Motorische Nervenzelle: Definition, Funktion und Aufbau

Motorische Nerven sind für die Bewegungsfähigkeit des menschlichen Körpers unerlässlich. Sie spielen eine entscheidende Rolle im menschlichen Nervensystem und sind dafür verantwortlich, Signale vom zentralen Nervensystem zu den Muskeln zu leiten und so Bewegungen zu steuern.

Definition der motorischen Nervenzelle

Motorische Nerven sind Nerven, die Signale vom zentralen Nervensystem zu den Muskeln leiten, um Bewegungen zu steuern. Sie werden auch als efferente Neuronen bezeichnet, da sie Informationen vom Gehirn und Rückenmark weg zu den Muskeln transportieren.

Funktion der motorischen Nerven

Die Hauptaufgabe der motorischen Nerven ist es, Signale zu senden, die die Muskeln zur Bewegung veranlassen. Diese Nerven ermöglichen sowohl willkürliche Bewegungen wie Gehen und Greifen als auch unwillkürliche Muskeltätigkeiten, wie zum Beispiel Reflexe.

Signalübertragung

Die Signalübertragung beginnt im zentralen Nervensystem, genauer gesagt im Gehirn oder Rückenmark. Von dort werden elektrische Impulse über die motorischen Neuronen an die Muskeln gesendet. Dadurch wird eine Muskelkontraktion ausgelöst, die die gewünschte Bewegung erzeugt.

Die Signaltransduktion in motorischen Nerven erfolgt durch elektrische Impulse, die chemische Botenstoffe freisetzen. Diese Botenstoffe, bekannt als Neurotransmitter, binden an Rezeptoren in den Muskeln und lösen eine Reaktion aus. Die Geschwindigkeit der Signalübertragung kann durch Faktoren wie die Myelinisierung der Neuronen beeinflusst werden.

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Beispiele für die Funktion motorischer Nerven

• Freiwillige Bewegungen: Aktionen wie Laufen oder Sprechen. Wenn du deine Hand heben möchtest, werden entsprechende Signale vom Gehirn über die motorischen Nerven an die Armmuskulatur gesendet, die daraufhin die Bewegung der Hand ausführt. Wenn du ein Klavier spielst, senden motorische Nerven Signale vom Gehirn an deine Finger, um die Tasten in der richtigen Reihenfolge zu drücken. Während des Fahrradfahrens senden motorische Nerven kontinuierlich Signale an die Beinmuskulatur, um die notwendigen Pedalbewegungen auszuführen. Motorische Nerven steuern die Feinmotorik, indem sie präzise Bewegungen der Muskeln koordinieren, die für Aufgaben wie Schreiben oder Schneiden erforderlich sind.
• Unwillkürliche Reflexe: Reaktionen wie das Zurückziehen der Hand bei einer Berührung mit einer heißen Oberfläche. Der Reflexbogen ist ein Beispiel für eine unbewusste Reaktion, die von motorischen Nerven koordiniert wird.

Aufbau der motorischen Nerven

Jeder motorische Nerv besteht aus spezifischen Strukturen, die seine Funktion erlauben:

