Aufbau und Funktion der Nervenzelle

Stell dir eine Nervenzelle vor wie einen winzigen Computerkabel mit verschiedenen Bauteilen. Die Dendriten sind wie Antennen, die Signale von anderen Zellen auffangen und zum Zellkörper weiterleiten.

Im Zellkörper mit seinem Zellkern läuft der ganze Stoffwechsel ab - hier ist quasi die Zentrale. Am Axonhügel sammeln sich alle elektrischen Signale, bis ein bestimmter Schwellenwert erreicht wird.

Das Axon ist wie ein Kabel, das die elektrischen Signale als Aktionspotential weiterleitet. Die Myelinscheide funktioniert wie eine Isolierung und macht die Signalübertragung super schnell. An den Ranvierschen Schnürringen "springt" das Signal von einem Punkt zum nächsten.

Am Ende angekommen, überträgt das Endknöpfchen das Signal an die nächste Zelle über eine Synapse. Reflexe sind automatische Reaktionen auf Schmerzreize - sie laufen blitzschnell ab, ohne dass dein Gehirn groß nachdenken muss.

Merktipp: Dendrit = Daten empfangen, Axon = Aktiv weiterleiten!

Ruhepotential und Aktionspotential

Jede ruhende Nervenzelle ist wie eine geladene Batterie mit -60mV Ruhepotential. Innen schwimmen viele K⁺-Ionen, außen hauptsächlich Na⁺-Ionen. Die Na⁺-K⁺-Pumpe hält diesen Unterschied aufrecht und verbraucht dabei ATP.

Wenn ein Reiz ankommt, wird's richtig spannend! In der Depolarisation öffnen sich die Na⁺-Kanäle und Natrium strömt rein. Die Spannung steigt bis auf +30mV - das ist das Aktionspotential!

Danach folgt die Hyperpolarisation: Die Na⁺-Kanäle schließen, K⁺-Kanäle öffnen sich und Kalium strömt raus. Die Spannung fällt sogar unter das Ruhepotential auf -80mV, bevor alles wieder normal wird.

Fun Fact: Ein Aktionspotential dauert nur etwa 2 Millisekunden - schneller als ein Wimpernschlag!

Erregungsleitung und Refraktärzeit

Nach jedem Aktionspotential braucht die Nervenzelle eine kurze Pause - die Refraktärzeit. In der absoluten Refraktärzeit sind die Natriumkanäle komplett blockiert, in der relativen nur schwer erregbar.

Bei der kontinuierlichen Erregungsleitung wandert das Signal Schritt für Schritt das Axon entlang. Jeder erregte Bereich depolarisiert den nächsten durch Ausgleichsströme - wie eine Dominokette!

Viel cooler ist die saltatorische Erregungsleitung bei Nervenfasern mit Myelinscheide. Das Signal "springt" von einem Ranvierschen Schnürring zum nächsten und wird dadurch extrem schnell - bis zu 120 m/s!

Die Myelinscheide wirkt wie eine Isolierung um ein Stromkabel. Nur an den Schnürringen können neue Aktionspotentiale entstehen, weil dort die spannungsgesteuerten Na⁺-Kanäle sitzen.

Vergleich: Kontinuierliche Leitung = zu Fuß gehen, saltatorische Leitung = mit dem ICE fahren!

Synapsen und Signalübertragung

An der Synapse wird's chemisch! Wenn ein Aktionspotential ankommt, öffnen sich Ca²⁺-Kanäle und Calcium strömt ein. Das löst die Fusion von synaptischen Bläschen mit der Membran aus.

Der Neurotransmitter Acetylcholin wird in den synaptischen Spalt ausgeschüttet und bindet an ligandenabhängige Na⁺-Kanäle der anderen Seite. Diese öffnen sich und Na⁺ strömt ein - Depolarisation der postsynaptischen Zelle!

Das Enzym Acetylcholinesterase spaltet den Transmitter schnell auf, damit das Signal nicht ewig anhält. Die Spaltprodukte werden wieder aufgenommen und zu neuen Transmittermolekülen zusammengebaut.

Der ganze Vorgang läuft so ab: Reizaufnahme → elektrisches Signal → Synapse (chemisch) → elektrisches Signal → Verrechnung → eventuell neues Aktionspotential → Reaktion.

Wichtig: Synapsen sind Einbahnstraßen - das Signal kann nur in eine Richtung fließen!

Erregende und hemmende Synapsen

Nicht alle Synapsen sind gleich! Erregende Synapsen erzeugen EPSP (erregendes postsynaptisches Potential) und depolarisieren die nachfolgende Zelle. Hemmende Synapsen machen das Gegenteil mit IPSP (inhibitorisches postsynaptisches Potential).

Zeitliche Summation passiert, wenn mehrere Aktionspotentiale kurz hintereinander ankommen. Die EPSP's überlagern sich und können zusammen den Schwellenwert überschreiten - auch wenn ein einzelnes Signal zu schwach wäre.

Bei der räumlichen Summation treffen gleichzeitig Signale von verschiedenen Synapsen ein. Das Neuron "rechnet" alle EPSP's und IPSP's zusammen und entscheidet dann, ob ein neues Aktionspotential ausgelöst wird.

Diese Verrechnung macht dein Nervensystem so intelligent! Jedes Neuron kann hunderte von Eingangssignalen bewerten und entsprechend reagieren.

Eselsbrücke: EPSP = Erregend (Depolarisation), IPSP = Inhibierend (Hemmung)

Synapsengifte und Nervensystem-Aufbau

Synapsengifte greifen gezielt in die Signalübertragung ein. Bungarotoxin blockiert die Rezeptoren komplett - kein EPSP, keine Weiterleitung. Botulinumtoxin verhindert die Transmitter-Freisetzung, während Nikotin die Kanäle dauerhaft öffnet und die Erregung verstärkt.

