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Aus den Neuronen (auch Nervenzellen) setzt sich neben den Gliazellen das Nervensystem zusammen, sie ermöglichen die elektrische Informationsübermittlung und Verarbeitung im Gehirn.

GliederungBearbeiten

Haupzellkörper der Nervenzelle wird Soma (auch Perikaryon) genannt und beinhaltet u.a. den Zellkern und nissischen Schollen. Nach außen hin besitzen Neuronen zahlreiche kurze Fortsätze, sogenannte Dendriten, und einen oft sehr langen Fortsatz, das Axon oder Neurit.

Die Axone besitzen bei höhren Tieren eine Isolierschicht, genannt Markscheide, welche sich aus den Gliazellen (auch Schwannsche Zellen) bilden und eine wichtige Rolle bei der Übertragung von elektrischen Pulsen spielen. Diese Isolierschicht, auch Myelin, wird etwa im Millimeterabstand von Ranvierschen Schürringen unterbrochen, an denen das Axon Kontakt zur umgebenden Gewebeflüssigkeit hat.

Erzeugung von Elektrischen PulsenBearbeiten

Im Normalzustand ist die Innenseite der Nervenzellmembran, im Verhältnis zur Außenseite, elektrisch negativ geladen, wodurch eine Spannung, das sogenannte Ruhepotential (RP), von 60-80 mV besteht. Dieses Ruhepotential wird durch die halbdurchlässige (semiperable) Zellmembran erreicht, welche nur bestimmte Ionen (geladene Teilchen) in das Zellinnere gelangen lässt. Dies geschieht an spezielle Poren der Zellmembran (integrale Proteine). Im weiteren existieren auf den Zellmembranen sog. Ionenpumpen, welche Na+ Ionen aus dem Zellinneren und K+ Ionen in das Zellinnere befördern. Innerhalb des Neurons überwiegen K+ Ionen, außerhalb Na+ und Cl- Ionen.

Wird die Nervenzellmembran von außen angeregt, verändern sich die Eigenschaft der Poren und Na+ Ionen können in das Zellinnere strömen. Hierdurch entsteht lokal ein Spannungsunterschied. Überschreitet der lokale Spannungsunterschied ein bestimmtes Maß, dann beeinflusst er auch die benachbarten Poren der Zellmembran, so dass sich die Veränderung über die gesamte Zellmembran fortpflanzt (Alles-oder-Nichts-Reaktion). Die Spannung an der Zellmembran kehrt sich innerhalb von 0,5 msec um und es entsteht ein Aktionspotential (AP) von 20-30 mV. Das Aktionspotential wiederum bewirkt eine Veränderung für die K+-Poren, welche nun K+ aus der Zelle hinaus befördern, wodurch sich das Ruhepotential nach 1 msec wieder einstellt (Refraktärphase). Durch Diffusion und die Ionenpumpen wird nun die Ursprüngliche Ionenverteilung wiederhergestellt.

Die Ionenpumpen sind Trägermoleküle, welche sich im inneren der Zelle an Na+ binden, nach außen diffundieren, dort das Na+ abgeben und so umgewandelt werden, das sie nun an K+ binden können. Diese neue Verbindung diffundiert wieder in die Zelle, gibt das K+ ab und wird in seinen ursprünglichen Zustand umgewandelt.

Die Axone können nur an den Ranvierschen Schnürringen Ionen austauschen, da sie ansonsten durch die Glialzellen umhüllt sind. Baut sich an einem Schnürring ein Aktionspotential auf, so fließt ein Strom durch die Zellflüssigkeit des Axons und löst so die Einstellung eines Aktionspotentials am nächsten Schnürring aus (saltatorische Erregungsleitung). Der Vorteil dieser Impulsleitung besteht vermutlich darin, das die energieaufwändigen Ionenpumpen nur an den Schnürringen zum Einsatz kommen müssen und sich die Geschwindigkeit der Impulsleitung deutlich erhöht.

Festzuhalten bleibt, das der von dem Axon übertragene Impuls immer gleich groß ist. Intensität eines Signals kann also nur durch Variation der Häufigkeit (Frequenz) von Impulsen übermittelt werden.

Elektrische Wechselwirkung der NervenzellenBearbeiten

Untereinander sind die Neuronen mit Synapsen verknüpft.

Bei chemischen Synapsen liegt eine klare Sender-Empfänger Beziehung zwischen den Neuronen vor. Das Axon der sendenden Nervenzelle verzweigt sich zu mehr Synapsenendknöpfchen die auf anderen empfangenden Neuronen nahe, getrennt durch den synaptischen Spalt, anliegen. Kommt ein Puls durch das Axon schütten die Synapsenendknöpfchen einen Neurotransmitter aus, der eine Öffnung von Ionenkanälen bei der empfangenden Nervenzelle bewirkt. Ist die sendende Zelle excitatorisch bewirkt der zugehörige Neurotransmitter eine Verringerung des Ruhepotentials der empfangenden Zelle (Na+ tritt verstärkt in die Zelle ein). Ist die sendende Zelle hingegen inihibitorisch, so wird das Ruhepotential vertieft (K+ tritt verstärkt ein). Treffen genug excitatorische Signale auf einem Neuron ein ohne von inhibitorischen Signalen neutralisiert zu werden, so beginnt die empfangene Nervenzelle selbst über sein Axon zu feuern.

An einem Neuron liegen etwa 1000 Synapsen an.

Synaptische Plastizität - LernenBearbeiten

Die Potential-Änderung, die eine aktivierte Synapse an der Membran eines empfangenden Neurons bewirken kann, ist variabel und es wird vermutet das die Variation dieser Übertragungsstärke wesentlich zum Lernen beiträgt. Die Änderbarkeit dieser Übertragungsstärke wird als Synaptische Plastizität bezeichnet und ist Teil der Neuronalen Plasizität.

siehe auchBearbeiten

QuelleBearbeiten

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