Neuron: Struktur und Funktionen der Nervenzelle

Das Neuron oder die Nervenzelle ist das Grundelement des Nervensystems. Es sind die Neuronen, die dafür verantwortlich sind, dass wir Schmerzen empfinden. Können wir diesen Text im Moment lesen und dank ihnen können wir unsere Hand, unser Bein oder einen anderen Körperteil bewegen. Die Ausführung derart äußerst wichtiger Funktionen ist dank der komplexen Struktur und Physiologie von Neuronen möglich. Wie ist eine Nervenzelle aufgebaut und welche Funktionen hat sie?

Inhaltsverzeichnis

1. Neuron (Nervenzelle): Entwicklung
2. Neuron (Nervenzelle): allgemeine Struktur
3. Neuron (Nervenzelle): Typen
4. Neuron (Nervenzelle): Funktionen
5. Ruhe- und Aktionspotential - Impulsübertragung
6. Depolarisation und Hyperpolarisation
7. Hypertonie - Diät
8. Neuronale Netze

Neuronen (Nervenzellen) sind neben Gliazellen die Grundbausteine ​​des Nervensystems. Die Welt begann vor allem nach 1937, etwas über die komplizierte Struktur und Funktion von Nervenzellen zu lernen. Damals schlug JZ Young vor, die Eigenschaften von Neuronen an Tintenfischzellen zu untersuchen (da sie viel größer als menschliche Zellen sind, werden alle Experimente definitiv an ihnen durchgeführt). einfacher).

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Heutzutage ist es natürlich möglich, auch an kleinsten menschlichen Zellen zu forschen, aber zu dieser Zeit trug das Tiermodell wesentlich zur Entdeckung der Physiologie von Nervenzellen bei.

Das Neuron ist der Grundbaustein des Nervensystems, und die Komplexität des Nervensystems hängt im Wesentlichen davon ab, wie viele dieser Zellen sich im Körper befinden.

Beispielsweise haben Nematoden, die in verschiedenen Labors getestet werden, nur 300 Neuronen.

Die bekannte Fruchtfliege hat definitiv mehr Nervenzellen, etwa hunderttausend. Diese Zahl ist nichts, wenn man bedenkt, wie viele Neuronen eine Person hat - es wird geschätzt, dass sich mehrere Milliarden davon im menschlichen Nervensystem befinden.

Neuron (Nervenzelle): Entwicklung

Der Prozess der Herstellung von Nervenzellen ist als Neurogenese bekannt. Im sich entwickelnden Organismus (insbesondere während des intrauterinen Lebens) entstehen Neuronen im Allgemeinen aus neuralen Stammzellen, und die dann entstehenden Nervenzellen teilen sich danach im Allgemeinen nicht mehr.

In der Vergangenheit wurde angenommen, dass nach der Entwicklung beim Menschen überhaupt keine neuen Nervenzellen gebildet wurden. Eine solche Überzeugung zeigte, wie gefährlich alle Krankheiten sind, die zum Verlust von Nervenzellen führen (wir sprechen hier zum Beispiel über verschiedene neurodegenerative Erkrankungen).

Es ist jedoch jetzt bekannt, dass es in bestimmten Regionen des Gehirns möglich ist, bereits im Erwachsenenalter neue Neuronen zu erzeugen - solche Regionen haben sich herausgestellt der Hippocampus und der Riechkolben.

Neuron (Nervenzelle): allgemeine Struktur

Das Neuron kann in drei Teile unterteilt werden:

• Nervenzellkörper (Perikaryon)
• Dendriten (mehrere, normalerweise kleine Vorsprünge, die sich vom Perikaryon aus erstrecken)
• Axon (ein einzelner, langer Anhang, der sich vom Körper einer Nervenzelle aus erstreckt)

Der Körper der Nervenzelle ist wie seine anderen Teile mit einer Zellmembran bedeckt. Es enthält alle grundlegenden zellulären Organellen, wie z.

• der Zellkern
• Ribosomen
• endoplasmatisches Retikulum (Aggregate des Retikulums mit darin verstreuten Ribosomen werden als Nissel-Granulat bezeichnet - sie sind charakteristisch für Nervenzellen und in ihnen vorhanden, da Neuronen viele Proteine ​​produzieren).

Dendriten sind hauptsächlich für den Empfang von Informationen verantwortlich, die zur Nervenzelle fließen. Es gibt viele Synapsen an ihren Enden. Es gibt möglicherweise nur wenige Dendriten auf einer Nervenzelle, und es können so viele davon vorhanden sein, dass sie schließlich 90% der gesamten Oberfläche eines bestimmten Neurons ausmachen.

