Das Axon, auch Neurit genannt, ist ein essentieller Bestandteil von Nervenzellen (Neuronen) und spielt eine zentrale Rolle bei der Signalübertragung im Nervensystem. Dieser Artikel beleuchtet die Struktur, Funktion und Bedeutung des Axons im Detail, um ein umfassendes Verständnis seiner Rolle im Körper zu ermöglichen.
Einführung in das Neuron und seine Bestandteile
Ein Neuron ist die grundlegende funktionelle Einheit des Nervensystems, spezialisiert auf die Aufnahme, Weiterleitung und Verarbeitung elektrischer und chemischer Signale. Es besteht typischerweise aus drei Hauptbestandteilen:
- Zellkörper (Soma): Das Stoffwechselzentrum der Zelle, das den Zellkern und andere Zellorganellen enthält. Hier werden Informationen integriert und Entscheidungen getroffen, ob ein Signal weitergeleitet wird.
- Dendriten: Kurze, verzweigte Fortsätze, die Signale von anderen Neuronen oder Sinneszellen empfangen und zum Soma leiten.
- Axon: Ein langer, dünner Fortsatz, der elektrische Impulse (Aktionspotentiale) vom Soma weg zu anderen Neuronen, Muskeln oder Drüsen transportiert.
Das Axon: Struktur und Aufbau
Das Axon ist ein einzelner, meist langer Fortsatz, der aus dem Zellkörper entspringt. Seine Länge kann von wenigen Mikrometern bis zu über einem Meter reichen, wie beispielsweise bei den Axonen des Ischiasnervs. Das Axon ist von einer Zellmembran, dem Axolemm, umgeben und enthält Zytoplasma, das Axoplasma.
Axonhügel: Der Ursprung des Aktionspotentials
Am Ursprung des Axons befindet sich der Axonhügel, eine spezialisierte Region des Somas. Hier werden die von den Dendriten empfangenen Signale summiert. Wenn das Membranpotential am Axonhügel einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird ein Aktionspotential ausgelöst. Das Aktionspotential ist ein kurzer, sich selbst verstärkender elektrischer Impuls, der sich entlang des Axons ausbreitet.
Myelinscheide: Isolation und Beschleunigung
Viele Axone, insbesondere die von Wirbeltieren, sind von einer Myelinscheide umgeben. Die Myelinscheide ist eine isolierende Schicht, die aus spezialisierten Gliazellen gebildet wird: Schwann-Zellen im peripheren Nervensystem (PNS) und Oligodendrozyten im zentralen Nervensystem (ZNS).
Lesen Sie auch: Nervenzelle: Fortsatz erklärt
Die Myelinscheide ist nicht kontinuierlich, sondern wird in regelmäßigen Abständen von Ranvierschen Schnürringen unterbrochen. An diesen Schnürringen ist das Axon unbedeckt und kann Ionen austauschen. Diese Struktur ermöglicht eine saltatorische Erregungsleitung, bei der das Aktionspotential von Schnürring zu Schnürring "springt". Dies erhöht die Geschwindigkeit der Reizweiterleitung erheblich im Vergleich zu unmyelinisierten Axonen.
Synaptische Endknöpfchen: Die Signalübergabe
Am Ende des Axons befinden sich die synaptischen Endknöpfchen. Hier verzweigt sich das Axon und bildet Verbindungen zu anderen Zellen, den Synapsen. An den Synapsen wird das elektrische Signal in ein chemisches Signal umgewandelt.
Funktion des Axons: Reizweiterleitung und Signalübertragung
Die Hauptfunktion des Axons ist die schnelle und effiziente Weiterleitung von elektrischen Impulsen (Aktionspotentialen) über oft beträchtliche Distanzen. Dieser Prozess ermöglicht die Kommunikation zwischen Neuronen und die Übertragung von Informationen von Sinnesorganen zu Gehirn und Rückenmark sowie von dort zu Muskeln und Drüsen.
Reizweiterleitung über elektrische Impulse
Sinnesreize wie Temperatur, Berührungen oder Druck werden von Rezeptoren in der Haut aufgenommen und in elektrische Impulse umgewandelt. Diese Impulse werden über sensorische Nervenbahnen zum Gehirn geleitet, wo sie verarbeitet werden. Motorische Nervenbahnen leiten dann Impulse vom Gehirn zu den ausführenden Organen, wie z.B. Muskeln.
