Bei ausreichender Signalstärke wird ein Aktionspotenzial erzeugt und übertragen. Unterwegs kann das Nutzsignal durch anregende Nervenzellen - wie z. B. Pyramiden-Zellen (PYR) - oder durch Hemmung von Nervenzellen - wie z. B. SST- oder PV-Zellen - abgeschwächt werden. Letztere verhindern, dass sich ein Signalton so lange ausbreiten kann, bis er das Gerät überlastet - was zum Beispiel bei Epilepsie auftritt.
Dr. James Poulets Arbeitsgruppe am MDC hat nun erfahren, wie sich diese stillen Nervenzelle bemerkbar machen. Zur Untersuchung der Auswirkungen einzelner "Spikes" durch PYR-Zellen war es notwendig, deren Aktivität sowie die der benachbarten Photovoltaik- und SWT-Neuronen zu "überhören". "Man kann sie nun für bestimmte Nervenzelle verwenden, die man vorher schon einmal visuell erkannt hat.
Mit diesem einzigartigen Ansatz können wir die einzelnen Nervenzelle stimulieren und die kleinen Fluktuationen in ihrer Elektroaktivität beobachten, die die Aktionspotenziale auslösen. "Das haben die Wissenschaftler hundertmal gemacht und in jedem Versuch durch die gleichzeitige Beobachtung von vier Nervenzelle einen neuen Rekordwert aufgestellt. Eine einzige Spitze einer PYR-Zelle verursachte keine Aktivitäten in den anderen PYR-Zellen oder den SST Neuronen, mit denen sie in Verbindung stand.
Durch das einzigartige Signalton der PYR-Zelle wurde das PV-Neuron ausgelöst - eine verblüffend effektive Antwort. Ebenso verblüffend waren die Effekte dieser Übertragung: "Das von der PV-Zelle erzeugte und von der PYR-Zelle stimulierte Lichtsignal wurde an ihre Ziel-Neuronen weitergegeben und hinderte sie daran, eigene Aktionspotenziale zu generieren", sagt Poulet, der auch im Exzellenzcluster der Charité mitarbeitet.
"Die Ziele beinhalteten u. a. eine PYR-Zelle - genau die Zelle, aus der der Stimulus stammt! Das Ergebnis: Eine Lage, in der ein einzelnes Zeichen alle Anwohner zum Stillstand bringen kann. "Wir wussten diese Form der Signalunterdrückung bereits, aber nicht als Reaktion auf einen einzelnen Spike", sagt Poulet. "Zur Beobachtung dieses Effektes war es erforderlich, das System in einem unversehrten und funktionierenden Netz zu erforschen.