• Neuronen: Grundbausteine der Nerven, spezialisierte Zellen, die elektrische Signale weiterleiten. Ein Neuron (auch: Nervenzelle) ist die grundlegende funktionelle Einheit des Nervensystems. Es ist darauf spezialisiert, elektrische und chemische Signale zu empfangen, weiterzuleiten und zu verarbeiten - und bildet damit die Basis für alle Gehirn- und Nervenfunktionen wie Denken, Bewegung, Sinnesverarbeitung und Emotionen.
  • Zellkörper (Soma): Enthält den Zellkern; zentrale Stoffwechselzentrale. Das Soma der Nervenzelle ist der Zellkörper. Darin befinden sich der Zellkern und die Zellorganellen, die den Zellstoffwechsel durchführen, Neurotransmitter herstellen und Reize verarbeiten.
  • Dendriten: Kurze Fortsätze, die Signale aufnehmen. Dendriten sind die Signalempfänger der Nervenzellen. Bei einer chemischen Kommunikation der Nervenzellen sind die Dendriten nicht direkt mit den Nachbarzellen verbunden, sondern es besteht ein kleiner, flüssigkeitsgefüllter Spalt zwischen den Zellen, der Synaptische Spalt. Die vorangegangene Nervenzelle gibt Neurotransmitter in diesen Spalt ab, damit sie an die Dendriten der nachfolgenden Zelle binden und so das Signal übertragen. Demgegenüber besteht bei elektrischer Kommunikation der Nervenzellen ein direkter Kontakt der Dendriten mit den benachbarten Zellen.
  • Axonhügel: Ursprungsort des Aktionspotenzials. Der Axonhügel beschreibt den Bereich am Übergang vom Zellkörper der Nervenzelle zum Axon, mit dem die Nervenzelle ihre Information an die nachfolgenden Strukturen weitergibt. Im Axonhügel entscheidet sich, ob ein Reiz stark genug ist, um fortgeleitet zu werden, oder ob es sich lediglich um einen Störimpuls handelt, der nicht weiter zu bearbeiten ist.
  • Axon: Langer Fortsatz, lange Nervenfaser, die als Kommunikationsweg dient und die Signale vom Axonhügel zu den Muskeln transportiert und Impulse weiterleitet. Das Axon enthält ein Proteingerüst, die Mikrotubuli. Gebunden an Transportproteine wandern die im Zellkörper gebildeten Transmitter entlang der Mikrotubuli ans Ende des Axons, wo sie auf ihre Ausschüttung warten.
  • Myelinscheide: Schutz- und Isolationsschicht, isolierende Hülle um das Axon, die die Übertragungsgeschwindigkeit der Signale erhöhen. Die Myelinscheiden bestehen aus Lipiden und Proteinen und sind entscheidend für die effiziente Signalübertragung im Nervensystem. Sie isolieren das Axon, verhindern den Verlust elektrischer Signale und erlauben das sogenannte saltatorische Leitung, bei der die Signale von einem Ranvier'schen Schnürring zum nächsten springen, was die Übertragungsgeschwindigkeit erheblich erhöht. Im Zentralen Nervensystem, also dem Gehirn und den Hirnnerven, bilden Oligodendrozyten die Markscheide.
  • Ranviersche Schnürringe: Freie Abschnitte der Axonmembran. An diesen Stellen liegt das Axon frei, es ist nicht-myelinisiert. Kommt es am Axonhügel zur Auslösung einer elektrischen Erregung, einem Aktionspotenzial, so „springt“ das Signal von einem Schnürring zum nächsten und lässt dabei die myelinisierten Teile des Axons aus. Damit erreicht es das Ende des Axons sehr schnell. Das ist vor allem bei den langen Nervenfasern zwischen Rückenmark und unterer Extremität sehr wichtig.
  • Synapse: Verbindungsstelle zu anderen Nervenzellen oder Zielzellen → Signalübertragung mittels Neurotransmittern. Die Synapse ist nicht direkt Teil der Nervenzelle, sondern vielmehr der Überbegriff für den Ort der Kommunikation einer Nervenzelle mit ihren Nachbarn. Im Fall einer chemischen Synapse umfasst sie den letzten Abschnitt des Axons, das „synaptisches Endknöpfchen“, in dem die Neurotransmitter gelagert sind sowie den Synaptischen Spalt zwischen den Nervenzellen und die Dendriten der nachfolgenden Zelle. Bei einer elektrischen Synapse ist das Ende der Nervenzelle über Proteinverbindungen, Gap junctions, direkt mit den Nachbarn verbunden.
  • Motorische Endplatte: Die motorische Endplatte ist die Kontaktstelle zwischen einer Nerven- und einer Muskelzelle. Sie ist genauso aufgebaut, wie eine „normale“ Synapse. Die Membran der Muskelzelle ist stark gefaltet. So erhöhen sie ihre Oberflächen, mit denen sie in Kontakt stehen.

Neuronentypen

• Sensorische (afferente) Neuronen: Leiten Reize von Sinnesorganen ans ZNS. Sensorische Nervenzellen sind klassische pseudounipolare Zellen. Ihre Zellkörper liegen im Rücken außerhalb des Rückenmarks in sogenannten Ganglien.
• Motorische (efferente) Neuronen: Steuern Muskeln und Drüsen. Typische multipolare Zellen sind motorische Neurone.
• Interneuronen: Verbinden Nervenzellen untereinander (v. a. im Gehirn und Rückenmark) und vermitteln zwischen anderen Nervenzellen. Interneurone sind beispielsweise bei komplexen Reflexen wie dem Wegziehen der Hand bei einer Verbrennung beteiligt. Derartige Bewegungen erfordern die sofortige und gleichzeitige Aktivität vieler Muskeln. Indem die Interneurone unmittelbar die entsprechende Reaktion auslösen, ohne auf eine Rückantwort des Gehirns warten zu müssen, sorgen sie für eine viel schnellere Reaktion und vermindern den Schaden für das verletzte Gewebe.

