Blick in die Nanophysiologie des Hörens

Göttinger Forscher widerlegen Theorie zur Informationsweiterleitung in Ohr-Haarzellen

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Autor der Studie: Prof. Dr.Tobias Moser.

Göttingen. Göttinger Wissenschaftler sind dem Verständnis, wie der Mensch hört und wie das Ohr Schaden nimmt, einen wichtigen Schritt nähergekommen.

Sie konnten nachweisen, dass bei der Umwandlung akustischer Information in ein Nervensignal an der Haarzellsynapse im Innenohr überwiegend einzelne synaptische Vesikel freigesetzt werden. Eine bahnbrechende Beobachtung, denn bisher waren andere Forscher seit zwei Jahrzehnten davon ausgegangen, dass dabei mindestens sechs Vesikel beteiligt waren.

Die Information über den Schall wird mittels Freisetzung von Bläschen (synaptischen Vesikeln) weitergegeben, die mit Botenstoffen gefüllt sind.

Autor der Studie: Dr. ChadGrabner.

„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 der Seniorautor der Veröffentlichung, Prof. Dr. Tobias Moser, Direktor des Instituts für Auditorische Neurowissenschaften an der Universitätsmedizin Göttingen (UMG). „Die Studie zeigt auch, wie die Nanophysiologie die Analyse von kleinsten Funktionseinheiten von Zellen ermöglicht und so zu fundamentalen Einsichten in das Nervensystem beiträgt.“

Diese hohe Effizienz hat aber nach Einschätzung der Forscher auch ihren Preis: Zu lauter Schall kann diese empfindliche Zelle durch Glutamat-Übererregung unwiederbringlich schädigen.

Nun mussten nach Aussage der Forscher, weitere Untersuchungen her, um den nun vorhandenen wissenschaftlichen Dissens aufzuklären. Dabei halfen auch Messmethoden, die am MPI für biophysikalische Chemie von Nobelpreisträger Prof. Erwin Neher und Prof. Manfred Lindau entwickelt wurden. Für die Anwendung auf die Haarzellsynapse mussten sie diesen Messaufbau aufwendig optimieren. Es gelang ihnen, durch elektrische Vermessung der Membranoberfläche nachzuweisen, dass sich diese tatsächlich durch die Verschmelzung einzelner synaptischer Vesikel mit der Zellmembran vergrößert. Bisher war mit Kapazitätsmessungen von der gesamten Haarzelle nur die Verschmelzung hunderter solcher Vesikel nachweisbar. „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.“

Die Forschungsergebnisse der Untersuchungen unter Leitung von Moser und Dr. Chad Grabner in der Forschungsgruppe „Synaptische Nanophysiologie“ am MPI für biophysikalische Chemie wurden im November in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht. (umg/tko)

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