Die Neurobiologie beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Funktionsweise von Nervenzellen und Nervensystemen. Nervenzellen sind notwendig, um Informationen aus der Umwelt aufzunehmen und zu verarbeiten. Neurobiologen möchten die Abläufe im Körper verstehen, die es uns ermöglichen, Reize wahrzunehmen und als elektrische Signale weiterzuleiten.
- Nervenzellen bilden das Nervensystem zur Weiterleitung von Signalen
- Sinneszellen nehmen Reize wahr
- Reize werden in Form von elektrischen Signalen durch Nervenzellen an weitere Nervenzellen im Gehirn und Rückenmark übermittelt
- An der Membran der Nervenzellen liegt eine Spannung vor (Membranpotenzial)
- Die Übertragung der elektrischen Signale zwischen Neuronen erfolgt über Kontaktstellen (Synapsen)
- Synapsen nutzen chemische Botenstoffe zur Übertragung der Signale
- Nervensystem: alle Nervenzellen des Körpers
- Zentrales Nervensystem: Gehirn und Rückenmark
- Peripheres Nervensystem: Nervenzellen, die Signale hin- oder zurückschicken
- Vegetatives Nervensystem: reguliert unbewusste Vorgänge
- Sympathikus, Parasympathikus, enterisches Nervensystem: Untergruppen des vegetativen Nervensystems
- Vegetatives Nervensystem: reguliert unbewusste Vorgänge
Aufbau eines Neuron:
Soma
Als Soma wird der Zellkörper der Nervenzelle bezeichnet. Das Soma beinhaltet das Cytoplasma und die Zellorganellen. Diese Organellen umfassen z.B. den Zellkern, den Golgi-Apparat, das endoplasmatische Retikulum und die Mitochondrien.
Axonhügel
- Der Übergang vom Soma zum Axon in der Nervenzelle wird als Axonhügel bezeichnet
- Elektrische Signale werden im Axonhügel gesammelt und summiert
- Die Signale summieren sich auf, bis ein bestimmtes Schwellenpotenzial erreicht ist
- Erst wenn dieser Schwellenwert überschritten ist, wird ein Signal an das Axon weitergeleitet
- Die Signale werden als Aktionspotenziale bezeichnet
- Durch diesen Filtermechanismus wird verhindert, dass jedes noch so kleine Signal weitergeleitet wird
- Ohne diesen Mechanismus wäre es unmöglich, relevante Reize zu selektieren und zu verarbeiten
Axon
Der lange Fortsatz der Nervenzelle wird Axon oder Neurit genannt.
- Das Axon hat insbesondere die Aufgabe, Aktionspotenziale zu den verschiedenen Nerven- oder Muskelzellen weiterzuleiten
- Das Axon ist wie ein elektrisches Kabel isoliert, damit die Signale möglichst schnell und verlustfrei weitergeleitet werden können.
- Das Axon wird von Stütz- oder Hüllzellen umgeben, die im peripheren Nervensystem Schwann'sche Zellen und im zentralen Nervensystem Oligodendrozyten genannt werden
- Die Hüllzellen bilden eine Myelinscheide um das Axon als elektrische Isolationsschicht
- Die Myelinscheide ist durch freiliegende Axonbereiche unterbrochen, die Ranviersche Schnürringe genannt werden
- Eine Erregungsleitung kann auch "sprungartig bzw. saltatorisch" von Schnürring zu Schnürring erfolgen
Synaptische Endknöpfchen/Axonterminale
Die synaptischen Endknöpfchen stellen die Endausläufer des Neurons dar.
- An den Endknöpfchen wird das elektrische Signal (Aktionspotenzial), welches entlang des Axons fortgeleitet wurde, in ein chemisches Signal (Transmitterausschüttung) umgewandelt
- Als Synapse bezeichnet man die Verbindung am Ende einer Nervenzelle zu einer anderen Zelle
- Das Endknöpfchen setzt chemische Moleküle frei
- Die Moleküle binden an Rezeptoren (z.B. andere Nervenzelle oder Muskelzelle) im synaptischen Spalt
- Die Erregung wird weitergeleitet
- In der nächsten Zelle entsteht ein elektrisches Signal