Bau der Nervenzelle

Das Paradebeispiel für Nervenzellen sind die Motoneurone, die motorischen Nervenzellen des Rückenmarks. Sie steuern die Muskelkontraktion. Der Bau eines Motoneurons zeigt die drei typischen Bauelemente aller Neurone. Die Nervenzelle besteht aus dem Zellkörper, der Zellkern und Organellen enthält, sowie das Soma (=Cytoplasma). Zweitens, den Dendriten, die kurze meist stark verästelte Fortsätze ausbilden und darüber Informationen für das Neuron “einsammeln” und das Axon, ein langer unverzweigter Fortsatz, der die Informationen schnell über weite Strecken leitet und diese am Ende an andere Zellen weitervermittelt (Synapsen).

Funktion der Nervenzelle

Die Nervenzellen sind also für die Weiterleitung von Reizen verantwortlich. 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“.

Motorische Endplatte Funktion

Zunächst erreicht ein Aktionspotential das Endknöpfchen / Sohlenplatte der Nervenzelle. Darunter verstehst du eine Abweichung der Spannung von der im Ruhezustand (Ruhepotential). Daraufhin öffnen sich Calciumionenkanäle. Somit kommt es zur Freisetzung des Neurotransmitters Acetylcholin aus den Vesikeln in den synaptischen Spalt. Dazu verschmelzen die Vesikel mit der Membran. Nachdem sich der Transmitter zur postsynaptischen Membran bewegt hat, kann er dort an spezifische - sogenannte nikotinerge Acetylcholin-Rezeptoren - binden. Du bezeichnest die Art von Rezeptor als ionotrop. Das bedeutet, dass er gleichzeitig auch einen Ionenkanal bildet. (positive Ionen). Ein sogenanntes Endplattenpotential entsteht und breitet sich aus. Der Neurotransmitter Acetylcholin löst sich nach einer Weile wieder von seinem Rezeptor. , die Acetylcholinesterase, baut dann das freie Acetylcholin im synaptischen Spalt ab. Dazu spaltet sie es in Acetat und Cholin. Die Moleküle können dann von der Präsynapse wieder aufgenommen und recycelt werden. bildet daraus neues Acetylcholin und verpackt es wieder in Vesikel.

Unterschied zwischen sensorischen und motorischen Nerven

Sensorische und motorische Nerven haben unterschiedliche Funktionen im Nervensystem:

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• Sensorische Nerven: Übertragen Informationen von den Sinnesorganen zum Gehirn. Sie ermöglichen es dir, Reize wie Hitze, Kälte oder Schmerz wahrzunehmen. Eine sensorische Nervenzelle nimmt Reize aus dem Körper oder der Umgebung auf und leitet sie zur Verarbeitung an Rückenmark und Gehirn weiter.
• Motorische Nerven: Leiten Befehle vom Gehirn an die Muskeln weiter, um Bewegungen zu steuern. Motorische Nervenzellen übertragen Informationen aus dem Gehirn an den Körper, um Reaktionen zu erzeugen. Trifft der motorische Reiz auf eine Muskelzelle, so kann eine aktive, bewusste Bewegung ausgelöst werden, beispielsweise das Öffnen der Augen oder das Heben des Arms. Auch unbewusste Steuerungsprozesse werden vom motorischen Nervensystem initiiert. Sie betreffen das autonome, vegetative Nervensystem, das sich in den Sympathikus und den Parasympathikus gliedert, welche die Reaktion des Körpers auf Stress und Bedrohungen sowie auf Phasen der Ruhe und Entspannung regulieren.

Beispiel

Beim Berühren einer heißen Oberfläche senden sensorische Nerven ein Warnsignal an das Gehirn. Motorische Nerven leiten dann die Information an die Muskeln weiter, um die Hand schnell wegzuziehen.

Erkrankungen der motorischen Nerven

Erkrankungen, die motorische Nerven beeinträchtigen können, sind unter anderem Amyotrophe Lateralsklerose (ALS), Multiple Sklerose (MS), Guillain-Barré-Syndrom und Neuropathien wie diabetische Neuropathie.

Wird die Myelinscheide der Nervenzelle beschädigt, so können Informationen nicht mehr mit der gewohnten Geschwindigkeit innerhalb des Nervensystems übermittelt werden. Zudem kann es zu Fehlreizen durch Kontakte mit benachbarten Zellen kommen, da die schützende Isolierung des Axons wegfällt. Krankheiten, bei denen die Nervenzellscheiden zerstört werden, sind unter anderem Multiple Sklerose (MS), die das Zentrale Nervensystem betrifft, sowie das Guillain-Barré-Syndrom (GBS), bei dem die Schwann-Zellen im Peripheren Nervensystem abgebaut werden.

Behandlung von motorischen Nervenverletzungen

Motorische Nervenverletzungen können durch Physiotherapie zur Förderung der Muskelstärke und -koordination, Medikamente zur Schmerzlinderung und gegebenenfalls chirurgische Eingriffe zur Reparatur schwerer Verletzungen behandelt werden.

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