Nervenzellen mit Licht steuern

Bei einem epileptischen Anfall entladen sich gleichzeitig große Gruppen von Nervenzellen. Könnte man diese neuronale Synchronisation unterbinden, ließen sich wahrscheinlich auch die Anfälle verhindern. Wie es dazu kommt, dass die Neuronen plötzlich im Gleichschritt marschieren, ist aber noch weitgehend unbekannt. "Bislang war es zwar möglich, gezielt einzelne Nervenzellen zu stimulieren oder ihre Aktivität zu messen", sagt Professor Heinz Beck von der Klinik für Epileptologie der Universität Bonn. "Diese Methoden haben aber ihre Grenzen, wenn es um Netzwerke von vielen hundert Zellen geht."

Beck koordiniert ein internationales Projekt, das das Verständnis der Epilepsie revolutionieren könnte. Dazu fahren die beteiligten Wissenschaftler eine Doppelstrategie: Zum einen setzen sie auf Fluoreszenzfarbstoffe, mit denen sich das Verhalten hunderter Zellen zur selben Zeit sichtbar machen lässt. Andererseits wollen sie aber auch gezielt bestimmte Zellgruppen aktivieren.

Die elektrische Aktivität von Nervenzellen wird über so genannte Ionenkanäle gesteuert. Diese sitzen in der Membran, die die Zelle wie eine Haut umschließt. Wie Schleusentore können sie elektrisch geladene Teilchen entweder durchlassen oder blockieren. Die Zelle steuert über chemische Befehle, ob die Kanäle geöffnet oder geschlossen sind.

Inzwischen können Forscher Nervenzellen dazu bringen, modifizierte bakterielle Ionenkanäle herzustellen, die sich durch Licht steuern lassen. Bei Bestrahlung mit der passenden Lichtfarbe öffnen sich diese so genannten Opsine und generieren so ein elektrisches Signal. "Wir wollen diese Opsine vor allem einsetzen, um die Aktivität von hemmenden Neuronen gezielt zu steuern", sagt Beck. "Denn diese kontrollieren die neuronale Erregbarkeit und damit wohl auch die Synchronisierung von Nervenzellverbünden."

Die EU fördert das Projekt mit insgesamt 1,2 Millionen Euro. Zu den Partnern gehören neben dem Forschungszentrum Caesar Einrichtungen in Frankreich, Spanien und Israel.

MEDICA.de; Quelle: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn