Nervenzelle Aufbau Beschriften: Ein umfassender Überblick

Wenn du dich stößt, etwas berührst oder einen Gegenstand siehst, werden Reize erzeugt. Dein Körper kann diese Reize, auch Erregungen genannt, erfahrbar machen. Jede Erregung wird zum Gehirn geleitet, dort entschlüsselt und interpretiert. So kannst du riechen, sehen, schmecken, hören und fühlen. Nervenzellen, auch Neuronen genannt, sind entscheidend für diesen Vorgang. Sie sind für die Aufnahme, Weiterleitung und Verarbeitung aller Reize und Informationen verantwortlich.

Dieser Artikel beleuchtet den Aufbau einer Nervenzelle im Detail und erklärt die Aufgaben der einzelnen Bestandteile.

Was ist eine Nervenzelle?

Unser Körper besteht aus vielen unterschiedlichen Zellen mit spezifischen Funktionen. Nervenzellen (Neuronen) unterscheiden sich von anderen Zellen, insbesondere durch ihren Aufbau und ihre Funktion. Um diese Funktion zu erfüllen, sind viele Nervenzellen zu großen Netzwerken verbunden. Allein in unserem Gehirn befinden sich bis zu 1 Billion Nervenzellen.

Nervenzellen sind spezialisierte Zellen, die Informationen aufnehmen, verarbeiten und weiterleiten können. Sie sind die Spezialisten für Strom in unserem Körper. Als kleinste funktionelle Einheiten des Nervensystems leiten sie elektrische Signale aus dem Körper ins Gehirn und umgekehrt. Sie geben auch Befehle des Gehirns in Form von elektrischen Impulsen an den jeweiligen Empfänger weiter. Das kann zum Beispiel ein Muskel sein, der sich daraufhin zusammenzieht und eine Bewegung auslöst.

Wichtig ist, dass sich eine Nervenzelle nicht teilen kann. Das bedeutet, dass bereits bei der Geburt die maximale Anzahl an Nervenzellen festgelegt ist.

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Der Aufbau einer Nervenzelle (Neuron)

Eine Nervenzelle besteht aus mehreren spezialisierten Strukturen, die gemeinsam die Informationsaufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung ermöglichen. Ein Neuron besteht aus einem Zellkörper und seinen Fortsätzen. Empfangende Fortsätze nennen sich Dendriten, sendende Axone.

Wie die untenstehende Abbildung zeigt, besteht eine Nervenzelle aus verästelten Dendriten und dem Zellkörper mit Zellkern, den man auch Soma nennt. Das Soma bündelt die Dendriten im Axonhügel, welcher den Übergang zum Axon bildet. Das Axon ist die Nervenbahn, die den Übergang zu den Synapsen (Endköpfchen) bildet.

Hier eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Bestandteile:

