Nervenzellen, auch Neuronen genannt, sind die fundamentalen Bausteine des Nervensystems. Sie sind spezialisiert auf die Aufnahme, Weiterleitung und Verarbeitung von Reizen und ermöglichen so die Kommunikation innerhalb des Körpers. Dieser Artikel bietet eine detaillierte Anleitung zum Zeichnen von Nervenzellen, erklärt ihre Struktur und Funktion und geht auf verschiedene Aspekte ein, die für das Verständnis dieser faszinierenden Zellen wichtig sind.
Einführung in die Nervenzelle
Nervenzellen sind hochspezialisierte Zellen, die für die Reizweiterleitung im Körper verantwortlich sind. Sie sind über Synapsen miteinander zu einem großen Netzwerk verschaltet. In unserem Körper haben wir eine unfassbar große Anzahl an Neuronen. Wenn wir über unsere Sinne Informationen aufnehmen, werden diese mithilfe von Nervenzellen (Neuronen) in verschiedene Gehirnareale übertragen.
Der Aufbau einer Nervenzelle: Eine detaillierte Betrachtung
Ein Neuron lässt sich in unterschiedliche Abschnitte gliedern:
Soma (Zellkörper): Das Soma ist der Körper der Zelle, in dem sich der Zellkern befindet. Der Zellkörper hat eine Größe von etwa 5 bis 100 Mikrometern. Im Soma sind neben dem Zellkern auch Mitochondrien, der Golgi-Apparat oder das endoplasmatische Retikulum anzutreffen. Der Zellkern hat die Funktion, das in ihm enthaltene Erbgut der Zelle zu tragen und zu beschützen.
Dendriten: Die Dendriten sind Fortsätze der Zelle, die vom Soma aus in verschiedene Richtungen abgehen. Sie sind baumartig verzweigt und haben einen Durchmesser von circa einem Mikrometer. Eine einzige Nervenzelle kann bis zu 1.000 dieser Nervenzellfortsätze haben. Die Funktion der Dendriten ist es, Signale von benachbarten Nervenzellen aufzunehmen und an das Soma weiterzuleiten. Sie bieten möglichst viele Kontaktstellen. Die Informationen (Reize) werden an den Dendriten aufgenommen.
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Axonhügel: Der Axonhügel bildet den Übergang vom Soma zum Axon. Die elektrischen Signale werden hier solange gesammelt und summiert, bis eine bestimmte Schwelle oder ein Schwellenpotential überschritten wird. Erst dann wird ein Signal an das Axon weitergeleitet. Das verhindert, dass unser Körper jedes kleinste Signal weiterleitet.
Axon (Neurit): Das Axon ist der lange “Schwanz” der Zelle. Genau genommen ist es ein Neurit, der von der Myelinscheide umschlossen ist. Das Axon ist der lange Fortsatz der Nervenzelle, der aus dem Axonhügel hervorgeht. Das Axon dient zur Weiterleitung eines Reizes innerhalb einer Nervenzelle. Die Aufgabe des Axons ist die Weiterleitung der Aktionspotentiale zu Nerven- oder Muskelzellen.
Myelinscheide (Schwannsche Zelle): Die Myelinscheide (oder auch Schwannsche Zelle) ist eine lipidreiche Schicht, die das Axon umwickelt. Sie besteht aus Myelin, das von den Gliazellen gebildet wird. Die Funktion der Myelinscheide ist der Schutz des empfindlichen Axons. Damit die Weiterleitung der elektrischen Signale möglichst schnell und ohne Verluste funktioniert, ist das Axon sozusagen wie ein elektrisches Kabel isoliert. Dazu wird der Fortsatz durch Stütz- oder Hüllzellen umhüllt. (außerhalb von Gehirn und Rückenmark) nennst du sie auch Schwann’sche Zellen.
Ranviersche Schnürringe: Die Umhüllung ist immer wieder durch freiliegende Axonbereiche unterbrochen. Den nicht-umhüllten Bereich eines Axons nennst du Ranvierschen Schnürring. Hier findet die saltatorische Erregungsleitung statt. Denn die Erregung kann auch von einem Schnürring zum nächsten „springend“ weitergeleitet werden.
Synapsen (Endknöpfchen): Die Synapsen einer Nervenzelle sind, ähnlich wie die Dendriten, die Verbindungsstellen zu weiteren Zellen. Die Funktion von Synapsen ist die Reizweiterleitung auf weitere Nervenzellen. Die Anzahl der Synapsen einer einzigen Nervenzelle kann sehr stark variieren. Die synaptischen Endknöpfchen bilden das Ende eines Neurons. Das elektrische Signal wird hier auf die nächste Nervenzelle oder zum Beispiel auf eine Sinnes- oder Muskelzelle übertragen. Dazu wird das elektrische Signal meist in ein chemisches Signal umgewandelt. Die Verbindung am Ende einer Nervenzelle mit einer anderen Zelle nennst du Synapse. In den meisten Fällen sind das chemische Synapsen. Das Endknöpfchen setzt chemische Moleküle in den synaptischen Spalt - die Lücke zwischen den zwei Zellen - frei. Dort binden sie an Rezeptoren und geben die Erregung weiter.
