Wie Schneeflocken ist jedes Neuron in unserem Körper einzigartig und unnachahmlich. Dabei geht es aber nicht um die Form oder Größe – sondern darum, wie er auf einen äußeren Reiz reagiert. Diese Vielf alt an Nervenzellen ist entscheidend für die Verarbeitung komplexer Signale und die Kodierung der empfangenen Informationen.
„Ich glaube, Neurowissenschaftler haben schon vor langer Zeit intuitiv erkannt, dass es große Unterschiede zwischen Neuronen gibt, aber sie haben sich nicht ernsthaft mit diesem Thema beschäftigt, weil sie es nicht für wichtig hielten“, sagt Professor Nathan Urban).- Wir möchten diesen Moment überdenken. Wir hielten diese Unterschiede für wichtig, vielleicht haben sie eine physiologische Bedeutung.“
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Nach modernen Schätzungen enthält allein das menschliche Gehirn etwa 100 Milliarden Neuronen, die in verschiedene Typen unterteilt werden können. Vertreter von jedem von ihnen sind strukturell nahe und erfüllen, gruppiert, normalerweise die gleichen Funktionen. Jeder von ihnen antwortet mit einem Signal als Reaktion auf ein eingehendes Signal. Andere Unterschiede zwischen ihnen werden normalerweise als unwichtig abgetan.
„Wenn es um die Signalverarbeitung in einem Computer geht, haben kleine Unterschiede zwischen den gleichen Komponenten die schlimmsten Folgen“, fährt Nathan Urban fort, „aber das Gehirn als „komplexester Computer“im Gegenteil, ist in der Lage, die unvermeidlichen Unterschiede zwischen seinen komplexen, lebendigen Komponenten zu nutzen, um noch effizienter zu arbeiten.“
Professor Urban und sein Team untersuchten dieses Problem, indem sie die Reaktion einzelner Neuronen auf ein komplexes Eingangssignal überwachten. Das Hauptobjekt für die Wissenschaftler waren Mitralzellen, die Neuronen erregen, Signale von Rezeptoren (z. B. vom Riechkolben) empfangen und nach der Primärverarbeitung weiter entlang der Kette weiterleiten. Wissenschaftler platzierten Miniaturelektroden in einer solchen Zelle und sendeten damit das gewünschte Signal an sie, steuerten sie mit einem Computer und überwachten die Reaktion eines einzelnen Neurons.
Es stellte sich heraus, dass von Dutzenden von Zellen, die sie untersuchten, keine auf die gleiche Weise reagierte. Dies ist an sich schon überraschend: Es stellt sich heraus, dass Neuronen unterschiedliche Reaktionen auf denselben Eingangsreiz erzeugen. Vielleicht entsteht erst durch die Arbeit in der Gruppe "Stück für Stück" ein adäquates Originalbild, als würden sie Fragmente eines Mosaiks zusammensetzen?
Um diese Hypothese zu testen, machten die Forscher die Aufgabe schwieriger, indem sie jedes Mal die Eigenschaft des ursprünglichen Signals bestimmten, die das Neuron zur Reaktion veranlasste. Tatsächlich wurde gezeigt, dass einige Neuronen stärker auf eine scharfe Änderung des Eingangsreizes reagieren, andere auf eine langsame und wieder andere auf seine periodische Natur. Mithilfe mathematischer Algorithmen, die Informationen aus verschiedenen Zelltypen kombinierten, verglichen die Wissenschaftler mit dem, was von einer ähnlichen Gruppe völlig identischer Neuronen erh alten werden konnte. Es stellte sich heraus, dass eine solche heterogene Gruppe von Neuronen tatsächlich ein Signal erzeugt, das doppelt so reich an Informationen ist wie ein homogenes.
Wie Programmierer sagen: „Dies ist kein Fehler, es ist ein Feature“, oder mit den Worten desselben Professors Urban: „Individuelle Unterschiede zwischen Neuronen sind eine positive Eigenschaft.“Effektiver erweist sich eine Gruppe mit leicht unterschiedlichen Käfigen, wie im Fußball, wo jeder – der Torhüter, der Mittelfeldspieler und der Stürmer – seine eigene individuelle Aufgabe im Gesamtspiel der Mannschaft hat.
Nach Ansicht von Wissenschaftlern können diese individuellen Unterschiede zwischen Neuronen eine wichtige Rolle bei der Entstehung aller Arten von Erkrankungen spielen, von Epilepsie bis Schizophrenie, die sich, wie seit langem gezeigt wird, in der "Asynchronität" äußern der Arbeit neuronaler Sch altkreise. Über einige Aspekte der Entstehung der Schizophrenie haben wir übrigens im Artikel „Massenmutationen“geschrieben.
