Eine der größten Herausforderungen für das zentrale Nervensystem ist, schnell zu reagieren. Um Informationen über lange Strecken im Körper zu übermitteln, setzt die Natur auf elektrische Signalübertragung. Bei der Interaktion zwischen den Milliarden Nervenzellen im Gehirn kommt aber Chemie ins Spiel.
Entscheidend für diese Art der Informationsübertragung sind spezielle Eiweißmoleküle, die Rezeptoren. Die Rezeptoren sitzen in speziellen Stellen in der Außenhaut der Nervenzellen. An sie koppeln sich Botenstoffe an. Diese wurden zuvor von einer Nervenzelle an einer speziellen Kontaktstelle, einer Synapse, freigesetzt, um eine Information von einer Nervenzelle zur nächsten über einen kleinen Spalt hinweg zu übermitteln.
Die Zahl der Synapsen beläuft sich auf die schier unvorstellbare Zahl von 100 Billionen - jede einzelne Nervenzelle kann theoretisch mit bis zu 10 000 anderen kommunizieren.
Hirnforscher kennen inzwischen mehr als zwei Dutzend Botenstoffe, die sich an unterschiedliche Rezeptoren ankoppeln. Je nachdem, an welchen Rezeptor der Botenstoff andockt, wird die Nervenzelle erregt, gehemmt oder in ihrem Wachstum beeinflußt.
Kompliziert wird die Kommunikation der Nervenzellen auch dadurch, daß ein und derselbe Rezeptortyp in Hirnregionen, die nur millimeterweit auseinander liegen, unterschiedliche Reaktionen bewirkt - und das, obwohl der gleiche Botenstoff andockt.
Um die Kommunikation der Zellen zu verstehen, müssen die Hirnforscher die unterschiedlichen Rezeptortypen im Gehirn zunächst aufspüren und charakterisieren. Dafür setzen sie radioaktiv markierte Botenstoffe ein, die nur an einen speziellen Rezeptortyp andocken können. Diese Botenstoffe werden den Patienten in die Venen gespritzt. Mit Hilfe des PET kann beobachtet werden, wo im Gehirn sich die radioaktiv markierten Moleküle anreichern, also besonders viele der gesuchten Rezeptoren sind. Diese Beobachtung ist ein Hinweis auf die Aufgabe, die eine Region oder ein Netzwerk im Gehirn erfüllt.
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