Neurotransmitter

Was sind Neurotransmitter?

Im Gehirn gibt es ungefähr 86 Milliarden Neuronen. Alle diese Neuronen bilden ein kompliziertes Netzwerk von Verbindungen und Pfaden, aus denen unser Verhalten, unsere Gedanken, Erinnerungen, Bewegungen, Sprache usw. bestehen. Die Art und Weise, wie diese Neuronen diese Verbindungen bilden, erfolgt über eine sogenannte "Synapse", den Punkt, an dem das elektrische (elektrische Synapse) oder chemische (chemische Synapse) Signal von einer Zelle zur anderen übertragen wird.

Elektrische Signale werden übertragen, wenn die beiden beteiligten Zellen durch winzige Löcher physikalisch verbunden sind, durch die die Nervenimpulse übertragen werden. Diese Signale sind schneller als die vom chemischen Typ. Sie sind jedoch auch weniger flexibel als ihre Gegenstücke.

Chemische Signale treten dagegen auf, wenn sich die beteiligten Zellen nicht physisch berühren. Stattdessen gibt es zwischen ihnen eine sehr enge Lücke in der Größenordnung von 0,02 Mikron, die von bestimmten Molekülen überbrückt werden muss. Die Moleküle, die für die Herstellung dieser Brücke verantwortlich sind, werden als Neurotransmitter bezeichnet.

Der erste entdeckte Neurotransmitter war Acetylcholin. Das Experiment, das zu seiner Entdeckung führte, wurde 1921 in einem Traum einem österreichischen Wissenschaftler namens Otto Lowei offenbart.

Wie funktioniert die chemische Synapse?

Eine chemische Synapse besteht aus einer Reihe von Komponenten. In erster Linie handelt es sich um ein präsynaptisches Neuron, von dem der Nervenimpuls gesendet wird, und ein postsynaptisches Neuron, bei dem der Nervenimpuls eintrifft.

Vesikel, die Neurotransmitter enthalten, befinden sich am Endknopf des Axons des präsynaptischen Neurons. Wenn ein chemisches Signal übertragen wird, werden die Neurotransmitter in den Vesikeln durch einen als Exocytose bezeichneten Prozess in die synaptische Lücke sekretiert. Während dieses Prozesses verschmelzen die Membranen der Vesikel mit denen des präsynaptischen Knopfes und setzen die Neurotransmitter in der Lücke frei.

Über die Lücke hinweg binden die gerade freigesetzten Neurotransmitter an Membranrezeptoren des postsynaptischen Neurons. Diese Membranrezeptoren sind große Proteine, die in der Zellmembran des postsynaptischen Neurons verankert sind. Sobald die Neurotransmitter an die Rezeptoren binden, lösen sie eine Kaskade von Ereignissen innerhalb der Zelle aus, die ihr inneres Verhalten verändern.

Neurotransmitter, die zur weiteren Ausbreitung des chemischen Signals durch die empfangende Zelle führen, werden als exzitatorische Neurotransmitter bezeichnet. Diejenigen, die die Wahrscheinlichkeit verringern, dass das empfangende Neuron das Signal verbreitet, werden als inhibitorische Neurotransmitter bezeichnet.

Die Bindung zwischen den Neurotransmittern und den Membranrezeptoren erfolgt ähnlich wie bei einem Schloss und einem Schlüssel. Damit die Bindung stattfinden kann, müssen das Schloss (Rezeptor) und der Schlüssel (Neurotransmitter) perfekt zusammenpassen. Ähnlich wie bei Schlössern und Schlüsseln kann ein einzelner Schlüssel (Neurotransmitter) möglicherweise eine Reihe verschiedener Schlösser (Rezeptoren) entsperren. Verschiedene Schlösser (Rezeptoren) können dagegen durch verschiedene Schlüssel (Neurotransmitter) entriegelt werden.

Wie viele verschiedene Arten von Neurotransmittern und Rezeptoren gibt es?

Bisher ist bekannt, dass über Hunderte verschiedener Rezeptoren und über 60 verschiedene Neurotransmitter existieren. Moleküle, die als Neurotransmitter angesehen werden, umfassen Aminosäuren wie Glutamat; Monoamine wie Serotonin; Peptide wie Opioidpeptide und andere Moleküle wie Acetylcholin oder lösliche Gase wie Stickstoffmonoxid (NO). Moleküle wie NO haben ihren eigenen Wirkmechanismus, bei dem das Gas einfach diffundiert und die Membran des empfangenden Neurons durchdringt.

Damit ein Molekül als Neurotransmitter betrachtet werden kann, muss es normalerweise eine Reihe verschiedener Kriterien erfüllen. Zum Beispiel muss es in einem Neuron produziert werden, es muss sich im Endknopf des Neurons befinden und es muss auch in die synaptische Lücke freigesetzt werden, wenn ein Aktionspotential die Zelle stimuliert. Darüber hinaus muss das freigesetzte Molekül einen Effekt auf das postsynaptische Neuron hervorrufen, und dieser Effekt muss durch externe Experimente nachgewiesen werden. Ein weiteres Kriterium ist, dass das Molekül nach der Signalübertragung schnell deaktiviert wird. Stickstoffmonoxid, das als Neurotransmitter angesehen werden kann, erfüllt jedoch nicht alle diese Kriterien, was zeigt, dass es immer einige Ausnahmen von jeder Regel gibt.

