Unser Körper ist ein komplexes System, das auf der Koordination und Kommunikation unzähliger Zellen basiert. Unter diesen Zellen nehmen die Nervenzellen, auch Neuronen genannt, eine zentrale Rolle ein. Sie sind die grundlegenden Bausteine des Nervensystems und ermöglichen die blitzschnelle Übertragung von Informationen im Körper. Dieser Artikel beleuchtet den Aufbau und die Funktionen der Nervenzelle und zeigt, wie diese spezialisierten Zellen unsere Wahrnehmung, unser Denken und unsere Handlungen ermöglichen.
Was ist eine Nervenzelle?
Nervenzellen sind hochspezialisierte Zellen, die für die Aufnahme, Weiterleitung und Verarbeitung von Reizen aus der Umwelt verantwortlich sind. Sie unterscheiden sich von anderen Zellen durch ihren einzigartigen Aufbau und ihre Fähigkeit, elektrische und chemische Signale zu erzeugen und weiterzuleiten. Allein in unserem Gehirn befinden sich bis zu 100 Milliarden Nervenzellen, die zu komplexen Netzwerken verbunden sind.
Der Aufbau einer Nervenzelle
Eine typische Nervenzelle besteht aus drei Hauptbestandteilen: dem Zellkörper (Soma), den Dendriten und dem Axon.
Das Soma: Das Zentrum der Nervenzelle
Das Soma, auch Perikaryon oder Zellkörper genannt, ist das zentrale Element der Nervenzelle. Es enthält den Zellkern, der das genetische Material (DNA) der Zelle beherbergt, sowie verschiedene Zellorganellen wie Mitochondrien, Ribosomen und den Golgi-Apparat. Die Mitochondrien sind für die Energieversorgung der Zelle zuständig, während Ribosomen und der Golgi-Apparat eine wichtige Rolle bei der Proteinbiosynthese spielen.
Dendriten: Die "Antennen" der Nervenzelle
Dendriten sind kurze, baumartige Fortsätze, die vom Soma ausgehen. Sie dienen als Empfänger für Signale von anderen Nervenzellen oder sensorischen Rezeptoren. Die Dendriten sind mit Synapsen bedeckt, den Kontaktstellen zu anderen Nervenzellen. Hier empfangen sie Neurotransmitter, chemische Botenstoffe, die von anderen Nervenzellen freigesetzt werden.
Lesen Sie auch: Anatomie der Nerven im Detail
Das Axon: Die "Datenleitung" der Nervenzelle
Das Axon, auch Neurit genannt, ist ein langer, schlanker Fortsatz, der vom Soma ausgeht und Signale von diesem weg transportiert. Es dient als Übertragungskabel für elektrische Impulse, die Aktionspotentiale genannt werden. Das Axon kann bis zu einem Meter lang sein, wie beispielsweise beim Ischiasnerv, dem längsten Nerv in unserem Körper, der vom unteren Rücken bis zum Fuß reicht.
Axonhügel: Der Entscheidungsfindungspunkt
Am Übergang zwischen Soma und Axon befindet sich der Axonhügel. Hier werden die von den Dendriten empfangenen Signale gesammelt und summiert. Wenn die Summe der Signale einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird ein Aktionspotential ausgelöst und entlang des Axons weitergeleitet.
Myelinscheide: Die Isolation des Axons
Bei vielen Nervenzellen ist das Axon von einer Myelinscheide umgeben. Die Myelinscheide ist eine isolierende Schicht, die aus speziellen Gliazellen, den Schwannschen Zellen (im peripheren Nervensystem) oder Oligodendrozyten (im zentralen Nervensystem), besteht. Sie umhüllt das Axon wie eine Isolierung um ein Stromkabel und sorgt für eine schnelle und effiziente Weiterleitung der elektrischen Signale.
Ranviersche Schnürringe: Beschleunigung der Signalübertragung
Die Myelinscheide ist nicht durchgängig, sondern wird in regelmäßigen Abständen von freien Axonbereichen unterbrochen, den sogenannten Ranvierschen Schnürringen. An diesen Schnürringen kann das Aktionspotential "springen", wodurch die Geschwindigkeit der Signalübertragung deutlich erhöht wird. Diese Art der Erregungsleitung wird als saltatorische Erregungsleitung bezeichnet.
Synaptische Endknöpfchen: Die Übergabestelle
Am Ende des Axons befinden sich die synaptischen Endknöpfchen. Hier wird das elektrische Signal in ein chemisches Signal umgewandelt, um die Information an die nächste Nervenzelle oder Zielzelle (z.B. Muskelzelle) weiterzugeben.
Lesen Sie auch: Nervensystem: Grundlagen verständlich gemacht
Die Funktion der Nervenzelle: Reizweiterleitung und Informationsverarbeitung
Nervenzellen sind für die Reizweiterleitung und Informationsverarbeitung im Körper verantwortlich. Sie empfangen Signale von anderen Nervenzellen oder Sinneszellen, verarbeiten diese Informationen und leiten sie an andere Nervenzellen, Muskeln oder Drüsen weiter.