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Das Axon hingegen hat eine ganz andere Struktur. Es ist ein einzelner Anhang, der sich vom Körper der Nervenzelle aus erstreckt. Die Länge eines Axons kann sehr unterschiedlich sein - so wie einige von ihnen nur wenige Millimeter lang sind, finden Sie im menschlichen Körper Axone, die viel länger als ein Meter sind.

Die Rolle des Axons besteht darin, das von den Dendriten empfangene Signal an andere Nervenzellen zu übertragen. Einige von ihnen sind mit einer speziellen Hülle bedeckt - sie wird als Myelinscheide bezeichnet und ermöglicht eine viel schnellere Übertragung von Nervenimpulsen.

Nervenzellkörper befinden sich in genau definierten Strukturen des Nervensystems: Sie sind hauptsächlich im Zentralnervensystem vorhanden, und im peripheren Nervensystem befinden sie sich auch im sogenannten Ganglien. Axoncluster, die aus vielen verschiedenen Nervenzellen stammen und mit geeigneten Membranen bedeckt sind, werden wiederum als Nerven bezeichnet.

Neuron (Nervenzelle): Typen

Es gibt mindestens mehrere Teilungen von Nervenzellen. Neuronen können beispielsweise aufgrund ihrer Struktur unterteilt werden, wobei Folgendes unterschieden wird:

• unipolare Neuronen: so genannt, weil sie nur eine Erweiterung haben
• Bipolare Neuronen: Nervenzellen mit einem Axon und einem Dendriten
• multipolare Neuronen: Sie haben drei oder viele weitere Erweiterungen

Eine andere Unterteilung von Neuronen basiert auf der Länge ihrer Axone. In diesem Fall sind folgende aufgeführt:

• Projektionsneuronen: Sie haben außergewöhnlich lange Axone, die es ihnen ermöglichen, Impulse an Körperteile zu senden, die sogar sehr weit von ihren Perikaryonen entfernt sind
• Neuronen mit kurzen Axonen: Ihre Aufgabe ist es, Anregungen nur zwischen Nervenzellen zu übertragen, die sich in unmittelbarer Nähe zu ihnen befinden

Normalerweise basiert die am besten geeignete Teilung von Nervenzellen jedoch auf ihrer Funktion im Körper. In diesem Fall gibt es drei Arten von Nervenzellen:

• Motoneuronen (auch als zentrifugal oder efferent bekannt): Sie sind dafür verantwortlich, Impulse vom Zentralnervensystem an Exekutivstrukturen, z. B. an Muskeln und Drüsen, zu senden
• sensorische Neuronen (auch als zentripetale Afferenzen bekannt): Sie nehmen verschiedene Arten von sensorischen Reizen wahr, einschließlich thermisch, berühren oder riechen und übertragen die empfangenen Informationen an die Strukturen des Zentralnervensystems
• assoziative Neuronen (auch bekannt als Interneurone, intermediäre Neuronen): Sie sind Intermediäre zwischen sensorischen und motorischen Neuronen. Im Allgemeinen besteht ihre Aufgabe darin, Informationen zwischen verschiedenen Nervenzellen zu übertragen

Neuronen können auch aufgrund der Art und Weise, wie sie Neurotransmitter absondern, unterteilt werden (diese Substanzen - auf die später eingegangen wird - sind für die Möglichkeit der Informationsübertragung zwischen Neuronen verantwortlich).

Bei diesem Ansatz kann man unter anderem Folgendes auflisten:

• dopaminerge Neuronen (Sekretion von Dopamin)
• cholinerge Neuronen (Freisetzung von Acetylcholin)
• noradrenerge Neuronen (Sekretion von Noradrenalin)
• serotonerge Neuronen (setzt Serotonin frei)
• GABAerge Neuronen (Freisetzung GABA)

Neuron (Nervenzelle): Funktionen

Grundsätzlich wurden die Grundfunktionen des Neurons bereits erwähnt: Diese Zellen sind für den Empfang und die Übertragung von Nervenimpulsen verantwortlich. Es findet jedoch nicht als taubes Telefon statt, bei dem Zellen miteinander sprechen, sondern durch komplizierte Prozesse, die es einfach wert sind, betrachtet zu werden.

Die Übertragung von Impulsen zwischen Neuronen ist dank spezifischer Verbindungen zwischen ihnen möglich - Synapsen. Es gibt zwei Arten von Synapsen im menschlichen Körper: elektrische (von denen es relativ wenige gibt) und chemische (dominant, mit denen Neurotransmitter verwandt sind).

Die Synapse besteht aus drei Teilen:

• präsynaptische Beendigung
• synaptischer Spalt
• postsynaptische Beendigung

Das präsynaptische Ende ist der Ort, an dem Neurotransmitter freigesetzt werden - sie gelangen in die synaptische Spalte. Dort können sie an Rezeptoren im postsynaptischen Terminal binden. Letztendlich kann nach Stimulation durch Neurotransmitter die Erregung ausgelöst werden und schließlich die Übertragung von Informationen von einer Nervenzelle zur anderen.

