Dipl.Math. Stefan Pschera

Straktur

Die eigentliche Funktion der Astrozyten

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- gekürzte Vorschau -

1. Die funktionelle Hirngliederung

1.1. Die lokale Gliederung

Laut Lokalisationstheorien erfüllen strukturelle Teile die Funktionen. Diese Gliederung in lokale Strukturen ist historisch verständlich. Die Anatomie lieferte das Wissen. Der funktionelle Bauplan war/ist nicht bekannt. Das Lokaldenken prägte und prägt. Aber viele Areale und Kerne an einer Funktion beteiligt. Dazu sind im Internet viele Hinweise zu finden. Und trotzdem wird immer wieder publiziert: "Wir haben es, die Funktion des Areals, des Kerns.."

1.2. Die Bahngliederung

Das Konnektom gliedert anders. Die Erregungen werden über Synapsen auf andere Neurone übertragen und dies ergibt unzählige Erregungsbahnen, welche in der Gesamtheit das Konnektom bilden. Beim Konnektom interessieren die jeweils verbundenen Neuronen. Arealgrenzen sind unwichtig. Die Verdrahtung zwischen den Neuronen wird erforscht.
Die massive Förderung des Konnektoms zeigt die Skepsis gegenüber den Lokalisationstheorien. Bei der Gliederung in verbundene Neuronen befinden sich die Astrozyten nicht mehr in, sondern zwischen funktionellen Teilen. Dies gilt bei lokaler Gliederung nicht. Bei lokaler Gliederung bestehen funktionelle Teile aus Nervengewebe, also aus vermengten Neuronen und Gliazellen.

2. Die filigranen Erregungsbahnen

Prof. A.Reichenbach (Gliaforscher in Leipzig) formuliert so:
Die Aufgabe des Gehirns und seiner Nervenzellen ist es, Informationen über die Sinnesorgane aufzunehmen, zu verarbeiten, zu speichern und durch Impulse an die Muskeln unser Verhalten zu steuern. Diese Nervenzellen sind über Kontaktstellen, die Synapsen, jeweils mit unzähligen anderen Nervenzellen verbunden. Über diese Synapsen werden Informationen durch chemische Botenstoffe, meist Glutamat, von einer Zelle an die nächste weitergegeben.
Es sind Erregungsbahnen (über Synapsen verbundene Neuronen), was Prof. Reichenbach beschreibt. Diese haben eine Aufgabe, eine Funktion. Die Neuronen sind über Synapsen verbunden. Auf diesen (vorgeprägten) Bahnen laufen die Erregungen von den Rezeptoren durch mehr oder weniger Neuronen zu den Erfolgsorganen und bewirken dort etwas. Der Begriff Erregungsbahn wird folgend öfters benutzt. Der ähnliche Begriff Erregungsleitung ist laut Definition leider beschränkt auf die Vorgänge im und am einzelnen Neuron. Hier aber interessiert der Verlauf einer Erregung über viele Neurone. Das Konnektom erforscht die Verbindungen zwischen den Neuronen. Und dies sind die Erregungsbahnen.

Eine These aus dem Dilemma der Lokalisationstheorien:

Eine Funktion wird durch Bündel speziell verbundener Erregungsbahnen mit all ihrer Konvergenz, Divergenz und Hemmung realisiert.

Und genau dies sieht man doch. Bei Aktion rasen die Erregungen durch, sichtbar als jeweils spezifisches Erregungsmuster. Dabei ist durchaus verständlich, das sich die unzähligen Bahnen an manchen Stellen funktionell konzentrieren. Irgendwo müssen die verbundenen Neuronen strukturell hin. Aber diese Kerne und Areale sind Struktur. Die Erregungsbahnen erfüllen eine Funktion (z.B. das Greifen eines Apfels) und müssen sich funktionell bewähren, nicht die Areale und Kerne. Prof. Reichenbach hat dies doch formuliert: "Die Aufgabe des Gehirns.."

Erregungsbahnen beginnen bei den Rezeptoren und haben damit alle Eingangsinformationen zur Entscheidung. Areale und Kerne dagegen haben viel zu wenige Synapsenkontakte, um global zu steuern. Es bedarf der Vorarbeit der vorgelagerten Neuronen bis zurück zu den Rezeptoren. Dann aber gehören diese Vorarbeiter mit zum funktionellen Teil. Aus dem lokalen Teil wird ein Bündel von Erregungsbahnen. Und schon gilt die Bahngliederung und nicht mehr die traditionelle Lokalgliederung. Indem die Gliederung in Erregungsbahnen eine Alternative zu den Lokalisationstheorien ermöglicht, wird deren Schwäche ersichtlich. Endlich raus der Gewohnheit, Funktion lokal zu finden (Lokalisationstheorien).

Die Erregungsleitung im Neuron wird überwiegend dissipativ realisiert. D.h. eine Erregungsbahn durchläuft eine Kette dissipativer Strukturen. Abweichungen in deren Nutzung stören Fließgleichgewichte bis hin zur irreversiblen Schädigung. Abweichungen im Fliessgleichgewicht (status quo) sind nach oben und unten möglich. Wird die Erregungsbahn zu viel benutzt, fehlt im Fließgleichgewicht Substanz (Auszehrung). Bei wenig Nutzung (bezogen auf die normale Nutzung), ist zuviel Substanz da (Stauung). Die Begriffe Stauung und Auszehrung werden folgend oft benutzt.

Aus einem Reizmuster erfolgt eine Reaktion. Also realisieren Erregungsbahnen Gedächtnis.

Erregungsbahnen sind nicht lokal isoliert, sondern verlaufen nebeneinander, konvergieren und divergieren. Verbindungen zwischen diesen leicht zu realisieren. Die Klassische Konditionierung ist neurobiologisch erklärbar.

3. Die Astrozyten regeln die Effizienz

Was machen die vielen Astrozyten zwischen funktionellen Teilen? Aus obiger Bemerkung: "Bei der Gliederung in verbundene Neuronen befinden sich die Astrozyten nicht mehr in, sondern zwischen funktionellen Teilen." und dem Text aus Wikipedia (Nervengewebe): "Ein Astrozyt ernährt mit seinen Zellfortsätzen mehrere Neurone und ein Neuron wird durch mehrere Astrozyten versorgt.

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Impressum

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ISBN: 978-3-8476-6302-7