Aktuelles: What the nose knows

Auch in einem Jahr ohne Weihnachtsm?rkte verbinden wir die Adventszeit mit Düften wie etwa Zimt oder Kerzenrauch. W?hrend das Zustandekommen von Seh- oder auch H?reindrücken weitgehend aufgekl?rt ist, hat man bislang nur teilweise verstanden, wie und auf welcher Ebene des Gehirns solche Duftsignale abgebildet werden und wie aus dieser Abbildung Dufteindrücke entstehen. Die erste Verarbeitungsebene jenseits der Nase ist dabei der sogenannte Bulbus olfactorius oder Riechkolben, dessen Neurone von den Riechsinneszellen innerviert werden.

Die meisten Neurone des S?ugergehirns tragen auf ihren Dendriten, den Zellforts?tzen, kleine Ausstülpungen (Dornforts?tze oder ?Spines“ genannt), auf denen die synaptischen Kontakte zu den vorgeschalteten Neuronen haupts?chlich lokalisiert sind. Die K?rnerzellen des Bulbus olfactorius – eine Art lokales Neuron und der h?ufigste Nervenzelltyp in diesem Hirnareal – verfügen über Spines, die nicht nur erregende Eingangssignale erhalten, sondern auch selbst Botenstoffe freisetzen k?nnen - sogenannte reziproke Synapsen.

Ein Team aus Wissenschaftler:innen um Veronica Egger (externer Link, ?ffnet neues Fenster), Professur für Neurophysiologie an der Universit?t Regensburg, hat nun erstmals experimentell mittels hochaufl?sender optischer Methoden nachgewiesen, dass die Freisetzung von Botenstoff aus diesen reziproken Spines mittels eines auf den Spine beschr?nkten Aktionspotentials erfolgt. ?berraschenderweise ist für die Ausl?sung der Freisetzung aber die gleichzeitige Aktivierung sogenannter NMDA-Rezeptoren erforderlich, die sonst für die Erzeugung von Eingangssignalen relevant sind. In Kollaboration mit Kolleginnen und Kollegen aus Teheran und Turin konnte ein m?glicher Mechanismus für solch eine neuartige Kooperation beschrieben werden. Die Ergebnisse der Arbeit sind jetzt in der Fachzeitschrift eLife erschienen.

Jenseits dieser ungew?hnlichen subzellul?ren Vorg?nge hat der Befund auch eine weitergehende Bedeutung für die Kodierung von Duftreizen. 百利宫_百利宫娱乐平台￥官网e erfolgt kombinatorisch, da jedes Duftmolekül üblicherweise eine gro?e Anzahl von Duftrezeptoren aktiviert. Alle Rezeptoren desselben Typs regen nun ein nachgeschaltetes Modul von Neuronen des Bulbus olfactorius an, das seinerseits in die olfaktorische Hirnrinde verschaltet ist. Aus dieser Aktivierung mehrerer Module wird eine Duftwahrnehmung synthetisiert (genauso wie ein musikalischer Akkord mehrere Gruppen frequenzselektiver Neurone der H?rbahn aktiviert und daraus schlie?lich eine Wahrnehmung des Gesamtklangs entsteht). Die Rezeptormodule wechselwirken im Bulbus nicht direkt, sondern stehen unter anderem über K?rnerzellen miteinander in Verbindung. Die beobachtete Kooperation legt nun nahe, dass die Synthese der Duftwahrnehmung bereits auf der Ebene des Bulbus olfactorius in einer sehr effizienten Weise beginnt, indem die K?rnerzellen ausschlie?lich gleichzeitig aktive Module miteinander verschalten und die Aktivit?t dieser Module synchronisieren.

Das Projekt wurde ma?geblich vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gef?rdert (F?rderkennzeichen 01GQ1104 und 01GQ1410A).

Originalpublikation:
Lage-Rupprecht, V., Zhou, L., Bianchini, G., Aghvami, S. S., Mueller, M., Rózsa, B., Sassoè-Pognetto, Egger, V. (2020). Presynaptic NMDARs cooperate with local spikes toward GABA release from the reciprocal olfactory bulb granule cell spine. eLife 2020;9:e63737. DOI:10.7554/eLife.63737