Neurowissenschaften Ein grundlegendes Lehrbuch für Biologie, Medizin und Psychologie

Seit meinem Studium vor 40 Jahren verfolge ich die Fortschritte in den Neurowissenschaften, die in diesem Buch beeindruckend dargestellt sind. Einige Beispiele für den Erkenntnisstand: Aristoteles war noch auf dem Holzweg, er betrachtete das Gehirn als Kühlapparat, bereits in der Vorzeit wurden jedoch Trepanationen durchgeführt, um Geister loszuwerden. Im 18. Jhdt. erkannten Forscher, dass es afferente (dorsal) und efferente (ventral) Bahnen gibt und dass das Kleinhirn zur motorischen Steuerung dient. Gall hatte die Idee, dass verschiedene Hirnregionen für verschiedene Funktionen zuständig sind, seine Phrenologie war aber der falsche Ansatz. Durch sektionale Ablation von Tieren wurden im 19. Jhdt. die Funktionen der Hirnregionen bewiesen. Im Gehirn gibt es unendlich viele Moleküle: Boten (Informationsaustausch), Kontrolleure (Aufnahme von Substanzen), Dirigenten (Nervenwachstum) und Archivare (Speicherung). Die molekulare Neurowissenschaft erforscht diese. Die Synapsenendköpfchen enthalten viele Mitochondrien (hoher Energiebedarf) und Vesikel, die die Transmittersubstanzen freisetzen. Dendriten funktionieren als Antennen der Neurone und sind mit vielen Synapsen besetzt. Axone verzweigen sich lateral. Dendriten haben zahlreiche Dornfortsätze, deren Form den verschiedenen Synapsenfunktionen dient. Bei geistig Behinderten sind die Dornfortsätze unterentwickelt. Synaptische Signale können die lokale Proteinsynthese beeinflussen. Es gibt unipolare, bipolare und multipolare Neurone, Sternzellen und Pyramidenzellen. Man hofft, aus der Klassifikation der Neuronen Hinweise auf ihre Funktion zu gewinnen. Es gibt Neuronen, die nur Acetylcholin synthetisieren, durch fluoreszierende Substanzen können deren Regelkreise sichtbar gemacht werden. Nervenzellen aktivieren Gliazellen über deren intrazellulären Kalziumspiegel. Elektrische Gap-Junctions finden sich vor allem im Embryonalstadium und später dann, wenn viele Neuronen synchronisiert werden sollen. Sie erlauben eine gemeinsame Entwicklung von Neuronen ähnlicher Funktion. Es gibt axodendritische Synapsen (häufig), axosomatische und axoaxonische S. Das postsynaptische Neuron feuert meist erst nach räumlicher oder zeitlicher Summation ein Aktionspotential ab. Exzitatorische Synapsen verwenden Glutamat, inhibitorische GABA oder Glyzin. Letztere sind vor allem auf dem Soma und dem Axonshügel effektiv platziert. Noradrenalin führt häufig zur Modulation der Synapsenübertragung. Divergenz bedeutet, dass jeder Transmitter verschiedene Rezeptortypen aktivieren kann. Bei Konvergenz aktivieren verschiedene Transmitter denselben Effektor. Die Neuronenarchitektur erlaubt komplexe Abfolgen von Di- und Konvergenz. Der Hypothalamus integriert neuronale, hormonelle und vegetative Systeme und kontrolliert vitale Körperfunktionen, seine Schädigung ist oft letal. Er reguliert die Körpertemperatur und die Zusammensetzung von Blut und Lymphe. Das vegetative Nervensystem wird von Sympathikus und Parasympathikus gesteuert, die Erektion ist parasympathisch, die Ejakulation sympathisch gesteuert. Deswegen führt Stress zu Erektionsstörungen und vorzeitiger Ejakulation. Die Neuronen des Gehirns entwickeln sich aus den Wänden der 5 Ventrikel durch Zellproliferation, Zellwanderung und Zelldifferenzierung. Beim Menschen entstehen die meisten Neuronen zwischen der 5. SS-Woche und dem 5. SS-Monat, etwa 250.000/Minute. Verbindungen entstehen durch axonale Wegfindung, Zielgebietserkennung und Zielzellerkennung. Dies geschieht durch Zellkommunikation über diffundierende Substanzen, später durch Aktionspotentiale und Synapsen, Nervenautobahnen entstehen durch Faszikullierung. Chemische Marker der Axone passen zu Markern der Zielzellen. Synchrone neuronale Aktivität verstärkt die Synapsenkopplung, asynchrone schwächt sie. Ausgezeichnetes Buch, detailliert und doch verständlich. Lässt auf wichtige Neuentdeckungen inklusive neurologischer Therapien hoffen. Dr. Rüdiger Opelt, Autor von „die Kinder des Tantalus“.