Nervenzelle und Nervensystem: Arbeitsblatt Lösungen

Eine Nervenzelle, auch Neuron genannt, ist eine hochspezialisierte Zelle, die Informationen empfangen, verarbeiten und weiterleiten kann. Neueste Schätzungen gehen davon aus, dass ein Mensch bis zu einer Billion Nervenzellen besitzt. Es ist wichtig zu wissen, dass sich Nervenzellen nicht teilen können, was bedeutet, dass die maximale Anzahl an Nervenzellen bereits bei der Geburt festgelegt ist.

Aufbau einer Nervenzelle

Eine Nervenzelle besteht aus mehreren spezialisierten Strukturen, die zusammen die Informationsaufnahme, -verarbeitung und -weiterleitung ermöglichen. Hier ein detaillierter Blick auf die einzelnen Bestandteile:

• Zellkern: Wie jede Zelle besitzt auch die Nervenzelle einen Zellkern, der als Steuerzentrale fungiert. Hier werden wichtige Prozesse wie die Eiweißproduktion und die Zellaktivität reguliert.
• Soma: Das Soma, auch Zellkörper genannt, enthält den Zellkern und die meisten Organellen. Es ist das metabolische Zentrum der Nervenzelle.
• Dendriten: Diese verästelten Fortsätze empfangen Informationen von anderen Nervenzellen. Eine einzige Nervenzelle kann bis zu 10.000 Verbindungen mit anderen Zellen eingehen.
• Axon: Das Axon ist ein langer Fortsatz, der Informationen vom Soma weg zu anderen Zellen weiterleitet. Manche Axone können über einen Meter lang werden.
• Axonhügel: Der Axonhügel ist der Übergang vom Soma zum Axon. Hier wird entschieden, ob ein Aktionspotenzial ausgelöst wird, das für die Weiterleitung von Signalen essentiell ist.
• Synaptische Endigungen: Am Ende des Axons befinden sich die synaptischen Endigungen. Dort wird eine Synapse gebildet - die Kontaktstelle zu einer anderen Zelle.
• Präsynaptische und postsynaptische Zelle: An der Synapse unterscheidet man die präsynaptische Zelle (die sendende Zelle) und die postsynaptische Zelle (die empfangende Zelle). Informationen werden mithilfe von chemischen Botenstoffen, den Neurotransmittern, an die nächste Nervenzelle weitergegeben.
• Myelinscheide: Um Informationen schnell und verlustfrei weiterzuleiten, ist das Axon bei vielen Nervenzellen von einer Myelinscheide (auch Markscheide) umgeben. Diese besteht aus Schwann’schen Zellen, einer Art von Gliazellen, die das isolierende Myelin produzieren. Die Myelinscheide ist nicht durchgängig, sondern wird regelmäßig von Ranvier’schen Schnürringen unterbrochen. Neuronen mit Myelinscheide nennt man markhaltig. Die Myelinscheide ermöglicht eine saltatorische Erregungsleitung, bei der das Aktionspotenzial von Schnürring zu Schnürring "springt", was die Geschwindigkeit der Signalübertragung deutlich erhöht.

Das Nervensystem: Vom Reiz zur Reaktion

Das Nervensystem vollbringt tagtäglich fantastische Leistungen, sei es beim Riechen, Klettern oder Klavierspielen. Es ermöglicht uns, Reize aus der Umwelt wahrzunehmen, diese zu verarbeiten und entsprechend zu reagieren.

Überblick über das Nervensystem

Das Nervensystem lässt sich grob in zwei Hauptteile unterteilen:

• Zentralnervensystem (ZNS): Bestehend aus Gehirn und Rückenmark, ist das ZNS die zentrale Steuerungs- und Verarbeitungseinheit des Körpers.
• Peripheres Nervensystem (PNS): Das PNS umfasst alle Nerven, die außerhalb des ZNS liegen und die Verbindung zwischen dem ZNS und den Organen, Muskeln und der Haut herstellen.

Erregungsleitung: Innerhalb einer Nervenzelle und an der Synapse

Die Erregungsleitung innerhalb einer Nervenzelle erfolgt durch Aktionspotenziale, die sich entlang des Axons ausbreiten. An der Synapse wird das elektrische Signal in ein chemisches Signal umgewandelt, indem Neurotransmitter freigesetzt werden. Diese Neurotransmitter binden an Rezeptoren der postsynaptischen Zelle und lösen dort ein neues Aktionspotenzial aus oder hemmen es.

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Reflexe

Reflexe sind schnelle, unwillkürliche Reaktionen auf bestimmte Reize. Sie werden über den Reflexbogen vermittelt, der aus einem Sensor, einer afferenten (zuführenden) Nervenzelle, einem Schaltzentrum im Rückenmark oder Gehirn, einer efferenten (wegführenden) Nervenzelle und einem Effektor (z.B. Muskel) besteht.

Gehirn

Das Gehirn ist das komplexeste Organ des Nervensystems und lässt sich in verschiedene Bereiche unterteilen, die jeweils spezifische Funktionen haben. Zu den wichtigsten Teilen gehören:

• Großhirn: Verantwortlich für höhere kognitive Funktionen wie Denken, Sprache, Gedächtnis und bewusste Wahrnehmung.
• Kleinhirn: Koordiniert Bewegungen und ist wichtig für das Gleichgewicht.
• Hirnstamm: Steuert lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Herzschlag und Blutdruck.
• Zwischenhirn: Reguliert unter anderem Schlaf-Wach-Rhythmus und Körpertemperatur.

Sympathikus und Parasympathikus

Der Sympathikus und der Parasympathikus sind zwei Teile des autonomen Nervensystems, die gegensätzliche Funktionen haben. Der Sympathikus bereitet den Körper auf "Kampf oder Flucht" vor, indem er beispielsweise die Herzfrequenz erhöht und die Verdauung hemmt. Der Parasympathikus hingegen fördert Ruhe und Entspannung, indem er beispielsweise die Herzfrequenz senkt und die Verdauung anregt.

Fallbeispiel: Die Stechmücke

Eine Stechmücke landet auf dem Oberschenkel. Was passiert im Nervensystem?

1. Reizaufnahme: Die Stechmücke (Licht) reizt die Sinneszellen der Augen, und ihr Fluggeräusch (Schallwellen) reizt die Sinneszellen des Ohrs.
2. Signalübertragung: Diese Reize werden über Nervenzellen zum Gehirn geleitet.
3. Informationsverarbeitung: Im Gehirn werden die eingehenden Informationen ausgewertet und verarbeitet. Die Person nimmt die Stechmücke wahr.
4. Reaktion: Nervenzellen leiten elektrische Erregungen vom Gehirn zu den Muskeln des Arms und der Hand. Die Person schlägt nach der Mücke.

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