Ruhe- und Aktionspotential - Impulsübertragung

Ruhe- und Aktionspotential - Impulsübertragung

Hier ist ein weiteres Phänomen zu erwähnen, das mit der Übertragung von Signalen zwischen Nervenzellen zusammenhängt - das Aktionspotential.

Wenn es erzeugt wird, beginnt es sich entlang des Axons auszubreiten und kann einen Punkt erreichen, an dem ein Neurotransmitter von seinem Ende freigesetzt wird - das ist das präsynaptische Ende, dank dessen sich die Erregung weiter ausbreitet.

Nervenzellen, die gegenwärtig keine Impulse senden, d. H. Etwas ruhen, haben das sogenannte Ruhepotential - hängt von der unterschiedlichen Konzentration verschiedener Kationen zwischen dem Inneren der Nervenzelle und der äußeren Umgebung ab.

Die Hauptgründe für diesen Unterschied sind Natrium- (Na +), Kalium- (K +) und Chlorid- (Cl-) Kationen.

Im Allgemeinen ist das Innere des Neurons im Verhältnis zu seinem Äußeren negativ geladen - wenn die Anregungswelle es erreicht, ändert sich diese Situation und es wird viel positiver geladen.

Wenn die Ladung innerhalb des Neurons einen Wert erreicht, der als Schwellenpotential bekannt ist, wird die Erregung ausgelöst - der Impuls wird über die gesamte Länge des Axons "abgefeuert".

Es sollte hier betont werden, dass Nervenzellen immer die gleiche Art von Impuls senden - egal wie stark die Stimulation ist, die sie erreicht, sie reagieren immer mit der gleichen Kraft (es wird sogar erwähnt, dass sie Impulse nach dem Prinzip "alles oder nichts" senden. ).

Depolarisation und Hyperpolarisation

Hier wird ständig erwähnt, dass Neurotransmitter, wenn sie über Synapsen eine Nervenzelle erreichen, zur Übertragung eines Nervenimpulses führen. Eine solche Beschreibung allein wäre jedoch eine Lüge - Neurotransmitter können auf zwei Arten in exzitatorische und inhibitorische unterteilt werden.

Die erste davon führt tatsächlich zu einer Depolarisation, die zur Übertragung von Informationen zwischen Nervenzellen führt.

Es gibt jedoch auch inhibitorische Neurotransmitter, die - wenn sie das Neuron erreichen - zu einer Hyperpolarisation führen (d. H. Das Potential der Nervenzelle senken), was bedeutet, dass das Neuron viel weniger in der Lage ist, Impulse zu übertragen.

Im Gegensatz zum Schein ist die Hemmung von Nervenzellen äußerst wichtig - dank ihr ist eine Regeneration oder "Ruhe" von Nervenzellen möglich.

Neuronale Netze

Bei der Erörterung der Funktionen von Nervenzellen ist hier zu erwähnen, dass nicht einzelne Neuronen wichtig sind, sondern deren gesamte Netzwerke. Im menschlichen Körper gibt es außergewöhnlich viele sogenannte Neuronale Netze. Sie können beispielsweise ein sensorisches Neuron, ein Interneuron und ein Motoneuron umfassen. Um die Funktionsweise eines solchen Netzwerks zu veranschaulichen, kann eine Beispielsituation angegeben werden: versehentliches Berühren des Dochtes einer brennenden Kerze von Hand.

Die Tatsache, dass wir es getan haben, wird vom sensorischen Neuron informiert - es ist es, das sensorische Reize empfängt, die mit hoher Temperatur verbunden sind. Es überträgt Informationen weiter - normalerweise mit Hilfe des Interneurons, wodurch die Botschaft über den schädlichen Reiz die Strukturen des Zentralnervensystems erreicht. Dort wird es verarbeitet und schließlich - dank des Motoneurons - ein Signal von den entsprechenden Muskeln gesendet, was dazu führt, dass wir instinktiv unsere Hand vom beleuchteten Docht zurückziehen.

Ein ziemlich einfaches Beispiel für ein neuronales Netzwerk wird hier beschrieben, aber es zeigt wahrscheinlich, wie kompliziert die Beziehung zwischen einzelnen Neuronen ist und warum Nervenzellen und ihre Funktion für das Funktionieren des Menschen so wichtig sind.

Quellen:

1. Lodish H. et al., "Überblick über die Struktur und Funktion von Neuronen", Molecular Cell Biology. 4. Auflage, New York, 2000
2. H. Krauss, P. Sosnowski (Hrsg.), Grundlagen der menschlichen Physiologie, Wyd. Wissenschaftliche Universität Posen, 2009, Posen, S. 258-274

• Struktur des Gehirns
• Periphäres Nervensystem
• Rückenmark