Ein entscheidender Minivorrat
Damit unser Gehirn lernen und sich an neue Erfahrungen anpassen kann, müssen sich die Verbindungen zwischen Nervenzellen, die Synapsen, verändern können. Wissenschaftler sprechen von synaptischer Plastizität.
Dafür benötigen sie bestimmte Proteine und das innerhalb kürzester Zeit. Wie aber wird diese Ressource gewährleistet, wenn doch die Synapse meist sehr weit weg vom Zellkörper liegt, dem Ort, wo die Proteine hergestellt werden?
Eine bekannte Lösung besteht darin, nicht die fertigen Proteine, sondern ihre Bauanleitungen in Form von Boten-RNAs (mRNAs) in die Fortsätze der Nervenzellen zu transportieren. Dort können die Proteine bei Bedarf direkt vor Ort hergestellt werden.
Welche Rolle dieser Mechanismus in der äußersten Schicht der Großhirnrinde spielt, hat nun ein Forschungsteam des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung in Frankfurt untersucht.
Diese Hirnschicht enthält zahlreiche weit verzweigte Fortsätze von Nervenzellen und entsprechend viele Synapsen, aber nur sehr wenige Zellkörper (grün im Bild).
Mithilfe verschiedener molekularbiologischer Methoden konnten die Forschenden nachweisen, dass dort tatsächlich neue Proteine hergestellt werden. Allein an den erregenden Synapsen identifizierten sie mehr als 1.000 (!) unterschiedliche mRNAs. Deren Zusammensetzung unterschied sich deutlich von der in tieferen Schichten der Großhirnrinde, wo eben die Zellkörper liegen.
Das sind mal wieder so Ergebnisse, die mich beinahe ehrfürchtig werden lassen. Wie „durchdacht“ kleinste Anpassungen auf molekularer Ebene sind, damit das Große Ganze, also am Ende wir, bestmöglich funktioniert.
Erst die schnelle Anpassung der Synapsen ermöglicht, dass wir lernen oder Erinnerungen bilden. Ohne diesen mRNA-Vorrat an den Synapsen wäre das mutmaßlich nicht in dieser Qualität möglich. Und wir reden hier über Moleküle im Nanometerbereich. Wahnsinn!
Quelle
Spanò et al. (2026), Cell Reports „ Localized mRNAs and protein synthesis in cortical
layer 1 “
