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Reizaufnahme und -weiterleitung

Neurotransmitter

Von außen eingehende Signale müssen im Nervensystem umgesetzt werden und durchlaufen daher auf dem Weg zur Großhirnrinde unzählige Nervenumschaltstellen (Synapsen). Elektrische Ströme werden von einer Nervenzelle zur Nächsten mit Hilfe unterschiedlicher chemischer Botenstoffe, den Neurotransmittern, weitergeleitet. Der erste Neurotransmitter (Acetylcholin ) ist 1921 entdeckt worden (durch Otto Loewi); inzwischen wurden mehr als 50 verschiedene Neurotransmitter identifiziert, wobei die Zahl ständig ansteigt.

Die Zellen berühren sich in ihren Kontaktpunkten nicht direkt, daher muss der zwischen ihnen liegende synaptische Spalt bei der Weitergabe der Erregung überbrückt werden. Das leisten die Neurotransmitter, die als Boten von einer Zelle zur Nächsten gelangen, wo sie auf exakt passende Andockstellen treffen, in die sie wie ein Schlüssel ins Schloss passen. In Abhängigkeit von der zu übertragenden Botschaft werden verschiedene Neurotransmitter eingesetzt. Die Wirkung von Neurotransmittern bei der Erregungsübertragung und Informationsverarbeitung wird wesentlich durch die Eigenschaften der Zielstrukturen mitbestimmt. Wichtige Komponenten der Zielstrukturen sind Rezeptoren, Membrankanäle und Second-Messenger-Systeme, zwischen denen vielfältige Wechselwirkungen bestehen. Diese beeinflussen letztlich das Membranpotenzial, den Metabolismus und die Genexpression der Zielzellen, was sich in kurz- und langfristigen Veränderungen der Aktivitätsmuster niederschlägt.

Rezeptoren für Neurotransmitter an der Zelloberfläche können ionotrope und metabotrope Effekte auslösen. Die Stimulation ionotroper Rezeptoren führt zu einer vorübergehenden Erhöhung der Membranleitfähigkeit für bestimmte Ionen. Beispielsweise bewirkt Glutamat durch Stimulation die Öffnung von Rezeptor-assoziierten Kanälen, so dass Na+- und Ca2+-Ionen aus dem Extrazellularraum in das Zellinnere einströmen und K+-Ionen aus der Zelle ausströmen. Durch Stimulation metabotroper Rezeptoren kommt es zur Aktivierung von Rezeptor-assoziierten Enzymen, die metabolische Prozesse im Zellinneren anstoßen und indirekt die Membraneigenschaften beeinflussen.

Abb.1

Molekulare Mechanismen der synaptischen Übertragung

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