Die Geschichte der Neuronen: Ein Blick in das Innere lebender elektrischer Zellen

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Neuron

Nervenzellen ermöglichen die Kommunikation zwischen Gehirn und Körper, indem sie sensorische Informationen und motorische Steuerbefehle als elektrische Signale weiterleiten.

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Die kompliziertesten Tätigkeiten des Nervensystems hängen von Impulsen ab, die durch Neuronen gesendet werden. Das gesamte Nervengewebe besteht aus den Neuronen und ihren Stützzellen, den Neuroglia. Sie empfangen Impulse und leiten sie rasch als elektrische Signale weiter. Neuronen setzen Neurotransmitter frei, Wirkstoffe durch die Impulse an das nächste Neuron bzw. die nächste Körperzelle weitergereicht werden. Spezialisierte Neurone im Rückenmark bilden Nervenbahnen, die den Impulsaustausch zum und vom Gehirn beschleunigen. Hier erfahren Sie Näheres zu diesen „elektrischen“ Zellen.

1. Neurone und Neuroglia: Die Zellen, aus denen das Nervensystem besteht

Darstellung eines Neurons und einiger Arten von Neuroglia

Die Strukturen des Nervensystems, Gehirns, Rückenmarks sowie der peripheren Nerven und Ganglien bilden sich aus dem Nervengewebe. Auf zellulärer Ebene besteht dieses Gewebe aus Neuronen und Neuroglia. Neuronen sind die Übermittler der Impulse. Sie übertragen sensorische Signale und motorische Befehle. Neuroglia unterstützen die Neuronen und andere Strukturen, die das Nervengewebe umhüllen und versorgen. Die häufigste Form der Neuroglia im Gehirn sind die Astrozyten; sie umgeben die Kapillaren, trennen die Neurone vom Blutstrom (Barriere) und kontrollieren aktiv, welche Stoffe diese Barriere überwinden dürfen. Andere Neuroglia, u. a. Mikroglia, Ependymzellen und Oligodendrozyten, halten das neuronale Gleichgewicht aufrecht, beseitigen Schadstoffe, lassen den Liquor (Gehirnwasser) zirkulieren, schützen die Neurone und beeinflussen deren Übertragungsgeschwindigkeit.

2. Schnelle Leiter: Form und Struktur der Neurone erleichtern die schnelle Übertragung der Signale im Nervensystem

Eine Darstellung des Neuronaufbaus

Ein typisches Neuron besteht aus einem Zellkörper (Soma) mit vielen Ästen, die als Dendriten bezeichnet werden. Die von den Dendriten empfangenen Signale beeinflussen die elektrische Ladung des Zellkörpers und legen so die Wahrscheinlichkeit eines Aktionspotenzials fest. Nach ausreichender Depolarisation des Somas leitet die Region des Axonhügels ein Aktionspotenzial ein, das sich entlang des schwanzartigen Axons ausbreitet. Die meisten Axone sind kurz, doch können einige bis zu einem Meter lang werden. Sie werden durch Myelinscheiden geschützt, die gleichzeitig auch ihre Leitfähigkeit steigern und so die Übertragungsgeschwindigkeit beschleunigen. Die elektrischen Signale breiten sich zum Axonende aus. Die Endäste setzen daraufhin Neurotransmitter frei, die ihre Zielzellen (andere Neurone, Drüsen, Organe) entweder reizen oder blockieren.

3. Die Neurone des Rückenmarks bilden Nervenbahnen

Eine Darstellung der Nervenbahnen des Rückenmarks

Der lange Zylinder des Rückenmarks besteht hauptsächlich aus Bündeln von Neuronen, die sich nach kranial und kaudal ausbreiten, um so die Signale zum bzw. vom Gehirn zu übertragen. Im Querschnitt des Rückenmarks erscheint die Axonbahn stets als „weiße Substanz“ (durch die Myelinscheiden erscheinen die Axone weiß), die die „graue Substanz“ der Neuronzellkörper umschließt. Die weiße Substanz bildet auf jeder Seite des Rückenmarks drei Stränge (Funiculi): Hinterstrang (dorsal), Vorderstrang (ventral) und Seitenstrang. Diese drei Stränge werden von klar abgrenzbaren Nervenbahnen durchzogen. Jede dieser Nervenbahnen besteht aus Axonen, die ähnliche Signalarten in die gleiche Richtung transportieren. Aufsteigende Bahnen übermitteln sensorische Eingangssignale an das Gehirn. Absteigende Bahnen übermitteln motorische Befehle nach kaudal an den Körper.

4. Chemische Signale: Neurone übertragen Informationen durch Neurotransmitter

Die Bewegung der Neurotransmitter zwischen Synapsen in der Übersicht

Wenn ein Aktionspotenzial das Axonende eines Neurons erreicht, löst es die Freisetzung besonderer chemischer Wirkstoffe aus, die sogenannten Neurotransmitter. Neurotransmitter wandern durch den Synapsenspalt zu anderen Neuronen oder zu Zielzellen und stimulieren bzw. blockieren Signale und Antworten. Acetylcholin, Adrenalin und Noradrenalin sowie Serotonin sind einige der häufigsten Neurotransmitter. Manche Neurotransmitter entfalten in bestimmten Bereichen des Nervensystems eine deutlichere Wirkung, da sie darauf spezialisiert sind, Impulse innerhalb des Gehirns weiterzuleiten oder zwischen Neuronen und Muskelgewebe bzw. anderen Gewebearten. Diese chemischen Wirkstoffe sind der Schlüssel, wie das Nervensystem die Bewegungen und inneren Funktionen des menschlichen Körpers regelt.

Externe Hilfe

Ein Artikel in Science Daily über eine Forschungsstudie zur Verbindung zwischen einem Neurotransmitter und der Alkoholabhängigkeit.

Anatomie & Physiologie von Visible Body bietet eine umfassende Behandlung jedes Körpersystems in einer geführten, visuell ansprechenden Präsentation.

Ein Artikel über Mikroglia in Science Creative Quarterly.