Dales Prinzip: was es ist und was es über Neuronen aussagt

Dales Prinzip ist eine allgemeine Regel die besagt, dass ein Neuron an allen seinen synaptischen Verbindungen denselben Neurotransmitter oder dieselbe Gruppe von Neurotransmittern freisetzt. Aber was ist daran wahr? Hat die aktuelle Neurowissenschaft dieses Prinzip teilweise oder vollständig widerlegt?

In diesem Artikel erklären wir, was das Dale-Prinzip ist und was seine aktuelle Gültigkeit hat, woraus das Koübertragungsphänomen besteht und ein Beispiel dafür.

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Was ist Dales Prinzip?

Dalesches Prinzip oder Dalesches Gesetz, benannt nach dem englischen Physiologen Henry H. Dale, der 1936 für seine Erkenntnisse über die Übertragung von Nervenimpulsen mit dem Nobelpreis für Physiologie und Medizin ausgezeichnet wurde, stellt dies fest Ein Neuron setzt an allen seinen synaptischen Verbindungen denselben Neurotransmitter (oder eine Gruppe von Neurotransmittern) frei.

Dieses Prinzip wurde zunächst mit einer gewissen Mehrdeutigkeit postuliert; Einige Wissenschaftler, darunter John C. Eccles interpretierte es wie folgt: „Neuronen setzen an allen ihren Synapsen dieselbe Gruppe von Neurotransmittern frei“; während andere die ursprüngliche Aussage anders interpretierten: "Neuronen setzen an all ihren Synapsen nur einen Neurotransmitter frei."

Wie man sehen kann, scheint es zwei Versionen von Dales Prinzip zu geben, die etwas Ähnliches aussagen, aber mit Nuancen. Damals waren nur zwei Neurotransmitter bekannt: Acetylcholin und das Noradrenalin (was damals als Adrenalin galt); und die Möglichkeit, dass ein Neuron mehr als eines an einer einzigen Synapse freisetzt, wurde überhaupt nicht in Betracht gezogen.

Die daraus resultierende Mehrdeutigkeit von Dales ursprünglicher Hypothese führte zu einiger Verwirrung darüber, was das postulierte Prinzip bedeutete. Kurz gesagt, es wurde falsch interpretiert, da angenommen wurde, dass es die Möglichkeit leugnet, dass ein Neuron mehr als einen Neurotransmitter freisetzen könnte.

Derzeit konnte jedoch nachgewiesen werden, dass das Prinzip von Dale, also die Hypothese, dass ein Neuron in allen seinen Synapsen nur einen Neurotransmitter ausschüttet, falsch ist. Es ist etabliert die wissenschaftliche Tatsache, dass viele Neuronen mehr als einen chemischen Botenstoff freisetzen, ein Phänomen namens Cotransmission, über das wir als nächstes sprechen werden.

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Das Phänomen der Cotransmission

Seit vielen Jahren unterliegt das Verständnis der wissenschaftlichen Gemeinschaft der Mechanismen der Neurotransmission zu Dales Gesetz oder Prinzip, das, wie wir kommentiert haben, postuliert, dass das Konzept, dass ein Neuron nur ein Neuron freisetzt Neurotransmitter. Ab den 1970er Jahren entstanden jedoch neue Denk- und Forschungsrichtungen, die diese Ideen in Frage stellten.

Das Konzept der Cotransmission wurde Mitte der 70er Jahre unter anderem von Geoffrey Burnstock verwendet. Dieses Konzept führt die Idee ein, dass einzelne Neuronen sowohl im Zentralnervensystem als auch im peripher, enthalten und können eine große Menge und Vielfalt von Substanzen freisetzen, die in der Lage sind, Zellen zu beeinflussen Ziel.

Somit impliziert Cotransmission die Freisetzung verschiedener Arten von Neurotransmittern, Neuromodulatoren und Substanzen aus einem einzelnen Neuron, wodurch komplexere Wirkungen auf postsynaptische Rezeptoren ausgeübt werden können und auf diese Weise eine komplexere Kommunikation als bei der normalen Übertragung erzeugt wird.

Heute wissen wir, dass es entgegen dem Prinzip von Dale nicht ungewöhnlich ist, dass Neuronen Neurotransmitter in Gesellschaft anderer Substanzen ausschütten. (Cotransmitter), wie ATP (Energiequelle und wichtiger Neurotransmitter des Nervensystems), Stickstoffmonoxid oder Neuropeptide (winzige Proteine ​​der schnelle Reaktion).