• Zellkern: Wie jede Zelle besitzt auch die Nervenzelle einen Zellkern, die Steuerzentrale der Zelle. Hier werden wichtige Prozesse wie die Eiweißproduktion und die Zellaktivität reguliert.
• Soma: Den Zellkörper einer Nervenzelle nennt man Soma. Das Soma, auch Zellkörper genannt, ist das Stoffwechselzentrum der Zelle. Es enthält den Zellkern und die meisten Organellen, die notwendig sind, um die Zellfunktionen zu gewährleisten. Dazu gehören unter anderem die Ribosomen, das endoplasmatische Retikulum und die Mitochondrien. Vom Zellkörper gehen die Dendriten und das Axon ab.
• Dendriten: Dies sind verästelte Fortsätze des Somas und die Kontaktstelle zu Zellen oder anderen Neuronen, an denen Informationen von anderen Nervenzellen empfangen werden. Eine einzige Nervenzelle kann bis zu 10.000 Verbindungen mit anderen Zellen eingehen. Bei Ihnen kommt ein Reiz zuerst an. Ihnen kommt dann die Aufgabe zu, diese Erregungen an das Soma weiterzuleiten.
• Axonhügel: Die Dendriten und das Soma werden an einer Stelle gebündelt und dort wird der Übergang zum Axon gebildet. Am Übergang zwischen Soma und Axon befindet sich der Axonhügel. Der Übergang vom Soma zum Axon wird Axonhügel genannt. Hier werden eingehende Signale gesammelt (Membranpotential) und erst weitergegeben, wenn ein bestimmter Schwellwert überschritten ist. An diesem sogenannten Axonhügel werden die Erregungen, die die Dendriten aufgenommen haben, gesammelt und an das Axon weitergeleitet. Hier wird entschieden, ob ein Aktionspotenzial ausgelöst wird. Dies geschieht jedoch nur dann, wenn die Reize gemeinsam ein bestimmtes elektrisches Potenzial überschreiten. Wenn jeder einzelne Reiz, der unseren Körper trifft, weitergeleitet und verarbeitet werden müsste, wäre das für den Organismus nicht machbar und wir wären nicht lebensfähig. Man spricht von einem Schwellenpotenzial, das erreicht erden muss, damit ein Reiz weitergeleitet wird.
• Axon: Das Axon ist der Bereich der Nervenzelle, der die Erregungen weitergibt. Bei einem Axon handelt es sich um einen langen, unverzweigten Fortsatz, der der Weiterleitung der Signale durch den Körper dient. Das Axon ist der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist. Ein Axon kann sich vielfach verzweigen, und so eine Vielzahl nachgeschalteter Nervenzellen erreichen. Seine Länge kann mehr als einen Meter betragen. Das Axon endet in einer oder mehreren Synapse(n). Dieses kann in unterschiedlichen Längen vorliegen, beim menschlichen Körper ist es teilweise bis zu einem Meter lang.
• Myelinscheide: Um Informationen schnell und verlustfrei weiterzuleiten, ist das Axon bei vielen Nervenzellen von einer Myelinscheide (auch Markscheide) umgeben. Bei Wirbeltieren werden die Axone häufig zudem von einer speziellen Form von Gliazellen, den sogenannten Schwannschen Zellen, umgeben. Diese Zellen liegen hintereinander um das jeweilige Axon, sodass es von einer lamellenartigen Hülle umgeben wird: der Markscheide, Myelinscheide oder auch schwannschen Scheide. Diese besteht aus Schwann’schen Zellen, einer Art von Gliazellen, die das isolierende Myelin produzieren. Einige Axone sind in regelmäßigen Abständen von sogenannten Schwannschen-Zellen ummantelt, die aus lipidreichem Myelin besteht. Daher werden diese Ummantelungen auch Myelinscheiden genannt.
• Ranviersche Schnürringe: Die Myelinscheide ist nicht durchgängig, sondern wird regelmäßig von Ranvier’schen Schnürringen unterbrochen. Den nicht-umhüllten Bereich eines Axons nennst du Ranvierschen Schnürring. Die Erregungen werden an den unisolierten Stellen, also den Ranvierschen Schnürringen, sprunghaft weitergegeben (saltatorische Erregungsleitung) bis zum Endköpfchen (der Synapse). Da die Reizweitergabe nur an den unisolierten Stellen erfolgen muss, ergibt sich eine hohe Geschwindigkeit.
• Synaptische Endigungen: Am Ende des Axons befinden sich die synaptischen Endigungen. Am Ende der Nervenzelle befinden sich die Übergangsstellen zu weiteren Neuronen oder zu bestimmten Zielzellen. Dort wird eine Synapse gebildet - die Kontaktstelle zu einer anderen Zelle. Diese Übergangsstellen nennt man Endknöpfchen oder auch Synapsen. Über diese werden mithilfe von chemischen Botenstoffen (den Neurotransmittern) Informationen an die nächste Nervenzelle weitergegeben. Am Ende des Axons sitzen synaptische Endknöpfe. Hier geschieht die Umwandlung des elektrischen Reizes in ein chemisches Signal. An den Synapsen werden die Erregungen in chemische Reaktionen übertragen, die es ermöglicht, diese Erregungen weiterzugeben.

