struktur der Myelinhüllen bei verschiedenen Nervenfasern überraschend stark. Demnach sind ausgedehnte Abschnitte nicht umhüllt.

Myelin wird im Zentralen Nervensystem (ZNS) von speziellen Zellen, den Oligodendrozyten, um die schlauchartigen Nervenzellfortsätze - die Axone - gewickelt. Schäden an der Hülle tragen zu etlichen Erkrankungen bei, etwa zu Multipler Sklerose, bei der das Immunsystem die Myelinscheiden angreift. Bisher gingen Forscher davon aus, Myelin diene der Isolierung und sorge dafür, dass Reize schnell entlang der Axone weitergeleitet werden. Zudem dachte man, die Axone seien relativ einheitlich ummantelt. Dem widersprechen die Erkenntnisse, die die US-Forscher an Mäusen gewannen.

Mit Schichtaufnahmen per Elektronenmikroskop rekonstruierten sie den Aufbau von speziellen Nervenzellen, den Pyramidenzellen, über alle sechs Lagen des Kortex. Die Aufnahmen zeigen, dass die Myelinisierung der Axone in den verschiedenen Lagen stark schwankt. Aber selbst unter benachbarten Zellen der gleichen Kortex-Schicht fanden die Forscher deutliche Unterschiede. Zudem hing die Ausprägung der Myelinschicht - entgegen der bisherigen Annahme - nicht von der Größe der Axone ab. Überraschend war auch die Ausdehnung der myelinfreien Abschnitte: Nervenfasern enthielten bis zu 80 Mikrometer lange Stücke ohne Umhüllung.

Mehr als Isolierband für das Hirn

Zwar bedürfe die Rolle der unterschiedlichen Myelinprofile noch der Klärung, schreiben die Forscher. Sie habe aber vermutlich die Vielseitigkeit der Kommunikation zwischen Nervenzellen ermöglicht.

In einem Kommentar betont Douglas Fields von den National Institutes of Health (NIH) in Bethesda, US-Bundesstaat Maryland, die Rolle der Myelinscheide reiche weit über die Isolierung hinaus. Die myelinfreien Abschnitte könnten etwa die Vernetzung der Zellen beeinflussen. So könnten solche Stellen Synapsen bilden oder Botenstoffe an andere Nervenzellen abgeben. All dies widerspreche der "Neuronendoktrin", derzufolge Nervenzellen Informationen nur an Synapsen aufnehmen und auch wieder abgeben.

"Myelin organisiert die eigentliche Struktur der Vernetzung, ermöglicht Funktionen des Nervensystems jenseits der Neuronendoktrin und reguliert das Timing des Informationsflusses durch einzelne Schaltkreise", betont er. "Es ist sicher an der Zeit, die abgenutzte Metapher von Myelin als Isolierung abzulegen und die faszinierendere Realität zu würdigen."

jme/dpa

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ordette 22.04.2014
Erreicht ein adäquater Reiz eine Rezeptorzelle, so wird der Reiz über Veränderungen des Membranpotenzials in elektrische Erregung umgewandelt (Signaltransduktion).
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