Es gibt mehrere Beispiele für neuronale Cotransmission. Im sympathischen Nervensystem wird ATP zusammen mit Norepinephrin freigesetzt., und beide Neurotransmitter üben ihre Wirkung aus, indem sie bestimmte Rezeptoren aktivieren, die schließlich in glatten Muskelzellen exprimiert werden. Auf diese Weise ist ATP an der Kontraktion dieser Muskeln beteiligt.

In den parasympathischen Nerven finden wir auch Beispiele für Cotransmission. Acetylcholin, vasoaktives intestinales Polypeptid (VIP), ATP und Stickoxid sind Cotransmitter, die von dieser Art von Nerven synthetisiert und freigesetzt werden. Zum Beispiel wirkt Stickoxid als Hauptmediator der neurogenen Vasodilatation in Blutgefäßen. Gehirnzellen, während VIP eine wesentliche Rolle bei der neurogenen Vasodilatation in der Pankreas.

Untersuchung von Koübertragungsmechanismen: Aplysia

Sobald das Prinzip von Dale überwunden ist, wird die Untersuchung des Einflusses der Cotransmission auf die Aktivität eines neuronalen Schaltkreises durchgeführt wurde in den Systemen wirbelloser Tiere, wie dem von Aplysia, detailliert analysiert. Durch die Verwendung elektrophysiologischer Techniken wurden die Funktionen von Cotransmittern in physiologisch identifizierten Neuronen in wohldefinierten neuronalen Schaltkreisen identifiziert und bestimmt.

Der Aplysia-Fütterungskreislauf hat wichtige Einblicke in die Rolle geliefert Funktion der Cotransmission, und wie Cotransmitter wie kardioaktives Peptid und Myomodulin sind in der Lage, Muskelkontraktionen zu modulieren ausgelöst durch einen anderen Neurotransmitter wie Acetylcholin, das von Motoneuronen auf den Muskeln freigesetzt wird, die für die Steuerung des Fressverhaltens des Tieres verantwortlich sind.

Aplysia kann zwei antagonistische Fressverhalten hervorrufen, nämlich: Ingestion und Egestion. Wiederholte Stimulation des CBI-2-Interneurons würde einen zentralen Mustergenerator von aktivieren Fütterung in das bukkale Ganglion, um auf diese Weise nach und nach motorische Verdauungsprogramme zu produzieren Essen.

Die Egestion würde durch wiederholte Stimulation des Ösophagusnervs aktiviert, was a kurzfristige Potenzierung der synaptischen Übertragung zwischen dem B20-Interneuron und dem Motoneuron B8. B20 hätte Neurotransmitter wie GABA und Dopamin als Cotransmitter.

Dopamin würde in diesem Fall als schneller Erregungstransmitter wirken, indem es eine Wirkung auf einen 5-HT3 ähnlichen Rezeptor ausübt. Das Gaba seinerseits hätte keine direkte Wirkung auf diese Synapsen, aber es könnte sie potenzieren dopaminerge Antworten, indem sie auf den GABA b -Rezeptor einwirken und anschließend die Proteinkinase aktivieren C.

Letzteres ist ein Beispiel, bei dem ein „herkömmlicher“ Transmitter (wie GABA) eine modulierende Wirkung hervorrufen würde und der „modulatorische“ Transmitter (Dopamin) eine konventionelle Wirkung ausüben würde. Dieser Effekt von GABA wird als Beispiel für eine intrinsische Modulation durch einen Cotransmitter angesehen, da er den Schaltkreis moduliert, zu dem er gehört.

Bibliographische Referenzen:

• Burnstock, G. (1976). Setzen manche Nervenzellen mehr als einen Transmitter frei? Neurowissenschaften, 1(4), 239-248.
• Osborn, N. NEIN. (1979). Ist Dales Prinzip gültig? Trends in den Neurowissenschaften, 2, 73-75.
• Strata, P. & Harvey, R. (1999). Dales Prinzip. Brain Research Bulletin, 50(5-6), 349-350.
• Vilim, F. S., Cropper, E. C., Preis, D. A., Kupfermann, I., & Weiss, K. R. (1996). Freisetzung von Peptid-Cotransmittern in Aplysia: Regulation und funktionelle Implikationen. Journal of Neuroscience, 16(24), 8105-8114.