Neurobiologie

Man nennt es auch Nervenzelle. Die Funktionen sind:

- Übertragung von Reizinformationen an das Gehirn

- Transport von elektrischer Signale durch das Axon und Transport von chemischen Signalen über die Endköpfchen an die nächsten Dendriten

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Dendrit: vom Soma ausgehende Auswüchse; über die Dendriten werden Erregungen von anderen Nervenzellen aufgenommen und zum Soma hin weitergeleitet.

Axonhügel: Ausgangspunkt des Axons; Postsynaptische Signale summieren sich am Axonhügel auf und sorgen dann für eine Weiterleitung des Impulses über das Axon

Axon: langer Nervenzellfortsatz, der die elektrischen Reize vom Soma zur nächsten Nervenzelle weitergibt

Myelinscheide: umgeben das Axon und sorgen für eine elektrische Isolation; die Myelinscheide besteht aus den Schwannschen Zellen (Gliazelle), die von den Ranvierschen Schnürringen unterbrochen werden

Ranvierscher Schnürring: zwischen zwei Schwannschen Zellen befindet sich ein Ranvierscher Schnürring; dadurch das diese Stellen nicht isoliert sind, kann das Aktionspotential schneller ablaufen. Der Reiz springt von ranvierschem Schnürring zu ranvierschem Schnürring (Saltatorische Erregungsleitung)

synaptisches Endknöpfchen: am synaptischen Endknöpfen wird der elektrischen Reiz in eine chemische Reaktion umgewandelt; Neurotransmitter werden in den synaptischen Spalt freigesetzt, von da aus binden sie an Rezeptoren eines postsynaptischen Neurons und übertragen so die Reaktion auf die nächste Nervenzelle

- Dendriten nehmen diese Körperreize über ein weit verzweigtes Astsystem auf und leiten sie zum Zellkörper (Soma) der Nervenzelle weiter.

- Im Axonhügel summieren sich die von den Dendriten aufgenommen Erregungen auf.

- Dabei wird die Erregung aber nur weitergeleitet, wenn ein bestimmtes elektrischen Potenzial überschritten wird (SCHWELLENWERT, Alles-Oder-Nichts-Gesetz)

- Übersteigen die elektrischen Reize ein bestimmtes Schwellepotenzial, kommt es zur Weiterleitung der Erregung über das Axon.

- Um das Axon herum befinden sich lipidreiche Zellen, die das Axon von der Umgebung elektrisch isolieren. Diese Zellen werden auch als Schwannsche Zellen bezeichnet und bestehen aus dem fettreichen Myelin

- In regelmäßigen Abschnitten werden die Schwannschen Zellen von den Ranvierschen Schnürringen unterbrochen. Die Erregung die über das Axon fließt, wird durch die unterschiedliche Spannung an den un-isolierten ranvierschen Schnürringen von Schnürring zu Schnürring weitergeleitet.

- Am Ende des Axons befinden sich die präsynaptischen Endknöpfen. An dieser Stelle wird der elektrische Reiz in einen chemischen umgewandelt.

- Bei Erreichen des Reizes am Endknöpfen, schüttet dieses Neurotransmitter in den synaptischen Spalt aus. Die Neurotransmitter docken an die Rezeptoren des nächsten Dendriten (postsynaptische Membran) an und sorgen auf diese Weise für eine Öffnung der Ionenkanäle am Dendriten.

- Dies führt zu einer Spannungsänderung und damit zu einer Weiterleitung des elektrischen Impulses. Aus der chemischen Reaktion im synaptischen Spalt ist dementsprechend wieder ein elektrischer Impuls am Folgedendriten geworden. Der gesamte Vorgang wiederholt sich nun.

Das Aktionspotenzial ist eine elektrische Erregung die im Axon stattfindet. Die Ionenverteilung an der Membran und die Membranspannung werden durch geöffnete Kanäle verändert.

Ruhepotential: - 70 mV

- die spannungsgesteuerten Na+/K+ Kanäle sind geschlossen und die K+ Hintergrundkanäle sind offen

- K+ Hintegrundkanäle sind ursächlich für das Ruhepotential

 => es diffundieren K+ Ionen von Innen nach außen, somit wird es innen immer negativer und außen immer positiver.

- sobald außen es 5-10 mV positiver ist als innen, werden spannungsgesteuerte Na+ Kanäle geöffnet, so diffundieren Na+ Ionen nach innen und depolarisieren das Axoninnere bis zu einem bestimmten Schwellenwert.

Schwellenpotential: -55 mV

- nur wenn der Schwellenwert erreicht wird (Reizstärke ausreichend ist) wird auch ein Aktionspotential erreicht (Alles-oder-Nichts-Gesetz)

- Na+ Ionen diffundieren lawinenartig nach innen

=> 1. weil sie im Äußeren Milieu im Überschuss sind und 2. folgen dem elektrischen Gradienten (da innen sehr negativ ist.

Depolarisation: +30 mV

- Axoninnere wird durch Na+ Einstrom (spannungsgesteuerte Na+ Kanäle sind offen) 100 mV positiver als im Ruhepotential

- Nach 1 ms werden spannungsgesteuerte Na+Kanäle sekundär geschlossen und sind nicht aktivierbar => Na+ Einstrom endet

- Für einige ms lassen sich spannungsgesteuert Na+ Kanäle nicht mehr öffnen (Refräkterzeit)

Repolarisation: +30 bis - 70 mV

- spannungsgesteuerte K+ Kanäle öffnen sich und K+ Ionen strömen von innen nach außen

=> K+ Ionen folgen elektrischem Gradiente, weil außen negativ und innen positiv.

=> Axoninnere wird wieder negativer

Hyperpolarisation: -80 mV

- Es sind mehr K+ Ionen aus dem Inneren ausgeströmt als Na+ Ionen während der Depolarisation in das Innere eingeströmt sind

Refraktärzeit ist vorbei: spannungsgesteuerte Na+Kanäle sind zwar wieder aktivierbar, dennoch jetzt geschlossen sowie auch die spannungsgesteuerten K+ Kanäle. Um wieder das Ruhepotential zu erhalten wird die Natrium-Kalium-Pumpe eingesetzt.

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Das Ruhepotential wird durch die Natrium-Kalium-Pumpe erstellt.

Da wir nach der Hyperpolarisation einen extremen K+ Ausstrom hatten müssen wieder K+ Ionen einströmen um den Ruhezustand zu erhalten. Dies geschieht entgegen des elektrischen Gradienten, daher muss dies unter Energie Aufwand durchgeführt werden.
Die Natrium-Kalium Pumpe schafft unter Spaltung von energiereichem ATP drei Na+ Ionen vom Axoninneren nach außen und tauscht sie gegen zwei K+ Ionen aus dem Äußeren nach innen.

Im Ruhezustand der Nervenzelle sind die spannungsgesteuerten Kanäle geschlossen un die K+HIntegrundkanäle offen (erlauben K+ Austrom aus dem Axoninneren).