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Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Zeichnen einer Nervenzelle
- Beginnen Sie mit dem Soma: Zeichnen Sie einen runden oder ovalen Zellkörper, der das Soma darstellt.
- Fügen Sie den Zellkern hinzu: Zeichnen Sie im Inneren des Somas einen Kreis, der den Zellkern darstellt.
- Zeichnen Sie die Dendriten: Zeichnen Sie mehrere verzweigte Fortsätze, die vom Soma ausgehen. Diese stellen die Dendriten dar. Achten Sie darauf, dass die Dendriten unterschiedlich lang und stark verzweigt sind.
- Zeichnen Sie den Axonhügel: Zeichnen Sie einen kegelförmigen Bereich, der sich vom Soma abhebt. Dies ist der Axonhügel.
- Zeichnen Sie das Axon: Zeichnen Sie einen langen, dünnen Fortsatz, der vom Axonhügel ausgeht. Dies ist das Axon.
- Fügen Sie die Myelinscheide hinzu: Zeichnen Sie um das Axon herum eine Reihe von Segmenten, die die Myelinscheide darstellen. Lassen Sie zwischen den Segmenten kleine Lücken, die die Ranvierschen Schnürringe darstellen.
- Zeichnen Sie die Synapsen: Zeichnen Sie am Ende des Axons kleine, knopfartige Strukturen, die die Synapsen darstellen.
Die Funktion der Nervenzelle: Reizweiterleitung im Detail
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. Das Aktionspotential wird dann entlang des Axons zu den Synapsen transportiert. 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“.
Wenn wir eine rote Ampel sehen, spielen Nervenzellen eine große Rolle. Als Reaktion wird eine Information über die Nervenzellen zurück in dein Bein geschickt, die dafür sorgt, dass du deinen Fuß wegziehst.
Verschiedene Arten von Nervenzellen
Es gibt über tausend verschiedene Arten von Nervenzellen, die jeweils auf bestimmte Bereiche spezialisiert sind (bspw. Anhand ihrer Form können Neuronen in eine von vier Kategorien eingeordnet werden.
Wo sind die Nervenzellen im Körper?
Da die Nervenzellen für die Reizweiterleitung in sämtlichen Bereichen des Körpers zuständig sind, findet man diese im gesamten Körper. Diese befinden sich somit im zentralen Nervensystem, das aus Gehirn und Rückenmark besteht. Doch auch das periphere Nervensystem ist auf die Weiterleitung von Erregungen durch Neuronen angewiesen.
Die Bedeutung des Aktionspotentials
Um ein Aktionspotenzial auszulösen, muss ein bestimmter Schwellenwert überschritten werden. Generell wird die elektrische Veränderung des Membranpotentials an der Postsynapse wertungslos als postsynaptisches Potential (PSP) bezeichnet. Entsteht dieses durch eine Sinneszelle an einem der Sinnesorgane, wird es auch oft als Rezeptorpotential bezeichnet. Das Potential wird elektrotonisch (Amplitude sinkt mit zunehmender Entfernung vom Entstehungsort) weitergeleitet. Am Axonhügel wird dann entschieden (auch nach Verrechnung mit anderen PSP), ob das Rezeptorpotential ausreicht, um ein AP auszulösen. Nach der Qualität des PSP kann man nun zwischen EPSP oder IPSP differenzieren: Die Abkürzung EPSP beschreibt das erregende oder exzitatorische postsynaptische Potential, während IPSP für das inhibitorische postsynaptische Potential steht. Führt das Signal an der Postsynapse zu einem Anstieg des Membranpotentials, d.h.
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Praktische Anwendungen: Nervenzellen unter dem Mikroskop betrachten
Um Nervenzellen sichtbar zu machen, kann man verschiedene Färbemethoden anwenden. Eine Möglichkeit ist die Verwendung einer alkalischen Methylenblaulösung. Dabei wird eine Spatelspitze Methylenblaupulver in 50ml Spiritus gelöst und mit etwas 0,1%iger KOH-Lösung versetzt (auf 40 ml Färbelösung 3 Tropfen).
Bei der Betrachtung eines Querschnitts des Rückenmarks unter dem Mikroskop kann man die schmetterlingsförmige Figur erkennen. Das dort als schwach orange-rötliche Gewebe bezeichnet man als "graue" Substanz. Es handelt sich dabei um die Zellkörper (Fachwort: ……………………………….) der Neuronen.
Tipps für realistische Darstellungen
Um die Augen, die man zeichnet, lebendiger aussehen zu lassen, sollte man auf Details wie Lichtreflexe und die natürliche Feuchtigkeit achten.
Die Rolle der Synapsen im Detail
Informationen werden so von Nervenzelle zu Nervenzelle weitergeleitet. Der Informationsaustausch zwischen den Zellen geschieht über die Synapsen mittels chemischer Botenstoffe (Neurotransmitter). Mithilfe der Neurotransmitter können die Informationen von einer Nervenzelle zur anderen überspringen.