Biologie1.066Aktualisiert 3. Okt. 20264 Seiten

Erregungsweiterleitung - Arten und Mechanismen einfach erklärt

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Aicha @aicha_4288
In deinem Nervensystem rasen ständig elektrische Signale mit unglaublicher Geschwindigkeit herum - aber wie genau funktioniert das eigentlich? Hier erfährst du alles über die beiden Arten, wie Nervenzellen ihre Botschaften weiterleiten: kontinuierlich und saltatorisch.
Erregungsweiterleitung – Seite 1

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Kontinuierliche Erregungsleitung - Schritt für Schritt

Stell dir vor, dein Axon ist wie eine Dominokette - jeder Abschnitt löst den nächsten aus! Bei marklosen Axonen sind die spannungsgesteuerten Ionenkanäle gleichmäßig über die ganze Membran verteilt.

Am Axonhügel startet alles: Wird der Schwellenwert erreicht, öffnen sich die Na⁺-Kanäle und ein Aktionspotenzial entsteht. Die Membran wird innen kurzzeitig positiv geladen - das ist die Depolarisation.

Der Na⁺-Strom breitet sich aus und aktiviert die Nachbarkanäle. Nach 1 ms schließen sich die Na⁺-Kanäle wieder (werden refraktär) und K⁺-Kanäle öffnen sich für die Repolarisation. So wandert das Signal kontinuierlich weiter - aber nur in eine Richtung, weil die bereits durchlaufenen Bereiche noch in der Refraktärzeit sind.

Merke dir: Größerer Axondurchmesser = schnellere Leitung! Und markhaltige Axone sind grundsätzlich schneller als marklose.

Erregungsweiterleitung – Seite 2

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Saltatorische Erregungsleitung - Das Turbo-System

Hier wird's richtig clever! Bei markhaltigen Axonen mit Myelinscheide funktioniert die Erregungsleitung wie Inselhüpfen. Die Isolierschicht wird nur an den Ranvierschen Schnürringen unterbrochen - dort sitzen alle spannungsgesteuerten Ionenkanäle.

Das Aktionspotenzial kann dank der guten Isolation per Ladungsverschiebung (Waggon-Effekt) schnell von Schnürring zu Schnürring "springen". Der Schwellenwert wird viel schneller erreicht als ohne Myelinscheide.

Die Erregung scheint buchstäblich zu hüpfen - daher der Name "saltatorisch" (von lateinisch "saltare" = springen). Das ist deutlich energiesparender und schneller als die kontinuierliche Variante.

Fakt: Saltatorische Leitung kann über 100 m/s erreichen - kontinuierliche schafft maximal 30 m/s!

Erregungsweiterleitung – Seite 3

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Kontinuierliche Erregungsleitung im Detail

So läuft der komplette Prozess ab: Trifft ein Reiz am Axonhügel ein und ist stark genug, wird das Schwellenpotenzial erreicht. Die Na⁺-Kanäle öffnen sich und das negative Membranpotenzial wird positiv.

Durch den Ladungsunterschied zwischen erregtem und unerregtem Bereich entstehen Ionenströme axonabwärts. Der benachbarte Membranabschnitt beginnt zu depolarisieren - erreicht er das Schwellenpotenzial, entsteht dort ein neues Aktionspotenzial.

Nach jedem AP folgt die Refraktärzeit: K⁺-Ionen strömen raus und für kurze Zeit ist kein neues AP möglich. Diese absolute Refraktärphase sorgt dafür, dass sich die Erregung nur in eine Richtung ausbreitet.

Vergleich: Kontinuierliche Leitung = wie eine brennende Zündschnur, saltatorische = wie Sprungbrett-Hopping!

Erregungsweiterleitung – Seite 4

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Saltatorische Erregungsleitung - Der Mechanismus

Bei markhaltigen Axonen ist die Myelinscheide alle 0,5-2 mm unterbrochen. Nur an diesen Ranvierschen Schnürringen sitzen die spannungsgesteuerten Ionenkanäle - ein geniales System!

So funktioniert das Springen: Das AP bewirkt eine Depolarisation, wodurch innen positive Ladungen überwiegen. Diese positiven Ionen verlagern sich zum nächsten Schnürring, während negative Ionen weggedrängt werden.

Durch diese Ladungsverschiebung entsteht am nächsten Schnürring ein positiver Ladungsüberschuss innen und negative Ladungen überwiegen außen. Die entstehenden Ausgleichsströme depolarisieren den Bereich und öffnen die Ionenkanäle - ein neues AP entsteht!

Effizienz-Boost: Saltatorische Leitung ist nicht nur schneller, sondern auch energiesparender, da nur an den Schnürringen Ionen ausgetauscht werden müssen!

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