Neuron und Neurit: Ein detaillierter Vergleich

Die Neurobiologie ist ein faszinierendes Feld, das sich mit der Struktur, Funktion und Entwicklung des Nervensystems befasst. Innerhalb dieses Feldes spielen Neuronen, auch Nervenzellen genannt, eine zentrale Rolle. Um die komplexen Prozesse des Nervensystems zu verstehen, ist es entscheidend, die verschiedenen Bestandteile eines Neurons und ihre jeweiligen Funktionen zu kennen. In diesem Artikel werden wir uns eingehend mit zwei wichtigen Begriffen auseinandersetzen: Neuron und Neurit (Axon).

Einführung in das Neuron

Neuronen sind die grundlegenden Bausteine des Nervensystems. Hunderte Milliarden von Nervenzellen ermöglichen im menschlichen Körper die Signalübertragung von den Sinnesorganen zum Gehirn und vom Gehirn zu Organen und Körperperipherie. Sie sind spezialisierte Zellen, die Informationen in Form von elektrischen und chemischen Signalen empfangen, verarbeiten und übermitteln. Ein typisches Neuron besteht aus drei Hauptteilen:

• Zellkörper (Soma): Der Zellkörper enthält den Zellkern und die meisten Organellen, die für die Funktion der Zelle notwendig sind. Hier werden die von den Dendriten empfangenen Signale verarbeitet.
• Dendriten: Dendriten sind verzweigte Ausläufer des Zellkörpers, die Signale von anderen Neuronen empfangen und zum Zellkörper weiterleiten. Sie stellen die "Antennen" des Neurons dar.
• Axon (Neurit): Das Axon ist ein langer, röhrenförmiger Fortsatz, der elektrische Signale vom Zellkörper weg zu anderen Neuronen oder Zielzellen (z. B. Muskelzellen, Drüsenzellen) leitet.

Was ist ein Axon (Neurit)?

Das Axon, auch Neurit genannt, ist der Leitungsapparat des Neurons. Sobald du dich mit der Neurobiologie befasst, triffst du zwangsläufig auf den Begriff Axon. Ein Axon ist ein Schlüsselelement jeder Nervenzelle. Was ist ein Axon? Um das Axon zu verstehen, musst du zunächst die grundlegende Struktur einer Nervenzelle kennen. Eine Nervenzelle besteht aus dem Zellkörper, den Dendriten und dem Axon. Das Axon, oft auch als "Neuraxon" bezeichnet, ist ein langer, röhrenförmiger Ausläufer der Nervenzelle. Der Begriff Neuraxon ist einfach ein zusammengesetztes Wort aus „Neuron" (Nervenzelle) und „Axon“. Mit der Axon-Darstellung verstehst du besser, wie diese Struktur in einem Neuron funktioniert. Das Axon ist in gewisser Weise wie eine Informationsautobahn. Elektrische Signale, die als Aktionspotentiale bekannt sind, reisen entlang des Axons von der "Axonhügel", der Nähe des Zellkörpers, zum "Axonterminal", wo die Signale dann auf andere Zellen übertragen werden. Stelle dir das Axon wie ein langgezogenes Kabel vor, an dessen einem Ende der Zellkörper und an dessen anderem Ende eine andere Zelle ist. Ein elektrisches Signal startet am Zellkörper und bewegt sich entlang des Kabels (des Axons), bis es das Ende erreicht. Dort wird es auf die nächste Zelle übertragen.

Struktur des Axons

Das Axon entspringt am Axonhügel, einem kegelförmigen Bereich des Zellkörpers. Im Gegensatz zu den Dendriten, die sich stark verzweigen, ist das Axon in der Regel ein einzelner, langer Fortsatz. Es kann jedoch am Ende in zahlreiche Verzweigungen, die sogenannten Axonterminale oder Endknöpfchen, aufgeteilt sein. Diese Endknöpfchen bilden Synapsen mit anderen Neuronen oder Zielzellen.

Die Länge von Axonen beim Menschen variiert stark, sie können jedoch bis zu einem Meter lang werden. Tatsächlich sind die längsten Axone im menschlichen Körper die, die die Muskeln in den Zehen mit dem Rückenmark verbinden. Diese können eine Länge von über 1 Meter erreichen! Der Durchmesser eines Axons beträgt in der Regel zwischen 1 und 10 µm.