Der axonale Transport
Neben der Reizweiterleitung spielt das Axon auch eine wichtige Rolle beim axonalen Transport von Stoffen. Da das Axon sehr lang sein kann, ist ein effizientes Transportsystem notwendig, um Proteine, Organellen und andere Moleküle vom Soma zu den synaptischen Endknöpfchen und zurück zu transportieren. Dieser Transport erfolgt entlang von Mikrofilamenten und Mikrotubuli, die als "Schienen" dienen.
Lesen Sie auch: Funktionen und Bedeutung des Fortsatzes einer Nervenzelle
Die Rolle von Neurotransmittern
An den synaptischen Endknöpfchen wird das elektrische Signal in ein chemisches Signal umgewandelt. Dies geschieht durch die Freisetzung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt, den Raum zwischen dem Axon und der Zielzelle. Die Neurotransmitter binden an Rezeptoren auf der Zielzelle und lösen dort eine Reaktion aus, z.B. die Auslösung eines Aktionspotentials in einem anderen Neuron oder die Kontraktion eines Muskels.
Es gibt viele verschiedene Arten von Neurotransmittern, die unterschiedliche Wirkungen auf die Zielzellen haben können. Einige Neurotransmitter wirken erregend, d.h. sie erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass die Zielzelle ein Aktionspotential auslöst. Andere Neurotransmitter wirken hemmend, d.h. sie verringern die Wahrscheinlichkeit, dass die Zielzelle ein Aktionspotential auslöst. Bekannte Neurotransmitter sind beispielsweise Acetylcholin, Noradrenalin, Dopamin und Serotonin.
Unterschiede zwischen markhaltigen und marklosen Nervenfasern
Die Geschwindigkeit der Reizweiterleitung hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter der Durchmesser des Axons und das Vorhandensein einer Myelinscheide. Markhaltige Nervenfasern leiten Impulse deutlich schneller als marklose Nervenfasern.
| Merkmal | Markhaltige Nervenfasern | Marklose Nervenfasern |
|---|---|---|
| Myelinscheide | Vorhanden | Nicht vorhanden |
| Erregungsleitung | Saltatorisch (von Schnürring zu Schnürring "springend") | Kontinuierlich |
| Geschwindigkeit | Hoch | Niedrig |
| Vorkommen | Überwiegend in Nervenbahnen, die schnelle Reaktionen erfordern (z.B. motorische Nerven) | Überwiegend in Nervenbahnen, in denen Geschwindigkeit nicht entscheidend ist (z.B. Schmerzfasern) |
| Energieverbrauch | Geringer | Höher |
Regeneration von Axonen
Im peripheren Nervensystem (PNS) können Axone nach einer Verletzung teilweise regenerieren. Schwann-Zellen spielen dabei eine wichtige Rolle, indem sie den wachsenden Axonfortsatz leiten und unterstützen. Im zentralen Nervensystem (ZNS) ist die Regeneration von Axonen jedoch stark eingeschränkt.
Klinische Bedeutung des Axons
Schädigungen des Axons können zu einer Vielzahl von neurologischen Erkrankungen führen. Axonale Schäden können durch Verletzungen, Entzündungen, Stoffwechselstörungen oder genetische Defekte verursacht werden. Einige Beispiele für Erkrankungen, die mit axonalen Schäden einhergehen, sind:
Lesen Sie auch: Gehirnzellen und Anästhesie: Ein detaillierter Blick
- Multiple Sklerose (MS): Eine Autoimmunerkrankung, bei der die Myelinscheide der Axone im ZNS angegriffen wird.
- Amyotrophe Lateralsklerose (ALS): Eine degenerative Erkrankung, die zum Abbau von motorischen Neuronen und deren Axonen führt.
- Diabetische Neuropathie: Eine Nervenschädigung, die als Folge von Diabetes auftreten kann und oft die Axone betrifft.
- Periphere Neuropathie: Eine Schädigung der peripheren Nerven, die durch verschiedene Ursachen wie Verletzungen, Infektionen oder Medikamente verursacht werden kann.
tags: #fortsatz #einer #nervenzelle #funktion