Man unterscheidet dabei:

• präsynaptische Zelle: (die sendende Zelle)
• postsynaptische Zelle: (die empfangende Zelle)

Funktionen der Bestandteile eines Neurons

Jedem Bestandteil des Neurons kommt bei der Reizverarbeitung und -weiterleitung eine spezielle Aufgabe zu. Alle Vorgänge innerhalb des Körpers werden, genauso wie alle äußerlichen Reaktionen und Abläufe, von Nerven ausgelöst und gesteuert.

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• Die Dendriten: Die Dendriten sind die verästelten Ausläufer des Somas und Kontaktstelle zu Zellen oder anderen Neuronen. Bei Ihnen kommt ein Reiz zuerst an. Ihnen kommt dann die Aufgabe zu, diese Erregungen an das Soma weiterzuleiten.
• Das Soma: Den Zellkörper einer Nervenzelle nennt man Soma. Es enthält den Zellkern und alle wichtigen Zellorganellen, die notwendig sind, um die Zellfunktionen zu gewährleisten. Dazu gehören unter anderem die Ribosomen, das endoplasmatische Retikulum und die Mitochondrien.
• Der Axonhügel: Die Dendriten und das Soma werden an einer Stelle gebündelt und dort wird der Übergang zum Axon gebildet. An diesem sogenannten Axonhügel werden die Erregungen, die die Dendriten aufgenommen haben, gesammelt und an das Axon weitergeleitet. Dies geschieht jedoch nur dann, wenn die Reize gemeinsam ein bestimmtes elektrisches Potenzial überschreiten. Wenn jeder einzelne Reiz, der unseren Körper trifft, weitergeleitet und verarbeitet werden müsste, wäre das für den Organismus nicht machbar und wir wären nicht lebensfähig. Man spricht von einem Schwellenpotenzial, das erreicht erden muss, damit ein Reiz weitergeleitet wird.
• Das Axon: Das Axon ist der Bereich der Nervenzelle, der die Erregungen weitergibt. Dieses kann in unterschiedlichen Längen vorliegen, beim menschlichen Körper ist es teilweise bis zu einem Meter lang. Die Erregungen werden an den unisolierten Stellen, also den Ranvierschen Schnürringen, sprunghaft weitergegeben (saltatorische Erregungsleitung) bis zum Endköpfchen (der Synapse). Da die Reizweitergabe nur an den unisolierten Stellen erfolgen muss, ergibt sich eine hohe Geschwindigkeit.
• Das Endknöpfchen und die Synapse: Am Ende der Nervenzelle befinden sich die Übergangsstellen zu weiteren Neuronen oder zu bestimmten Zielzellen. Diese Übergangsstellen nennt man Endknöpfchen oder auch Synapsen. An den Synapsen werden die Erregungen in chemische Reaktionen übertragen, die es ermöglicht, diese Erregungen weiterzugeben.

Wie Nervenzellen miteinander kommunizieren

Die Steuerung der Reizübertragung bedarf einer exakten Kontrolle und Koordination - übernommen von spezialisierten Nervenzellen. Diese lagern sich in den zwei Schaltzentralen des Körpers zusammen: Gehirn und Rückenmark. Ausgeklügelte Schutzmechanismen wie der Schädel und die Wirbelsäule sollen Neurone vor gefährlichen, äußeren Einflüssen (zum Beispiel Verletzungen durch einen Unfall) schützen.