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Myelinisierung

Viele Axone sind von einer isolierenden Schicht, der Myelinscheide oder Markscheide, umgeben. Die Myelinscheide wird von speziellen Zellen gebildet:

• Im zentralen Nervensystem (ZNS) von Oligodendrozyten
• Im peripheren Nervensystem (PNS) von Schwann-Zellen

Die Myelinscheide ist keine durchgehende Hülle, sondern in Abständen von 0,1 - 1,5 mm immer wieder unterbrochen. Diese Unterbrechungen werden als Ranviersche Schnürringe bezeichnet. Die Myelinisierung spielt eine entscheidende Rolle bei der Geschwindigkeit der Signalübertragung.

Funktion des Axons

Die wichtigste Aufgabe des Axons ist die Weiterleitung elektrischer Erregungen vom Zellkörper an das Ende der Nervenzelle.

1. Aktionspotentiale: Das Axon erzeugt und leitet Aktionspotentiale weiter. Ein Aktionspotential ist eine kurzzeitige Änderung des elektrischen Membranpotentials, die sich entlang des Axons ausbreitet.
2. Saltatorische Erregungsleitung: Bei myelinisierten Axonen springt das Aktionspotential von Schnürring zu Schnürring, was als saltatorische Erregungsleitung bezeichnet wird. Dies erhöht die Geschwindigkeit der Signalübertragung erheblich (bis zu 400 km/h).
3. Synaptische Übertragung: An den Axonterminalen wird das elektrische Signal in ein chemisches Signal umgewandelt. Dies geschieht durch die Freisetzung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt, der die Verbindung zwischen dem Axon und der nächsten Zelle darstellt.

Axonaler Transport

Abgesehen von der elektrischen Signalübertragung findet im Axon auch ein Stofftransport statt, der als axonaler Transport bezeichnet wird. Dabei werden Stoffe (z. B. Organellen, Proteine, Neurotransmitter) entlang des Axons transportiert. Es gibt zwei Arten des axonalen Transports:

• Anterograder Transport: Transport vom Zellkörper zum Axonterminal
• Retrograder Transport: Transport vom Axonterminal zum Zellkörper

Neuron vs. Neurit: Die wichtigsten Unterschiede

Obwohl die Begriffe Neuron und Neurit (Axon) oft im Zusammenhang verwendet werden, bezeichnen sie unterschiedliche Dinge. Hier sind die wichtigsten Unterschiede:

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Merkmal	Neuron	Neurit (Axon)
Definition	Gesamte Nervenzelle mit Zellkörper, Dendriten und Axon	Langer Fortsatz des Neurons, der Signale vom Zellkörper weg leitet
Funktion	Empfangen, Verarbeiten und Weiterleiten von Signalen	Weiterleiten von Signalen vom Zellkörper zu anderen Zellen
Struktur	Zellkörper, Dendriten, Axon	Axonhügel, Axonschaft, Axonterminale, ggf. Myelinscheide und Schnürringe
Vorkommen	Im gesamten Nervensystem	Als Teil jedes Neurons
Signalrichtung	Empfängt Signale über Dendriten, leitet sie über das Axon weiter	Leitet Signale in der Regel nur in eine Richtung (vom Zellkörper zum Terminal)

Axon Funktion: Ein Unterschied zu anderen Neuronstrukturen?

Im Vergleich zu anderen Strukturen eines Neurons nimmt das Axon eine besondere Stellung ein. Die Dendriten des Neurons, die oft als Bäume dargestellt werden, sind Ausläufer, die Signale von anderen Neuronen empfangen und zum Zellkörper leiten. Es ist nicht unüblich, das Axon als das "Sprechrohr" des Neurons zu bezeichnen während die Dendriten oft als "Ohren" des Neurons bezeichnet werden. So gesehen ist das Axon das Kommunikationsinstrument eines Neurons, das es ihm ermöglicht, Botschaften an andere Zellen zu senden - eine einzigartige und zentrale Funktion, die das Axon von anderen Strukturen eines Neurons unterscheidet.

Klinische Bedeutung

Schädigungen des Axons, beispielsweise durch Unfälle oder Krankheiten, können schwerwiegende Folgen haben. Die Durchtrennung von Axonen führt zur Degeneration (Abbau) von Teilen der betroffenen Neuronen. Sie können nur teilweise wieder nachwachsen, was zu Problemen in der Signalweiterleitung führen kann.

Einige Beispiele für Erkrankungen, die mit axonalen Schäden einhergehen, sind:

• Multiple Sklerose (MS): Eine Autoimmunerkrankung, bei der die Myelinscheide im ZNS angegriffen wird, was zu einer verlangsamten oder blockierten Signalübertragung führt.
• Amyotrophe Lateralsklerose (ALS): Eine neurodegenerative Erkrankung, die zum Abbau von Motorneuronen führt, was Muskelschwäche und Lähmungen verursacht.
• Diabetische Neuropathie: Nervenschäden, die durch Diabetes verursacht werden und oft die peripheren Nerven betreffen.

