Ruhepotential und seine Aufrechterhaltung

Das Ruhepotential ist ein fundamentaler Aspekt der neuronalen Informationsverarbeitung und bildet die Grundlage für die Erregbarkeit von Nervenzellen. Es stellt eine Form gespeicherter elektrochemischer Energie dar, die sich bei der Öffnung von Natriumkanälen in einen Stromfluss verwandeln kann.

Die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials erfolgt durch mehrere Mechanismen:

1. K+-Leckstrom: Kaliumionen diffundieren aufgrund des Konzentrationsgefälles durch dauerhaft geöffnete Kaliumkanäle in den Extrazellulärraum.

2. Organische Anionen bleiben im Intrazellulärraum zurück, da die Membran für sie undurchlässig ist.

3. Nur wenige Natrium- und Chloridionen können von außen nach innen diffundieren.

4. Der Intrazellulärraum wird relativ zum Extrazellulärraum negativ geladen, wodurch ein elektrisches Feld an der Membran entsteht.

5. Ein dynamisches Gleichgewicht zwischen chemischem und elektrischem Potential bildet die Grundlage für das Ruhepotential.

Definition: Ruhepotential - Das elektrische Potential einer Nervenzelle in ihrem Ruhezustand, bei dem das Zellinnere gegenüber der Umgebung negativ geladen ist.

Highlight: Die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials ist ein energieaufwendiger Prozess, der durch die Natrium-Kalium-Pumpe unterstützt wird, welche Natriumionen aus der Zelle und Kaliumionen in die Zelle transportiert.

Example: Beim Ruhepotential eines typischen Neurons beträgt die Kaliumkonzentration im Inneren etwa 140 mM und außen etwa 5 mM, während die Natriumkonzentration innen bei etwa 15 mM und außen bei 150 mM liegt.

Diese Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung und Wahrnehmung sind essentiell für das Verständnis komplexerer neurobiologischer Prozesse wie Plastizität und Lernen in der Neurobiologie.

Neuronale Informationsverarbeitung: Grundlagen und Aufbau von Neuronen

Die neuronale Informationsverarbeitung bildet die Basis für die Funktionsweise des Nervensystems. Neuronen, als kleinste und wichtigste Bausteine, sind für die Informationsweiterleitung verantwortlich. Sie empfangen elektrische Signale, verarbeiten diese und leiten sie als Erregung weiter, um sie schließlich auf andere Neurone und Erfolgsorgane zu übertragen.

Der Aufbau eines Neurons lässt sich in vier Hauptabschnitte unterteilen:

1. Dendriten: Diese weitverzweigten Zellfortsätze dienen der Kommunikation mit anderen Neuronen über Synapsen und nehmen Erregungen auf.

2. Zellkörper (Soma): Das biosynthetische Zentrum der Zelle enthält den Zellkern, Mitochondrien und verschiedene Zellorganellen zur Proteinbiosynthese.

3. Axon: Diese Achse ist für die Signalübertragung an andere Zellen zuständig und leitet elektrische Signale weiter.

4. Präsynaptische Endigung: Hier werden Verbindungen zu anderen Neuronen hergestellt und Signale übertragen.

Vocabulary: Saltatorische Erregungsleitung - Die sprunghafte Weiterleitung von Aktionspotentialen entlang myelinisierter Axone, bei der das Signal von einem Ranvierschen Schnürring zum nächsten "springt".

Highlight: Die Myelinscheide, die das Axon umgibt, spielt eine entscheidende Rolle bei der Geschwindigkeit der Signalübertragung. Markhaltige Axone mit einer dicken Myelinscheide ermöglichen eine schnellere Signalübertragung durch saltatorische Erregungsleitung.

Definition: Axonhügel - Der Übergangsbereich zwischen dem Zellkörper und dem Axon, an dem Aktionspotentiale entstehen.