Was sind die wichtigsten Neurotransmitter?

Einige der bekanntesten Neurotransmitter sind Acetylcholin, Dopamin, GABA, Glutamat, Noradrenalin (auch Norepinephrin genannt) und Serotonin. Alle diese außer Acetylcholin gehören zur Familie der Amine oder Aminosäuren.

Die Wirkungen der verschiedenen Neurotransmitter können sehr unterschiedlich sein, je nachdem, wo sich der Rezeptor dafür befindet, um welche Art von Rezeptor es sich handelt und unter welchen Umständen er aktiviert wird. Im Folgenden können Sie einige dieser Effekte betrachten.

Acetylcholin

Es scheint, dass Acetylcholin neben vielen anderen Rollen eine wichtige Rolle beim Lernen und Gedächtnis spielt. Es könnte auch eine Rolle bei Emotionen, Stimmung und Wachsamkeit spielen. Die Neuronen, die diesen Neurotransmitter produzieren, sind über das gesamte Gehirn verteilt, und die Rezeptoren, die daran binden, sind die Muskarinrezeptoren und die Nikotinrezeptoren, derselbe Rezeptor, an den Nikotin bindet.

Dopamin

Dopamin ist der Hauptneurotransmitter für Vergnügen oder ein Gefühl der Belohnung. Wenn Sie sich durch etwas gut fühlen, wird wahrscheinlich Dopamin in ihrem Gehirn ausgeschüttet. Obwohl Dopamin für solch eine angenehme Emotion verantwortlich ist, hat es auch seinen eigenen Nachteil. Die meisten bekannten Suchtmittel, die heutzutage existieren, beeinflussen die Dopaminfreisetzung. Bisher ist bekannt, dass Dopamin an 5 verschiedene Rezeptoren (D1 bis D5) binden kann. Medikamente wie Kokain und Amphetamine sind indirekte oder direkte Agonisten von Dopamin.

GABA

GABA, Gamma-Aminobuttersäure mit vollem Namen, ist der Hauptverantwortliche für die Hemmung der Nervenaktivität. Der Hauptzweck dieses Neurotransmitters ist es, das Gehirn zu verlangsamen. GABA-Rezeptoren werden in zwei Typen unterteilt: GABA A-Rezeptoren und GABA B-Rezeptoren. Es ist nicht überraschend, dass Arzneimittel, die als GABA-Agonisten wirken, wie Alkohol oder Benzodiazepine, mit einer beruhigenden Wirkung verbunden sind.

Glutamat

Im Gegensatz zu GABA ist Glutamat der "Ein" -Schalter des Gehirns. Sein Hauptzweck ist es, das Neuron, das es empfängt, zu erregen, wodurch es wahrscheinlicher wird, dass ein solches Neuron seine eigene Mischung von Neurotransmittern freisetzt. Es gibt viele verschiedene Arten von Glutamatrezeptoren, einige davon sind NMDA, Kainate und AMPA. Ketamin ist ein NMDA-Rezeptor antagonist, was bedeutet, dass es irgendwie entgegengesetzte Wirkungen hervorruft wie Glutamat normalerweise.

Noradrenalin

Grundsätzlich besteht die Hauptaufgabe von Noradrenalin darin, den Körper auf eine Aktion vorzubereiten. Die Noradrenalinfreisetzung ist im Schlaf am niedrigsten und in Gefahrensituationen am höchsten. Noradrenalin bindet an die adrenergen Rezeptoren Alpha-1, Alpha-2, Beta-1 und Beta-3. Amphetamine und Methamphetamine interagieren mit Noradrenalinrezeptoren.

Serotonin

Serotonin ist wahrscheinlich einer der bekanntesten Neurotransmitter unter Psychonauten. Seine Hauptaufgabe im Gehirn besteht darin, den allgemeinen Stimmungszustand zu verbessern. Es gibt viele Rezeptoren, die mit diesem Neurotransmitter assoziiert sind und in sieben Familien unterteilt werden können. Aufgrund der Vielzahl verschiedener Rezeptoren, an die Serotonin binden kann, und der nachgeschalteten Effekte, die die Serotoninbindung hervorrufen kann, kann dieser Neurotransmitter Auswirkungen auf eine Vielzahl verschiedener Neurotransmitter in verschiedenen Teilen des Gehirns haben. Medikamente wie MDMA und LSD interagieren mit Serotoninrezeptoren.

Wo finde ich weitere Informationen?

Um mehr über das Gehirn zu erfahren, lesen Sie "Das Gehirn von oben nach unten". Eine Übersicht über alle verschiedenen Neurotransmitter finden Sie in dieser Liste. Eine Zusammenfassung der wichtigsten Neurotransmitter finden Sie in dieser Tabelle.