Göttingen. Dr. Chad Grabner vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie und Prof. Tobias Moser (Universitätsmedizin Göttingen) sei „ein wichtiger Schritt“ gelungen.

Die Sinnesforscher Grabner und Moser haben das elementare Datenpaket der Informationsübertragung im Innenohr mittels höchstauflösender Elektrophysiologie entschlüsselt. Sie "weisen damit einzigartige Effizienz beim Hören nach", so UMG-Pressesprecher Stefan Weller. Die Forschungsergebnisse der Untersuchungen unter der Leitung von Moser, Direktor des Instituts für Auditorische Neurowissenschaften an der Universitätsmedizin Göttingen und Sprecher des Sonderforschungsbereichs 889 "Zelluläre Mechanismen Sensorischer Verarbeitung", und Dr. Chad Grabner (Forschungsgruppe "Synaptische Nanophysiologie" am MPI) wurden im November in der renommierten Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

Die Umwandlung von akustischer Information in ein Nervensignal erfolgt an speziellen Kontaktstellen (den sogenannten Bandsynapsen) zwischen Haarsinneszellen und Hörnervenzellen im Innenohr, teilt Weller mit. Dort werde Information über den Schall mittels Freisetzung von Bläschen (synaptischen Vesikeln) weitergegeben, die mit Botenstoffen gefüllt sind. „Anders als bisher von Hörforschern angenommen, konnten die Göttinger Sinnesforscher nun nachweisen, dass bei der Umwandlung von akustischer Information in ein Nervensignal an der Haarzellsynapse im Innenohr überwiegend einzelne synaptische Vesikel freigesetzt werden.“ Damit sei das elementare Datenpaket der hoch spezialisierten Haarzellsynapse grundsätzlich vergleichbar mit dem anderer Synapsen des Nervensystem.

Die neuen Ergebnisse der Wissenschaftler deuten gleichzeitig auf eine einzigartige Effizienz des Hörvorgangs hin: Denn die Erkenntnisse legen nahe, dass es an der Haarzellsynapse bei moderatem Schall sogar ausreicht, nur ein einzelnes, mit dem Botenstoff Glutamat gefülltes synaptisches Vesikel freizusetzen, um in der Hörnervenzelle einen Nervenimpuls auszulösen. Bislang galt über zwei Jahrzehnte hinweg die Annahme, dass jedes Freisetzungsereignis im Mittel sechs synaptische Vesikel umfasst, die gleichzeitig mit der Zellmembran verschmelzen .

„Es war sehr aufwendig, die Messempfindlichkeit auf das erforderliche Niveau zu bringen, aber es hat sich gelohnt“, sagt Dr. Chad Grabner, Erstautor der Studie. „Die Ergebnisse legen die statisch-unabhängige Freisetzung einzelner synaptischer Vesikel an der Synapse nahe und brechen so mit dem aktuellen Dogma.“

„Das Hochleistungssystem der Haarzellsynapse ist auf Effizienz getrimmt. Die Möglichkeit, dass ein einzelnes von der Haarzelle freigesetztes synaptisches Vesikel ausreicht, einen Nervenimpuls in der Hörnervenzelle auszulösen, ist faszinierend. Eine solche Effizienz ist unseres Wissens nach bislang einzigartig in der Natur“, sagt Seniorautor Prof. Dr. Tobias Moser, Max Planck Fellow und designierter Sprecher des Göttinger Exzellenzclusters „Multiscale Bioimaging: From Molecular Machines to Networks of Excitable Cells (MBExC)“. „Die Studie zeigt auch, wie die Nanophysiologie die Analyse von kleinsten Funktionseinheiten von Zellen ermöglicht und so zu fundamentalen Einsichten in das Nervensystem beiträgt. Somit ist sie paradigmatisch für das geplante MBExC.“

Von Stefan Kirchhoff / r