Nervenzellen, auch Neuronen genannt, sind die fundamentalen Bausteine des Nervensystems und spielen eine entscheidende Rolle bei der Reizweiterleitung und Informationsverarbeitung im Körper. Sie ermöglichen es uns, die Umwelt wahrzunehmen, zu denken, zu fühlen und zu handeln. Dieser Artikel beleuchtet den detaillierten Aufbau eines Neurons, insbesondere die Struktur und Funktion des Somas (Zellkörpers), sowie die Aufgaben der anderen wesentlichen Bestandteile.
Einführung in die Nervenzelle
Wenn wir eine rote Ampel sehen und stehen bleiben, ist dies ein Resultat der komplexen Arbeit von Nervenzellen. Neuronen sind hoch spezialisierte Zellen, die Reize aus der Umwelt aufnehmen, weiterleiten und verarbeiten. Sie sind miteinander zu einem riesigen Netzwerk verschaltet, das die Grundlage für unser Nervensystem bildet. Allein im Gehirn befinden sich schätzungsweise 86 Milliarden Neuronen.
Der Aufbau eines Neurons
Ein typisches Neuron besteht aus mehreren Hauptbestandteilen: Dendriten, Soma (Zellkörper), Axonhügel, Axon (Neurit) und synaptischen Endknöpfchen.
Dendriten: Die Antennen der Nervenzelle
Dendriten sind die stark verästelten Ausläufer des Somas, die wie Antennen wirken. Sie empfangen Signale von anderen Neuronen oder Sinneszellen und leiten diese zum Zellkörper weiter. Eine einzelne Nervenzelle kann über ihre Dendriten mit über 1.000 anderen Nervenzellen verbunden sein und Informationen von diesen Zellen empfangen und verarbeiten. Die Dendriten bilden Synapsen mit anderen vorgeschalteten Zellen aus, entweder mit Nervenzellen oder mit Sinneszellen.
Soma (Zellkörper): Das Zentrum der Nervenzelle
Das Soma, auch Perikaryon genannt, ist der Zellkörper des Neurons. Es enthält den Zellkern und alle notwendigen Zellorganellen wie Ribosomen, endoplasmatisches Retikulum, Mitochondrien und den Golgi-Apparat, die für die Aufrechterhaltung der Zellfunktion unerlässlich sind. Das Soma integriert die von den Dendriten empfangenen Signale. Raues ER und Golgi-Apparat sind ebenfalls sehr ausgeprägt, was auf eine sehr intensive Proteinbiosynthese deutet. Die vielen Mitochondrien sind für die Energieversorgung der Nervenzelle zuständig. Schließlich muss eine Nervenzelle "Schwerstarbeit" leisten und dafür wird viel Energie in Form von ATP benötigt, die ja von den Mitochondrien zur Verfügung gestellt wird.
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Axonhügel: Die Entscheidungszentrale
Der Axonhügel ist der Übergangsbereich zwischen dem Soma und dem Axon. Hier werden die vom Soma empfangenen Signale gesammelt und integriert. Wenn die Summe dieser Signale einen bestimmten Schwellenwert, das Schwellenpotential, überschreitet, wird ein Aktionspotential ausgelöst und an das Axon weitergeleitet. Der Axonhügel verhindert, dass der Körper jedes kleinste Signal weiterleitet.
Axon (Neurit): Die Informationsautobahn
Das Axon, auch Neurit genannt, ist ein langer, dünner Fortsatz, der vom Axonhügel ausgeht. Seine Hauptaufgabe ist die Weiterleitung von Aktionspotentialen über weite Strecken zu anderen Nerven- oder Muskelzellen. Das Axon kann bis zu einem Meter lang sein. Um eine schnelle und verlustfreie Signalübertragung zu gewährleisten, ist das Axon von einer isolierenden Schicht, der Myelinscheide, umgeben.
Myelinscheide und Ranviersche Schnürringe: Beschleunigung der Signalübertragung
Die Myelinscheide besteht aus spezialisierten Gliazellen, den Schwann'schen Zellen im peripheren Nervensystem und den Oligodendrozyten im zentralen Nervensystem. Diese Zellen wickeln sich mehrmals um das Axon und bilden so eine isolierende Schicht. Die Myelinscheide ist jedoch nicht durchgängig, sondern wird in regelmäßigen Abständen von unbedeckten Bereichen unterbrochen, den Ranvierschen Schnürringen. Diese Struktur ermöglicht die saltatorische Erregungsleitung, bei der das Aktionspotential von Schnürring zu Schnürring "springt", was die Geschwindigkeit der Signalübertragung erheblich erhöht.
Synaptische Endknöpfchen: Die Signalübergabe
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 Zelle weiterzugeben. Die synaptischen Endknöpfchen bilden Synapsen, die Verbindungsstellen zu anderen Neuronen, Muskelzellen oder Drüsenzellen darstellen. 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.
Die Funktion der Nervenzelle: Reizweiterleitung und Informationsverarbeitung
Nervenzellen sind für die Reizweiterleitung und Informationsverarbeitung im Körper unerlässlich. Wenn beispielsweise jemand die Schulter berührt, nehmen die Dendriten der sensorischen Nervenzelle diesen Reiz auf und leiten ihn zum Soma weiter. Wenn die Erregung stark genug ist, entsteht am Axonhügel ein Aktionspotential. Dieses wird dann über das Axon zu den synaptischen Endknöpfchen transportiert, wo es in ein chemisches Signal umgewandelt wird. Die freigesetzten Neurotransmitter überqueren den synaptischen Spalt und binden an Rezeptoren der nächsten Nervenzelle, wodurch dort ein neues elektrisches Signal entsteht. Dieser Prozess setzt sich fort, bis das Signal das Gehirn erreicht, wo es verarbeitet und interpretiert wird.
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Klassifizierung von Nervenzellen
Nervenzellen können anhand verschiedener Kriterien in Gruppen eingeteilt werden, darunter ihre Struktur (unipolar, bipolar, multipolar), ihre Funktion (sensorisch, motorisch, Interneurone) und die Art der von ihnen verwendeten Neurotransmitter.
Morphologische Klassifikation
- Unipolare Nervenzellen: Besitzen nur einen Fortsatz, das Axon.
- Bipolare Nervenzellen: Haben zwei Fortsätze, ein Axon und einen Dendriten.
- Pseudounipolare Nervenzellen: Dendrit und Axon entspringen einem gemeinsamen Fortsatz.
- Multipolare Nervenzellen: Besitzen viele Dendriten und ein Axon. Dies ist der am häufigsten vorkommende Typ.
- Apolare Nervenzellen: Weisen weder Axon noch Dendriten auf.
Funktionelle Klassifikation
- Sensorische Nervenzellen: Leiten Reize von den Sinnesorganen zum Gehirn.
- Motorische Nervenzellen: Leiten Befehle vom Gehirn zu den Muskeln.
- Interneurone: Verbinden sensorische und motorische Nervenzellen innerhalb des Nervensystems.
Neuronale Plastizität
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.
Gliazellen: Die Helfer der Nervenzellen
Neben den Neuronen gibt es im Nervensystem auch Gliazellen. Gliazellen = Isolierung. Gliazellen unterstützen die Neuronen auf vielfältige Weise. Sie isolieren die Axone (Myelinisierung), versorgen die Neuronen mit Nährstoffen und Sauerstoff, entfernen Abfallprodukte und schützen sie vor schädlichen Substanzen.
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