Die Nervenzelle: Aufbau und Funktion

Die Nervenzelle (Neuron) ist die grundlegende funktionelle Einheit des Nervensystems. Der Aufbau der Nervenzelle besteht aus verschiedenen spezialisierten Strukturen, die jeweils wichtige Funktionen erfüllen. Der Zellkörper (Soma) enthält den Zellkern der Nervenzelle, der die genetische Information trägt und die Proteinsynthese steuert. Die Dendriten sind verzweigte Fortsätze, die Signale von anderen Neuronen empfangen und zum Soma weiterleiten.

Das Axon der Nervenzelle ist ein langer Fortsatz, der die elektrischen Signale vom Soma zu den Endknöpfchen leitet. Die Schwann'schen Zellen umhüllen das Axon mit Myelin, was für die saltatorische Erregungsleitung essentiell ist. An den Ranvier'schen Schnürringen ist das Axon nicht myelinisiert, wodurch die Signalweiterleitung beschleunigt wird.

Die sensorischen Nervenzellen sind spezialisierte Neuronen, die Umweltreize aufnehmen und in elektrische Signale umwandeln. Die Synapsen am Ende des Axons ermöglichen die Informationsübertragung zwischen Neuronen durch Neurotransmitter.

Definition: Die Neuron Funktion umfasst die Aufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung von Informationen in Form elektrischer und chemischer Signale.

Die Entstehung und Weiterleitung des Aktionspotentials

Das Aktionspotential ist ein fundamentaler Prozess in der Nervenzelle Funktion. Der Ablauf lässt sich in drei Hauptphasen unterteilen: Depolarisation, Repolarisation und Hyperpolarisation.

Die Depolarisation beginnt, wenn durch einen Reiz spannungsabhängige Natriumkanäle geöffnet werden. Der massive Natrium-Einstrom führt zu einer positiven Rückkopplung, wodurch das Membranpotential auf +30mV ansteigt. Die Natrium-Kalium-Pumpe spielt hierbei eine entscheidende Rolle.

Definition: Die Refraktärzeit ist eine 1-2ms lange Phase nach einem Aktionspotential, in der kein neues Aktionspotential ausgelöst werden kann, da sich die Natriumkanäle in einem inaktiven Zustand befinden.

Bei der Repolarisation öffnen sich zeitlich verzögert Kaliumkanäle, wodurch K+-Ionen ausströmen. Gleichzeitig sinkt die Natrium-Permeabilität. In der Hyperpolarisationsphase sinkt das Membranpotential kurzzeitig unter das Ruhepotential, bevor es durch die Natrium-Kalium-Pumpe Funktion wieder normalisiert wird.

Erregungsleitung im Nervensystem

Die sensorische Nervenzelle leitet Aktionspotentiale vom Axonhügel zu den Endknöpfchen. Es gibt zwei Arten der Erregungsleitung: die kontinuierliche und die saltatorische.

Bei der kontinuierlichen Erregungsleitung breitet sich das Aktionspotential ohne Unterbrechung aus. Positive Ionen strömen ein und erzeugen Ausgleichsströme, die zur Depolarisation benachbarter Membranbereiche führen.

Highlight: Die saltatorische Erregungsleitung ist energiesparender und schneller als die kontinuierliche Erregungsleitung, da Aktionspotentiale nur an den Ranvierschen Schnürringen entstehen.

Die Funktion Axon Nervenzelle wird durch die Myelinscheiden optimiert, die als elektrische Isolatoren wirken. Dies ermöglicht eine effizientere Signalübertragung mit geringerem Energieverbrauch.

Ionenkanäle und Signalübertragung

Die Signalübertragung in Neuronen wird durch verschiedene Ionenkanäle ermöglicht. Diese integralen Membranproteine regulieren den Transport von Ionen durch die Zellmembran.

Definition: Spannungsabhängige Ionenkanäle reagieren auf Änderungen des Membranpotentials und sind essentiell für die Entstehung von Aktionspotentialen.

Die Ionenverteilung Ruhepotential wird durch das Zusammenspiel verschiedener Kanaltypen aufrechterhalten. Besonders wichtig sind dabei die Natrium-, Kalium-, Chlorid- und Calciumkanäle sowie ligandengesteuerte Kanäle wie der nikotinische Acetylcholin-Rezeptor.