Reizaufnahme und Weiterleitung zum Soma
Die Dendriten empfangen Signale in Form von Neurotransmittern, die an Rezeptoren auf ihrer Oberfläche binden. Diese Bindung löst eine Veränderung des elektrischen Potentials in der Nervenzelle aus. Diese Potentialänderungen werden zum Soma weitergeleitet.
Verarbeitung am Axonhügel und Auslösung des Aktionspotentials
Am Axonhügel werden die einkommenden Signale verrechnet. Wenn die Summe der erregenden Signale (Depolarisation) einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird ein Aktionspotential ausgelöst. Das Aktionspotential ist eine kurzzeitige, aber starke Veränderung des elektrischen Potentials über die Zellmembran des Axons.
Weiterleitung des Aktionspotentials entlang des Axons
Das Aktionspotential wird entlang des Axons weitergeleitet, ohne an Stärke zu verlieren. Bei myelinisierten Axonen springt das Aktionspotential von Schnürring zu Schnürring (saltatorische Erregungsleitung), was die Geschwindigkeit der Signalübertragung erheblich erhöht.
Signalübertragung an der Synapse
Am Ende des Axons, an den synaptischen Endknöpfchen, wird das elektrische Signal in ein chemisches Signal umgewandelt. Das Aktionspotential führt zur Öffnung von Calciumkanälen, wodurch Calciumionen in das Endknöpfchen einströmen. Der Calciumionen-Einstrom löst die Freisetzung von Neurotransmittern aus synaptischen Vesikeln in den synaptischen Spalt aus.
Lesen Sie auch: Gehirnaufbau: Eine leicht verständliche Einführung
Wirkung der Neurotransmitter auf die Zielzelle
Die freigesetzten Neurotransmitter diffundieren durch den synaptischen Spalt und binden an Rezeptoren auf der Membran der Zielzelle (z.B. einer anderen Nervenzelle, einer Muskelzelle oder einer Drüsenzelle). Die Bindung der Neurotransmitter an die Rezeptoren löst in der Zielzelle eine Reaktion aus, z.B. die Öffnung von Ionenkanälen, die Veränderung des Membranpotentials oder die Aktivierung von Enzymen.
Vielfalt der Nervenzellen: Klassifikation nach Struktur und Funktion
Nervenzellen sind nicht alle gleich. Sie unterscheiden sich in ihrer Struktur und Funktion. Je nach Anzahl der Fortsätze, die vom Soma ausgehen, werden Nervenzellen in unipolare, bipolare, pseudounipolare und multipolare Nervenzellen unterteilt.
- Unipolare Nervenzellen: Haben nur einen Fortsatz (Axon) und keine Dendriten.
- Bipolare Nervenzellen: Haben zwei Fortsätze: ein Axon und einen Dendriten. Sie dienen der Vermittlung bestimmter Sinne.
- Pseudounipolare Nervenzellen: Haben einen Fortsatz, der sich in der Nähe des Zellkörpers in ein Axon und einen Dendriten teilt. Sie leiten sensorische Signale von den Rezeptoren zum Zentralnervensystem weiter.
- Multipolare Nervenzellen: Haben viele Dendriten und ein Axon. Sie sind die am häufigsten vorkommenden Nervenzellen und sind für komplexe Verarbeitungsprozesse und motorische Steuerung verantwortlich.
Je nach Funktion werden Nervenzellen in sensorische Neuronen, motorische Neuronen und Interneuronen unterteilt.
- Sensorische Neuronen (afferente Neuronen): Leiten Informationen von Sinnesrezeptoren zum zentralen Nervensystem (Gehirn und Rückenmark).
- Motorische Neuronen (efferente Neuronen): Leiten Signale vom zentralen Nervensystem zu Muskeln oder Drüsen, um eine Bewegung oder eine Sekretion auszulösen.
- Interneuronen: Vermitteln Signale zwischen sensorischen und motorischen Neuronen innerhalb des zentralen Nervensystems. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Informationsverarbeitung und der Reflexsteuerung.
Neuronale Plastizität: Die Anpassungsfähigkeit der Nervenzellen
Ein bemerkenswerter Aspekt der Neuronen ist ihre Plastizität. Diese bezeichnet die Fähigkeit der Neuronen, sich an Veränderungen anzupassen. Plastizität ermöglicht es den Neuronen, sich durch wiederholte Aktivierung und Lernprozesse zu verändern und Verbindungen zu verstärken / abzuschwächen oder neue Verbindungen auszubilden. Neuronale Plastizität ist die Grundlage für Lernen, Gedächtnis und Anpassung an neue Situationen.
Die Bedeutung der Nervenzellen für unsere Gesundheit
Nervenzellen sind essentiell für das Funktionieren unseres Körpers und Geistes. Schädigungen von Nervenzellen, z.B. durch Verletzungen, Krankheiten oder Drogenmissbrauch, können schwerwiegende Folgen haben, wie z.B. Lähmungen, Sensibilitätsstörungen, Gedächtnisverlust oder psychische Erkrankungen.
tags: #aufbau #der #nervenzelle #und #funktionen