Neurotransmitter und synaptische Übertragung

In diesem Abschnitt werden die Rolle von Neurotransmittern bei der synaptischen Übertragung sowie die verschiedenen Arten von Synapsen und deren Funktionsweise behandelt.

Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die in den meisten Neuronen vorhanden sind. Sie können entweder erregend oder hemmend wirken.

Vocabulary: Erregende Neurotransmitter wie Glutamat und Acetylcholin führen zu einer Depolarisation der postsynaptischen Membran, während hemmende Neurotransmitter wie GABA und Glycin eine Hyperpolarisation bewirken.

An Synapsen gibt es verschiedene Verrechnungsmöglichkeiten von erregenden (EPSP) und hemmenden (IPSP) postsynaptischen Potenzialen. Die Summe dieser Potenziale entscheidet darüber, ob ein Aktionspotenzial am Axonhügel ausgelöst wird.

Highlight: Die Erregungsübertragung an der Synapse ist ein komplexer Prozess, der durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden kann, einschließlich Synapsengifte.

Synapsengifte können die Übertragung an Synapsen auf verschiedene Weise beeinflussen:

1. Verhinderung der Freisetzung des Transmitters (z.B. Botox)
2. Hemmung von Enzymen, die Neurotransmitter spalten (z.B. Sarin oder E605)
3. Konkurrenz mit Neurotransmittern am Rezeptor (z.B. Curare)

Example: Das Gift der Schwarzen Witwe (Latrotoxin) wirkt an der Synapse, indem es die massive Freisetzung von Neurotransmittern verursacht.

Die neuromuskuläre Synapse, auch als motorische Endplatte bekannt, ist eine spezielle chemische Synapse, die die elektrische Erregung von einer Nervenzelle auf eine Muskelfaser überträgt.

Homöostase und Zusammenwirken von Nerven- und Hormonsystem

Dieser Abschnitt behandelt die Homöostase und das Zusammenspiel von Nerven- und Hormonsystem bei der Aufrechterhaltung des inneren Gleichgewichts des Körpers.

Definition: Homöostase bezeichnet die Konstanthaltung des inneren Milieus eines Körpers durch Regulationsprozesse trotz äußerer Veränderungen.

Hormone sind Wirk- bzw. Botenstoffe, die in Hormondrüsen gebildet werden und eine lang andauernde, spezifische Wirkung haben. Das Nervensystem ermöglicht dagegen schnelle Reaktionen.

Highlight: Das Zusammenwirken von Nerven- und Hormonsystem ist essentiell für die effektive Steuerung des inneren Milieus des Körpers.

Das autonome Nervensystem spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation:

• Der Sympathikus bereitet den Körper auf "Flucht oder Kampf" vor (z.B. erhöht Noradrenalin die Herzschlagfrequenz)
• Der Parasympathikus stellt den Körper auf "Ruhe" ein (z.B. wirkt Acetylcholin als Neurotransmitter)

Example: Das autonome Nervensystem regelt die Versorgung mit Glucose über Hormone wie Insulin und Glucagon.

Drogen sind körperfremde Substanzen mit psychoaktiven Wirkungen, die das Nervensystem beeinflussen. Sie wirken oft ähnlich wie körpereigene Neurotransmitter.

Example: Ecstasy beeinflusst den Serotoninhaushalt, indem es die Wiederaufnahme von Serotonin in die präsynaptische Zelle hemmt.

Der Hypothalamus fungiert als Bindeglied zwischen Hormon- und Nervensystem und wirkt zusammen mit der Hypophyse. Während das Nervensystem schnell und gezielt die Aktivität von Organen und Geweben über Aktionspotenziale verändert, wirken hormonelle Signale langsamer, aber länger anhaltend auf den gesamten Organismus.

Bioelektrizität und Signalübertragung im Nervensystem

Dieses Kapitel befasst sich mit den grundlegenden Prozessen der Bioelektrizität und Signalübertragung im Nervensystem. Es werden wichtige Konzepte wie das Membranpotenzial, Aktionspotenziale und die synaptische Übertragung erläutert.

Definition: Bioelektrizität bezeichnet elektrische Vorgänge in lebenden Organismen.

Das Ruhepotenzial, auch als Membranpotenzial bekannt, liegt bei einer nicht erregten Nervenzelle bei etwa -70 mV. Dieses Potenzial ist essentiell für die Reizbarkeit der Zelle und wird durch ATP-abhängige Prozesse aufrechterhalten.

Highlight: Das Membranpotenzial ist die Grundlage für die Erregbarkeit von Nervenzellen und damit für die Signalübertragung im Nervensystem.

Ein Aktionspotenzial ist eine kurzzeitige Umpolung des Membranpotenzials auf etwa +30 mV. Es wird durch einen überschwelligen Reiz ausgelöst und folgt dem Alles-oder-Nichts-Prinzip.

Die Erregungsweiterleitung erfolgt entlang des Axons einer Nervenzelle. An der Synapse, dem Kontaktpunkt zwischen zwei Nervenzellen, findet die Erregungsübertragung statt.

Example: Bei der Erregungsübertragung an einer chemischen Synapse öffnen sich zunächst spannungsabhängige Calciumkanäle in der präsynaptischen Membran. Der Calciumeinstrom führt zur Freisetzung von Neurotransmittern, die dann an Rezeptoren der postsynaptischen Membran binden und dort eine Reaktion auslösen.

Der Verlauf eines Aktionspotenzials lässt sich in mehrere Phasen unterteilen, einschließlich der Depolarisation, Repolarisation und Refraktärphase.