Nerven: Weiterleitung von Nervenimpulsen II

Nerven: Weiterleitung von Nervenimpulsen II

 

Nicht nur von der Membran des Zellkörpers auf den Axonhügel, auch im Axon müssen die Nervensignale (Aktionspotenziale) weitergeleitet werden. Das geschieht auf zwei unterschiedliche Weisen, je nachdem ob es sich bei dem Axon um eine marklose oder markhaltige Nervenfaser handelt. Bei marklosen Nervenfasern setzt sich das Aktionspotenzial folgendermaßen fort: Dort, wo ein Aktionspotenzial besteht, liegt die elektrische Spannung der Axonmembran im positiven Bereich, nämlich bei 30 mV. Im benachbarten Axonbereich, wo noch ein Ruhepotenzial vorliegt, beträgt sie hingegen -70 mV, liegt also im negativen Bereich. Dieser Spannungsunterschied führt dazu, dass Ionen aus dem positiv geladenen Membranabschnitt zum negativ geladenen Abschnitt strömen. Als Folge kommt es zur Depolarisation des nächsten Membranabschnitts und somit zur Fortleitung des Aktionspotenzials - es wandert so von Membranabschnitt zu Membranabschnitt, bis es die Verbindungsstellen zu anderen Zellen, die Synapsen, erreicht (kontinuierliche oder elektrotonische Erregungsleitung). Diese Form der Weiterleitung von Nervensignalen dauert relativ lange - die Signale können nur mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,5 und 3 m/s weitertransportiert werden. Das ist zwar schnell genug, um z. B. den Verdauungstrakt zur Arbeit anzuregen, jedoch zu langsam, um schnelle Reaktionen z. B. der Muskulatur hervorzurufen. Aus diesem Grund gibt es eine zweite Form der Weiterleitung von Aktionspotenzialen: die saltatorische Erregungsleitung in den markhaltigen Nervenfasern. Hier sorgt die Isolierung der Nervenfaser dafür, dass sich das Signal rasch ausbreiten kann: Es springt von einem Ranvier-Schnürring - einer Stelle am Axon, die nicht von der Markscheide bedeckt ist - zum nächsten. Dadurch wird eine Geschwindigkeit von 20 bis 120 m/s erreicht.

 

 Erregungsüberleitung an den Synapsen

 

Während sich die Erregung in der Nervenzelle auf elektrische Weise fortpflanzt, wird sie zwischen Nerven- und anderen Zellen (in den Synapsen) chemisch weitergeleitet. Zwischen Nervenzellen wird die Erregung von den Synapsen der Ausgangsseite der Zelle, also am Axon, hin zu den Synapsen der Dendriten an der Eingangsseite der Nervenzelle geleitet. Zwischen Nerven- und Muskelzellen bildet das Axon der Nervenzelle am Ende synaptische Endknöpfe, die zusammen mit der Muskelfaser motorische Endplatten bilden, die das Signal an die Muskelfaser vermitteln. Zwischen Nervenzellen verzweigt sich das Axon in viele kleine Stränge, die an ihrem Ende jeweils einen präsynaptischen Endknopf tragen. Dieser Endknopf enthält die synaptischen Bläschen (Vesikel), welche chemische Botenstoffe, die Neurotransmitter, enthalten. Diese Neurotransmitter werden, wenn ein Aktionspotenzial am präsynaptischen Endknopf ankommt, in einen weiteren Teil der Synapse, den synaptischen Spalt, der zwischen beiden Nervenzellen liegt, ausgeschüttet. Die Dendriten der zweiten Nervenzelle nehmen mit ihren mit speziellen Rezeptoren für Neurotransmitter ausgestatteten postsynaptischen Membranen die Neurotransmitter auf. Daraufhin öffnen sich Ionenkanäle, die mit den Rezeptoren der postsynaptischen Membran verbunden sind, wodurch die Spannung der Membran der zweiten Nervenzelle verändert wird - es entsteht das postsynaptische Potenzial. Der Neurotransmitter wird anschließend entweder rasch abgebaut oder in den präsynaptischen Endknopf zurücktransportiert.

 

Das postsynaptische Potenzial ist nicht zwingend ein Aktionspotenzial - es kommt ganz darauf an, ob der ausgeschüttete Neurotransmitter die postsynaptische Membran erregt und damit ein Aktionspotenzial auslöst oder ob er das Ruhepotenzial der postsynaptischen Membran weiter absenkt. Im letzteren Fall nennt man das entstandene Potenzial inhibitorisches postsynaptisches Potenzial. Dies bedingt, dass die Zelle schwerer erregbar wird. »Zurückfließen« kann die Erregung in den Synapsen nicht, da nur die postsynaptische Membran Rezeptoren für Neurotransmitter besitzt.

 

 Messung von Nervensignalen

 

Die elektrische Spannung der Nervenzellen im Gehirn kann mithilfe des Elektroenzephalogramms (EEG) gemessen werden. Dabei werden am Kopf des Patienten Elektroden angebracht, welche die Hirnströme zu einem Aufzeichnungsgerät übertragen. Bei Gesunden zeigen sich im EEG typische Wellen: im Wachzustand bei geschlossenen Augen Alphawellen, bei geöffneten Augen Betawellen, während des Tiefschlafs Delta- und Thetawellen. Bei Epileptikern zeigen sich zudem epilepsietypische Wellen. Das Gehirn wird durch bestimmte (visuelle, akustische etc.) Reize - z. B. Betrachten von Mustern - erregt; anhand dieser evozierten Potenziale kann mithilfe des EEGs die Funktion von Sinnesorganen und Nerven überprüft werden. Die Elektroneurographie untersucht durch elektrische Reizung eines zu einem Muskel ziehenden Nervs, ob dieser intakt ist.

 

Siehe dazu auch: Nerven: Aufbau von Nervenzellen