Volume 11, Issue 2

Zusammenfassung Die Neurone des Thalamus erfüllen zwei Hauptaufgaben während unterschiedlicher Funktionszustände des Gehirns. Während Phasen der Wachheit und erhöhter Aufmerksamkeit generieren die thalamischen Neurone tonische Folgen von Aktionspotentialen, wodurch die eintreffenden sensorischen Signale von der Peripherie (Auge, Ohr, Haut...) getreu zum Kortex zur Endverarbeitung der Sinnesinformation weitergeleitet werden. Während Phasen des Schlafs generieren dieselben Neurone rhythmisch-oszillatorische Salvenentladungen (Bursts), die im thalamo-kortikalen Netzwerk zeitlich synchronisiert werden, in dieser Form als typische Schlafwellen im Elektroenzephalogramm zu erkennen sind und die drastisch reduzierte sensorische Antwortbereitschaft des Gehirns während dieser Phasen begründen. Diese Aktivitätszustände werden durch Transmitter des aufsteigenden aktivierenden Hirnstammsystems reguliert, die zelluläre und synaptische Mechanismen der Rhythmogenese kontrollieren. Pathophysiologische Alterationen dieser Mechanismen können zu epileptischen Anfällen mit Bewusstseinsverlust (Absencen) führen. In den vergangenen Jahren wurden Primärprozesse identifiziert, die ein Verständnis thalmo-kortikaler Funktionen auf molekular-zellulärer Ebene ermöglichen und - durch die Einbeziehung experimenteller Epilepsiemodelle - Hinweise auf Mechanismen der Epileptogenese und Anfallsgenerierung geben.

Zusammenfassung Gliazellen im Nervensystem sind über Jahrzehnte als passive Stützelemente betrachtet worden. Inzwischen ist jedoch klar, dass Astrozyten und Oligodendrozyten über ein ähnlich breites Repertoire an Ionenkanälen und Membranrezeptoren verfügen wie Nervenzellen. Spektakuläre Befunde der letzten Jahre zeigen, dass Subtypen von Gliazellen von Nervenzellen direkt synaptisch innerviert werden. Gliazellen (insbesondere Astrozyten) sind andererseits aber auch in der Lage, Transmitter zu synthetisieren, freizusetzen und dadurch benachbarte Neurone zu aktivieren und die Durchblutung zu regulieren. Astrozyten benutzen bei der Freisetzung Mechanismen, die bisher als typisch neuronale Eigenschaft angesehen wurden. Vor diesem Hintergrund ist es verständlich, dass auch die Forschung nach den Ursachen neuronaler Erkrankungen die Gliazellen intensiver ins Visier nimmt. Funktionelle und molekulare Untersuchungen legen beispielsweise nahe, dass veränderten Eigenschaften von Astrozyten eine zentrale Rolle bei der Entstehung und Ausbreitung von Krampfaktivität im Gehirn von Patienten mit Temporallappen- Epilepsie zukommt.

Zusammenfassung Die cholinerge Neuromodulation über muskarinische Acetylcholinrezeptoren (mAChRs) ist eine wichtige Voraussetzung für die kognitiven Leistungen, die von den verschiedenen Kortexarealen erbracht werden. Obgleich die Bedeutung von mAChRs (M1 - M5) für kognitive Prozesse außer Frage steht, sind die zugrunde liegenden Mechanismen auf der zellulären und synaptischen Ebene noch weitgehend ungeklärt. Wir berichten hier über Untersuchungen an M1- bzw. M2-Rezeptor-Knockout-Mäusen (M1 -/- - bzw. M2 -/- -Mäuse), die neue und teilweise überraschende Erkenntnisse über die neuronalen Mechanismen und die Rezeptorpharmakologie der kognitionsfördernden Wirkungen von Acetylcholin liefern. Wider Erwarten zeigen M1 -/- -Mäuse normales hippocampales Lernen mit nur diskreten kognitiven Einbußen, die möglicherweise mit dem Ausfall neuronaler γ-Oszillationen zusammenhängen. Bei M2 -/- -Mäusen finden sich dagegen sehr viel stärkere Defizite, sowohl bei der synaptischen Plastizität im Hippocampus, als auch bei verschiedenen Lern- und Gedächtnistests. Eine Ursache könnte die fehlende Kontrolle der GABA-Freisetzung durch präsynaptisch lokalisierte M2-Rezeptoren sein. Die parallele Analyse von mAChR-defizienten Mäusen mit Verhaltenstests und hochauflösenden elektrophysiologischen Methoden stellt einen vielversprechenden Ansatz nicht nur in der Grundlagenforschung dar, sondern auch für eine zielgerichtete pharmakologische Therapie von Demenzerkrankungen.