Gehirnzellen - wie sie arbeiten

Es ist eine der faszinierendsten Fragen der modernen Wissenschaft. Weltweit arbeiten Gehirnforscher fieberhaft daran, das Geheimnis des Denkens zu lüften. Vieles bleibt noch ungelöst – und dennoch ist es den Forschern schon jetzt gelungen, entscheidende Rätsel zu entschlüsseln. So weiß man heute: Jeder Gedanke entspricht einer ganz spezifischen Hirnaktivität, die aus dem Zusammenspiel sehr vieler elektrischer Signale besteht. Von zentraler Bedeutung hierfür sind die Nervenzellen im Gehirn, die Neuronen.

100 Milliarden von ihnen existieren im menschlichen Gehirn durchschnittlich. Jede von ihnen besteht aus 3 Bauteilen: den Dendriten, dem Zellkörper und dem Axon, dem langen Nervenfortsatz der Zelle. Die Mitochondrien, die „Kraftwerke“ jeder einzelnen Zelle, wandeln Sauerstoff und Kohlenhydrate in Energie um und lassen die Zelle so auf vollen Touren arbeiten. Die Nervenzelle verarbeitet ankommende elektrische Impulse und entscheidet darüber, ob Informationen an nachgelagerte Nervenzellen weitergeleitet werden oder nicht. Dies geschieht nach dem „Alles-oder-Nichts-Gesetz“. Entweder das Schwellenpotenzial wurde erreicht oder nicht. Wird schließlich ein Aktionspotenzial ausgelöst, so wird es entlang des Axons vom Zellkörper zu den Synapsen geleitet.

Die Weiterleitung des Impulses zur nächsten Zelle geschieht im Spalt zwischen zwei Neuronen, der Synapse. Hier wird das elektrische Signal in ein chemisches übersetzt. Die eigentlichen Nachrichtenüberbringer sind also die chemischen Neurotransmitter – Botenstoffe wie Dopamin, Serotonin oder Noradrenalin. Sie nehmen Einfluss darauf, wie stark die Nervenzelle auf bestimmte Reize reagiert.

In jeder Synapse liegt eine große Anzahl winziger Bläschen bereit, angefüllt mit solchen Neurotransmittern. Sobald über das Axon ein elektrisches Signal heran rauscht, verschmelzen ein paar der Bläschen mit der Zellwand und die Neurotransmitter fließen aus der Nervenzelle hinaus in den synaptischen Spalt. Sofort driften diese kleinen chemischen Moleküle zur gegenüberliegenden Zelle. Dort, auf der anderen Seite der Synapse, warten Kontaktmoleküle auf die Neurotransmitter. Die beiden Partner verschmelzen miteinander. Das wirkt wie ein Schlüsselsignal: In der zweiten Nervenzelle öffnen sich bestimmte Pforten. Durch sie strömen elektrisch geladene Teilchen in die Zelle, und es baut sich ein neuer elektrischer Impuls auf. Nun kann das Nervensignal durch die zweite Zelle fließen. Körperwerkzeuge, sogenannte Enzyme, zerlegen danach die Neurotransmitter und bringen deren Bestandteile zur ersten Nervenzelle zurück, wo sie „recycelt“ werden.