Aufbau und Funktion einer Nervenzelle

Eine Nervenzelle (Neuron) besteht aus drei Hauptteilen, die jeweils spezifische Funktionen erfüllen:

1. Dendriten: Diese baumartigen Verzweigungen nehmen Informationen auf.
2. Soma (Zellkörper): Hier findet die Informationsverarbeitung statt. Es enthält den Zellkern und wichtige Organellen wie Mitochondrien.
3. Axon: Diese lange Faser leitet die Erregung weiter. Sie ist von der Myelinscheide (Schwann'sche Zelle) umgeben, die durch Ranvier'sche Schnürringe unterbrochen wird.

Highlight: Die Erregung kann nur vom Zellkörper zum Endknöpfchen weitergeleitet werden, nicht umgekehrt.

Das Axon endet in Endknöpfchen, die Synapsen mit anderen Nervenzellen bilden. Hier findet die Informationsübertragung statt.

Vocabulary: Ein Nerv ist ein Bündel von Nervenfasern, umgeben von Bindegewebe und durchzogen von Blutgefäßen.

Das Ruhepotential ist der normale Zustand einer lebenden Nervenzelle. Es entsteht durch die unterschiedliche Verteilung von Ionen innerhalb und außerhalb der Zelle. Das Zellinnere ist reich an Kalium-Ionen (K+) und negativ geladenen Molekülen, während die extrazelluläre Flüssigkeit reich an Natrium-Ionen (Na+) und Chlorid-Ionen (Cl-) ist.

Definition: Die Natrium-Kalium-Pumpe ist ein Enzym in der Zellmembran, das Natriumionen im Austausch gegen Kaliumionen unter Energieverbrauch nach außen transportiert, um die Ionenkonzentration aufrechtzuerhalten.

Das Aktionspotential und die Erregungsleitung

Das Aktionspotential ist eine kurzzeitige Änderung des Membranpotentials, die zur Erregungsleitung in Nervenzellen führt. Es entsteht durch folgende Phasen:

1. Depolarisierung: Das Ruhepotential wird von ca. -70mV auf ca. -60mV abgeschwächt.
2. Erreichen des Schwellenwerts: Bei etwa -40mV öffnen sich spannungsgesteuerte Natriumkanäle.
3. Umkehr des Potentials: Das Membranpotential steigt auf +40mV an.
4. Repolarisation: Kaliumkanäle öffnen sich, Natriumkanäle deaktivieren, das Potential wird wieder negativ.
5. Hyperpolarisation: Das Ruhepotential wird kurzzeitig unterschritten.

Highlight: Das Alles-oder-Nichts-Prinzip besagt, dass die Höhe des Aktionspotentials immer gleich ist (+40mV), sobald der Schwellenwert erreicht wird.

Die Erregungsleitung erfolgt entlang des Axons. Bei marklosen Axonen findet eine kontinuierliche Weiterleitung statt, während bei markhaltigen Axonen eine saltatorische (springende) Weiterleitung zwischen den Ranvier'schen Schnürringen erfolgt, was zu einer schnelleren Erregungsleitung führt.

Example: Die frequenzmodulierte Reizverarbeitung bedeutet: Je stärker der Reiz (Dauer), desto mehr Aktionspotentiale werden ausgelöst.