Die Dendriten einer Nervenzelle empfangen ein Signal und leiten es an den Axonhügel im Zellkörper weiter. Hier werden eingehende Signale gesammelt (Membranpotential) und erst weitergegeben, wenn ein bestimmter Schwellwert überschritten ist. Em Ende des Axons sitzen synaptische Endknöpfe. Hier geschieht die Umwandlung des elektrischen Reizes in ein chemisches Signal. Ein chemischer Botenstoff (Neurotransmitter) wandert daraufhin von den Synapsen zu den Dendriten einer nachgeschalteten Nervenzelle. Diese empfangen den Reiz wiederum als elektrisches Signal. So verläuft die Übertragung als eine Art Kettenreaktion immer weiter bis zum Gehirn, welches das Signal verarbeitet.

Nehmen wir an, jemand tippt dir von hinten auf die Schulter. Die Dendriten der Nervenzelle leiten den Reiz zum Zellkörper weiter. Die Erregung durch das Antippen ist stark genug, dass am Axonhügel ein Aktionspotential entsteht. An der chemischen Synapse wird das elektrische Signal in ein chemisches Signal umgewandelt. Dazu setzen die synaptischen Endknöpfchen chemische Moleküle (Neurotransmitter) in den synaptischen Spalt frei. Die Moleküle binden an Rezeptoren auf der anderen Seite des Spalts. Das führt zur Entstehung eines elektrischen Signals in der nächsten Zelle. Das Signal wird so über Nervenzellen bis in dein Gehirn geleitet. Dort wird es verarbeitet und das Gehirn erhält das Signal „Du wurdest berührt“.

Gliazellen: Die Helfer der Nervenzellen

Gliazellen sind selbst nicht direkt an der Reizweiterleitung beteiligt, im menschlichen Nervensystem erfüllen sie aber dennoch äußerst wichtige Funktionen. Als Stützzellen schützen sie die Neurone (die eigentlichen Nervenzellen), indem sie sie elektrisch abschirmen (was für eine schnelle Erregungsleitung wichtig ist) oder eingedrungenen Stoffen im Blut (zum Beispiel Medikamenten) den Zugang zum Gehirn versperren. Zudem sind die Gliazellen für die Versorgung der Neurone mit Nährstoffen zuständig. Sie steuern auch den Fluss der zerebrospinalen Flüssigkeit (auch Liquor oder Nervenwasser genannt), die Gehirn und Rückenmark bei Erschütterungen abfedert.

Die Geschwindigkeit der Erregungsleitung

Die Erregungsleitung erfolgt blitzschnell und kann eine Höchstgeschwindigkeit von bis zu etwa 150 m/s, also 540 km/h, erreichen.

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Beispiel für die Funktion einer Nervenzelle

Gehen wir einmal anhand eines Beispiels durch, wie die Nervenzelle in ihrer Funktion der Reizweiterleitung arbeitet.

Der Grund: Über die Augen wurde ein Reiz wahrgenommen, etwa das Erblicken eines Balls, der über den Fahrradweg rollt. Das Gehirn „weiß“, dass dieser Ball dort nicht hingehört und eventuell eine Gefahr bedeuten könnte.

Es entsteht ein elektrisches Signal in der nächsten Nervenzelle und so geschieht die Reizweiterleitung über miteinander vernetzte Nervenzellen bis in dein Gehirn. Vielleicht hast du schon einmal bemerkt, wie schnell du deine Hand von einer heißen Herdplatte zurückziehst, wenn du sie aus Versehen berührst. Diese schnelle Reaktion wird durch deine Nervenzellen ermöglicht. Die Nervenzellen leiten die Botschaft von deiner Hand über dein Rückenmark zu deinem Gehirn und zurück, um eine Reaktion auszulösen und dich zu schützen.

Irrtümer über Nervenzellen

Ein verbreiteter Irrtum ist anzunehmen, dass alle Nervenzellen die gleiche Struktur haben.

• Unipolare Nervenzellen haben nur einen kurzen Fortsatz (Axon) und keine Dendriten.
• Multipolare Nervenzellen kommen sehr häufig vor.
• Interneuronen haben eine Vermittlerfunktion.

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