Wie funktioniert eine Nervenzelle?
Im Internet übertreiben die Abbildungen: In Ihrer
eigenen Zeichnung reichen drei oder vier
Dendriten, sowie am andern Ende eine Synapse. Nehmen Sie unsere Unterrichts-Zeichnung samt Beschriftung.
Hier im Internet kommt nur mal ein Text, wie Sie ihn beim
Zeichnen ungefähr so sprechen könnten.
1. Im Körper werden Erregungen weitergeleitet -
abstrakte Signale. Nur indem Erregnungen von einer Sinneszelle genau zum
passenden Bereich im Gehirn laufen, wird der "Reiz" verstanden.
2. "Reize" sind physikalische Ereignisse außerhalb der
Zellen. Also Hören, Sehen, Riechen, Schmecken, dann aber auch z.B.
"Zuckerkonzentration, Sauerstoffgehalt und Temperatur des Blutes". In unserem
Körper werden viele Reize automatisch miteinander abgeglichen, und wir können
sie bewusst nicht wahrnehmen. Alles aber, was dann über die Nerven läuft, sind
(nur noch) elektrische Erregungen.
3. Im Körper können elektrische Erregungen nicht
weitergeleitet werden wie mit einem Stromkabel. Denn wir sind nass. Alles
Biologische findet in wässriger Umgebung statt. Normaler Strom zerstreut sich da
sofort. Nervenzellen sind ein biologischer Trick, wie Erregungen in wässriger
Umgebung gezielt geleitet werden können.
Nervenzellen arbeiten auf den ersten Blick nur mit lokalen Spannungen.
Das sind Unterschiede zwischen der Menge der negativen und positiven Ionen an
Membranen innen und außen. Auf den zweiten Blick gibt es dann noch die clevere
saltatorische Erregungsleitung - da verschieben sich Ionenkonzentrationen
längs entlang einer Membran.
Was im Körper nicht zur Erregungsleitung genutzt
wird und uns als "Strom" geläufig ist, sind lichtschnell hin- und herrasende
Elektronen.
4. An der Nervenzelle gibt es drei Arten der
Erregungsübertragung. Wir nehmen die Bezeichungen aus dem Buch:
4.1. Das Membranpotential. Es funktioniert
"analog", kann also dynamisch auf- und abgebaut werden, kann negativ und positiv
sein und verändert sich vergleichsweise langsam nach allen Seiten entlang einer
Membran. Der Vorteil dieses Membranpotentials: Es kann "verrechnen". Gelangen
also 20 Erregungen von außen an einen Membranbereich ein, einige hemmend, andere
fördernd, so bildet sich daraus ein eigenständiger neuer Wert des
Membranpotentials.
Ein Membranpotential herrscht an den Dendriten und am Zellleib der Nervenzelle.
Im Prinzip sind sogar alle Zellen im Körper imstande, ein Membranpotitenial
aufzubauen, und tun es bei Bedarf.
4.2. Das Aktionspotential. In ihm sind Erregungen
umcodiert in einzelne, immer gleiche, schnell übertragbare Signale. Die
jeweilige Höhe des Membranpotentials diktiert die Frequenz der
Aktionspotentiale. Also " - 50 mV lokale Spannung am Membranpotential bewirkt 50
Aktionspotentiale pro Nanosekunde, - 30 mV lokale Spannung am Membranpotential bewirken nur 30 Aktionspotentiale pro
Nanosekunde". Die Zahlen sind nur zum Verständnis, die Zahlenwerte stimmen
nicht.
Das Aktionspotential wird am Axonhügel erzeugt, der dort die Höhe des
Membranpotentials aus der Nervenzelle als Maßstab nimmt. Es läuft dann durch das
Axon bis zur Synapse. Das Aktionspotential ist imstande, große Strecken - also
1/100 mm bis 1 m - im Körper halbwegs schnell zu durchwandern. Es ist der
einzige Weg, mit dem Erregungen in einem vielzelligen Organismus
weitergegeleitet werden können
4.3. Die chemische Übertragung der Erregung an der
Synapse. Hier gelangt das Signal von einer Nervenzelle zur nächsten, oder
die Zielzelle der Nervenzelle führt dann eine Aufgabe aus, zu der sie gebaut
ist: Muskelzellen kontrahieren sich, Pigmentzellen erweitern sich, Hormonzellen
schütten ihr Hormon aus, usw.
Diese chemische Übertragung hat eine "Gleichrichterfunktion": Während Erregungen
am Axon und um die Nervenzelle hin- und herlaufen können, klappt die
Erregungsübertragung in der Synapse nur von der Nervenzelle nach "draußen" und
nicht umgekehrt.
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