In diesem Video werden wir uns mit dem Aufbau und der Funktion von Nervenzellen beschäftigen.
Es ist das Nervensystem mitsamt seiner Nervenzellen, das uns erstaunliche Fähigkeiten ermöglicht: Euer Gehirn mit einer überwältigenden Anzahl an Nervenzellen – ca. 100 Mrd. sind es, versetzt euch in die Lage, den Inhalt dieses Videos zu lernen. (Zusammenfassung am Ende)
Man muss sich an dieser Stelle einmal die Leistung von Nervenzellen vor Augen führen, die sich z.B. darin äußert, dass ihr fast gleichzeitig zu dem, was ihr hört und seht, Notizen machen könnt. Nervenzellen – auch Neurone genannt – übermitteln Informationen von den Sinneszellen an das Zentralnervensystem, integrieren und speichern Informationen, übermitteln Befehle an Muskeln und Drüsen. Wenn ihr dieses Video guckt, nehmt ihr audiovisuell sowohl das, was ich spreche über eure Ohren, als auch die Abbildungen aus dem Video mit euren Augen wahr – und zwar gleichzeitig. Es braucht keine Sekunde, bis die aufgenommenen Informationen über die sensorischen Nerven zum Gehirn weitergeleitet, verarbeitet und über motorische Nerven zur Hand transportiert werden, sodass ihr die Informationen aus dem Video verschriftlichen könnt.
Ihr merkt also: Nervensysteme sind Informationssysteme – und das Nervensystem durchzieht den gesamten Körper . Die erstaunliche Leistung des Nervensystems, Informationen in so schneller Zeit weiterzuleiten, verdankt es den Eigenschaften eines einzigartigen Zelltyps: Den Nervenzellen. Anhand dieser schematischen Darstellung einer Nervenzelle lassen sich gut die wesentlichen Bestandteile einer Nervenzelle darstellen. Die Grundstruktur besteht aus vier Regionen:
- Dem Zellkörper – auch Soma genannt
- Die Verzweigungen am Zellkörper – die sogenannten Dendriten
- Der längliche Fortsatz – er wird als Axon bezeichnet
- Die Verästelungen am Ende des Axons – die synaptischen Endknöpfchen bzw. synaptischen Endigungen
Die Nervenzellen stehen in einem riesigen Netzwerk miteinander in Verbindung und leiten Informationen weiter. Wie genau trägt der Aufbau einer Nervenzelle zur raschen Informationsweiterleitung bei und wie genau erfolgt die Weiterleitung von Informationen?
Die Information enthält eine Nervenzelle in Form eines spezifischen Reizes von anderen Nervenzellen oder Sinneszellen. An einem seiner zahlreichen Dendriten empfängt eine Nervenzelle den spezifischen Reiz, z.B. das elektrische Signal einer Nachbarzelle. Der Begriff Dendrit kommt vom griechischen dendron für Baum; die Funktion dieser baumartigen Strukturen ist es also, Informationen von anderen Nervenzellen oder Sinneszellen zu empfangen. Die Struktur einer Nervenzelle, mit einer Vielzahl an Dendriten ausgestattet zu sein, ermöglicht ihr, dass sie sehr effektiv Informationen von einer benachbarten Nervenzelle aufnehmen kann. Denn durch die vielen Verzweigungen der Dendriten wird die Oberfläche in diesem Bereich der Nervenzelle um ein Vielfaches erhöht – eine große Oberfläche, die die Kontaktaufnahme erheblich vereinfacht.
Die von den Dendriten gesammelten Informationen gelangen über das Soma zu einem Bereich, den man als Axonhügel bezeichnet, wo ein Nervenimpuls bzw. Aktionspotenzial generiert wird. Das Soma – der Zellkörper – enthält den Zellkern sowie den größten Teil der Zellorganellen. Wie genau ein Nervenimpuls erzeugt wird, soll nicht Bestandteil dieses Videos sein – hierfür verlinke ich euch einmal das entsprechende Video. So viel sei an dieser Stelle aber erwähnt: Eine einzelne Nervenzelle kann durch seine etlichen Dendriten über die präsynaptischen Endigungen vieler weiterer Nervenzellen in Kontakt treten und so bis zu 1000 Eingangssignale anderer Nervenzellen empfangen. Die Folge ist, dass sich die elektrischen Eigenschaften der Membran verändern. Eigentlich ist das Innere der Membran im Ruhezustand gegenüber der Außenseite negativ geladen – man spricht in diesem Zusammenhang auch von einem Ruhemembranpotenzial, das ungefähr bei -70 mV liegt. Infolge eines elektrischen Reizes kommt es zu einer Veränderung des Membranpotentials – es verschiebt sich zu einem positiveren Wert, es ist also weniger negativ als noch im Ruhezustand. Verschiebt sich das Membranpotenzial so stark, dass ein bestimmter Schwellenwert erreicht wird, dann wird am Axonhügel ein Nervenimpuls bzw. ein Aktionspotenzial generiert.
Über den langen Fortsatz eines Neurons, dem sogenannten Axon, wird das Aktionspotenzial zu den synaptischen Endigungen weitergeleitet. Auch wenn wir gerade besprochen haben, dass eine Nervenzelle bis zu 1000 Eingangssignale anderer Nervenzellen empfangen kann – sie erzeugt nur ein einziges Ausgangssignal: und zwar ein sich entlang des Axons fortpflanzendes Aktionspotenzial bzw. Nervenimpuls.

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