Die Synapse: Schaltstelle der Kommunikation

Für die Medizin ist eine bestimmte Station in der Signalweiterleitung von besonderem Interesse: der Informationsaustausch von Nervenzelle zu Nervenzelle an der sogenannten Synapse. Bei vielen Krankheiten wie beispielsweise Parkinson oder Depression sind diese Schaltstellen aus dem Gleichgewicht geraten. Nervenzellen sind in der Regel nicht elektrisch leitend miteinander verbunden. Das heißt: Um eine Information von einer Zelle zur nächsten übertragen zu können, muss eine Lücke überwunden werden. Diese Lücke nennt sich synaptischer Spalt. Im Axon-Endknöpfchen befinden sich kleine Bläschen (Vesikel), die chemische Botenstoffe (Neurotransmitter) enthalten. Wenn ein elektrischer Impuls im Endknöpfchen ankommt, verschmelzen die Vesikel mit der Zellmembran und die Botenstoffe werden in den synaptischen Spalt ausgeschüttet. Aus dem elektrischen Signal wird also ein chemisches. An der Zellmembran der Empfängerzelle sitzen spezielle Andockstellen (Rezeptormoleküle) für die Botenstoffe. Wenn ein Transmitter an ein Rezeptormolekül bindet, wird in der Empfängerzelle wieder ein elektrisches Signal ausgelöst, das sich entlang der Zelle fortpflanzen kann. So werden Nervenimpulse von Zelle zu Zelle weitergegeben. Ein System, das so komplex ist wie die Vorgänge an der Synapse, ist natürlich empfindlich gegenüber Einflüssen von außen. Psychoaktive Substanzen können an unterschiedlichen Stellen des Ablaufs eingreifen. Dazu gehören diverse Rauschmittel (Kokain, Ecstasy) und Medikamente (Antidepressiva, Beruhigungsmittel), aber auch Kaffee und Zigaretten. Manche Stoffe bewirken beispielsweise, dass die Neurotransmitter länger im synaptischen Spalt bleiben (indem ihr Abbau oder die Wiederaufnahme in die Senderzelle gehemmt werden). Das ist bei manchen Krankheiten, wie zum Beispiel bei Depressionen, erwünscht, da dort die Konzentration bestimmter Neurotransmitter zu niedrig ist.

Lernen und Gedächtnis: Die Rolle der Synapsen

Eine der vielleicht wichtigsten Funktionen der Nervenzellen für unser Selbstverständnis ist die Fähigkeit zu lernen. Auch dabei spielen die Synapsen eine entscheidende Rolle. Unser Gedächtnis wird einem bestimmten Hirnareal zugeschrieben, dem Hippocampus. Bei Lernvorgängen kommt es hier zu funktionellen Veränderungen an bestimmten Synapsen, die dazu führen, dass die elektrischen Antworten in den Empfängerzellen stärker werden. Man kann sich das wie einen Trampelpfad durch den Wald vorstellen: Je häufiger er benutzt wird, desto leichter zugänglich wird er - man kann ihn leichter wiederfinden und sich immer besser auf ihm fortbewegen. Genauso kann er aber wieder zuwuchern, wenn er nicht gebraucht wird. Das passiert auch im Gehirn - Neues lernen lässt neue Verbindungen entstehen, werden sie nicht gebraucht, werden sie auch wieder abgebaut.

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Die Vielfalt der Neuronen

Es gibt viele unterschiedliche Arten von Nervenzellen (Neuronen), die Spezialisierungen in Form und Funktion entwickelt haben. Gewisse Gemeinsamkeiten teilen sie jedoch alle. Jedes Neuron hat einen relativ großen Zellkörper (Soma). Der deutlichste Unterschied zu anderen Zellen sind aber die langen Fortsätze, die dem Zellkörper entspringen: die Dendriten und Axone.

In der Neurobiologie können Nervenzellen nach verschiedenen Charakteristika eingeteilt werden.

• Unipolare Nervenzelle: Neuron mit einem Fortsatz (Axon)
• Bipolare Nervenzelle: Neuron mit zwei separaten Fortsätzen (Axon und Dendrit)
• Pseudounipolare Nervenzelle: Neuron, bei dem Dendrit und Axon aus einem gemeinsamen Fortsatz in der Nähe des Zellkörpers entspringen
• Multipolare Nervenzelle: Neuron mit vielen Dendriten und einem Axon; multipolare Nervenzellen gehören zu den am häufigsten vorkommenden Nervenzellen

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