Dein peripheres Nervensystem teilt sich in zwei Bereiche: Das somatische Nervensystem kontrolliert willkürliche Bewegungen und Sinneseindrücke. Das vegetative Nervensystem läuft automatisch ab.

Sympathikus und Parasympathikus sind Gegenspieler. Der Sympathikus bereitet dich auf Action vor $Kampf/Flucht$ - Herzschlag beschleunigt, Adrenalin wird ausgeschüttet. Der Parasympathikus sorgt für Ruhe und Regeneration.

Das zentrale Nervensystem besteht aus Rückenmark und Gehirn. Im Rückenmark laufen verschiedene Bahnen: Vorderstrang $Kitzeln/Jucken$, Seitenstrang $Schmerz/Temperatur$, Hinterstrang (Hautsensibilität).

Merkspruch: Sympathikus = Stress, Parasympathikus = Peace!

Gehirnaufbau und Funktionen

Dein Gehirn ist in verschiedene Bereiche unterteilt, die alle spezielle Jobs haben. Das Großhirn verarbeitet Sinneseindrücke und Bewegungen. Die Großhirnrinde gliedert sich in Lappen: Frontallappen (Denken, Planen), Scheitellappen (Berührungen), Hinterhauptslappen (Sehen), Schläfenlappen (Hören, Emotionen).

Das Zwischenhirn steuert Grundbedürfnisse wie Nahrungsaufnahme, Sexualverhalten und Hormone. Das Mittelhirn ist eine wichtige Schaltstelle und kontrolliert Augenbewegungen sowie das Bewusstsein.

Das Kleinhirn ist dein Koordinationszentrum - es sorgt für flüssige Bewegungen, Gleichgewicht und speichert auch Kurzzeitgedächtnis. Ohne Kleinhirn würdest du ständig umfallen!

Das Nachhirn kontrolliert lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Kreislauf, Schlucken und Husten. Hier laufen die Programme ab, die dich am Leben halten - völlig automatisch.

Faustformel: Je weiter hinten im Gehirn, desto lebenswichtiger die Funktionen!

Aufbau und Funktion des Auges

Dein Auge ist wie eine hochmoderne Kamera! Die Hornhaut und Linse bündeln das Licht, die Iris reguliert über die Pupille, wie viel Licht reinkommt. Der Glaskörper hält alles in Form.

Die Netzhaut ist der "Film" deiner Augenkamera - hier werden Lichtreize in elektrische Signale umgewandelt. Der gelbe Fleck ist dein Schärfezentrum, während der blinde Fleck der Ort ist, wo der Sehnerv das Auge verlässt.

Augenlider und Wimpern schützen vor Schmutz und halten das Auge feucht. Die Bindehaut überzieht die Innenseite der Lider und den weißen Teil des Augapfels. Augenmuskeln sorgen dafür, dass beide Augen synchron arbeiten.

Die Aderhaut versorgt das Auge mit Nährstoffen über Blutgefäße. Die Linsenbänder und der Ciliarmuskel ermöglichen das scharfe Sehen in verschiedenen Entfernungen.

Cool: Deine Augen bewegen sich etwa 100.000 Mal pro Tag!

Sehvorgang und Sinneszellen

Die Netzhaut funktioniert nach einem genialen Prinzip! Stäbchen haben Rhodopsin (aus Opsin + Retinal) und sind für Hell-Dunkel-Sehen zuständig. Zapfen enthalten Photopsin und ermöglichen Farbsehen.

Im Dunkeln ist Retinal in der cis-Form - die Na⁺-Kanäle bleiben offen, die Zelle ist depolarisiert und schüttet Glutamat aus. Das hemmt die Bipolarzellen - keine Information wird weitergeleitet.

Bei Lichteinfall ändert Retinal seine Form zur trans-Form und löst sich vom Opsin. Die Na⁺-Kanäle schließen sich, die Na⁺-K⁺-Pumpe pumpt Natrium raus - Hyperpolarisation! Kein Glutamat mehr = keine Hemmung = Signal wird weitergeleitet.

Der Sehvorgang läuft so ab: Reizaufnahme → Reizumwandlung in elektrisches Signal → Erregungsweiterleitung zum ZNS → Erregungsverarbeitung im Gehirn → Reaktion.

Paradox: Im Dunkeln sind deine Sehzellen aktiver als im Hellen!

Akkommodation und Adaptation

Akkommodation bedeutet scharfstellen in verschiedenen Entfernungen. Beim Fernsehen entspannt sich der Ciliarmuskel, die Linsenbänder ziehen die Linse flach - weniger Brechkraft für weit entfernte Objekte.

Beim Nahsehen kontrahiert der Ciliarmuskel, die Linsenbänder entspannen sich und die Linse wird kugelförmig - mehr Brechkraft für nahe Gegenstände. So landen die Lichtstrahlen immer genau auf der Netzhaut.

Adaptation ist die Anpassung an unterschiedliche Lichtverhältnisse über die Pupille. Bei Dunkelheit öffnet sich die Pupille weit: Ringmuskulatur entspannt, Radialmuskulatur angespannt - mehr Licht kommt rein.

Bei Helligkeit wird die Pupille eng: Ringmuskulatur angespannt, Radialmuskulatur entspannt - weniger Licht kommt rein. Das schützt deine empfindliche Netzhaut vor Überbelichtung.

Tipp: Nach dem Kinobesuch brauchst du ein paar Minuten, bis sich deine Augen an die Helligkeit adaptiert haben!