Das Neuron

Jedes Neuron besteht aus einem Zellkern, einem Zellkörper (Soma), einem Axon, Dendriten und Synapsen.

Die Dendriten sind dünne verästelte Fortsätze der Zelle. Sie nehmen Eingangssignale auf. Der Zellkern hat die Aufgabe die Eingangssignale zu verarbeiten und Ausgangssignale zu erzeugen. Das Axon leitet die Ausgangssignale weiter. Es verdichtet sich an seinem Ende und bildet die Synapse. Die Synapsen bilden über den synaptischen Spalt die Kontaktstelle zwischen dem Ende des Axons und den Dendriten von weiteren Neuronen.

 

    

Funktionsweise des Neurons
Für die Funktion des Neurons sind drei Komponenten wichtig:
Die Natrium-Kalium-Pumpe, die Natrium- und Kaliumkanäle und die Zellmembran. Die Zellmembran ist für unterschiedliche Ionen unterschiedlich durchlässig. Im Zellinneren befinden sich organische Anionen, Clor-, Kalium- und Natriumionen in unterschiedlicher Konzentration zum Außenraum. Daraus resultiert an der Zellmembran eine Potentialdifferenz zwischen Innen- und Außenraum der Zelle - die auch als Menbranpotential bezeichnet wird.

 

  

Das Ruhepotential

Die ruhende Zelle ist im Innern negativ geladen im Vergleich zum Außenraum. die Potentialdifferenz beträgt -70 mV bis -80 mV.

Für die organischen Anionen und für die Chlorionen ist die Zellmembran praktisch undurchlässig, für die Natriumionen schlecht durchlässig, für die Kaliumionen aber vergleichsweise gut durchlässig.

 

 

 

 
Natrium-Kalium-Pumpe

Die sog. Natrium-Kalium-Pumpe transportiert ständig Natriumionen aus der Zelle heraus und gleichzeitig Kaliumionen in die Zelle.

 
 

Aufgrund des Konzentrationsgefälles diffundieren Kaliumionen nach außen. Sie sind entscheidend für die Potentialdifferenz an der Membran verantwortlich.

Die resultierende elektrostatische Kraft ist der Diffusion entgegengerichtet.

 

 

 

 

  

Aktionspotential

Übersteigt das Membranpotential einen Schwellenwert, kommt es zu einer Depolarisation, und dadurch zur Ausbildung eines Aktionspotentials.

Als Aktionspotential bezeichnet man in der Physiologie die Abweichung des Membranpotentials vom Ruhepotential. Beim Ablauf des Aktionspotentials können verschiedene Phasen unterscheiden werden.

1: Ruhepotential
2: Depolarisation
3: Repolarisation
4: Hyperpolarisation
1: Ruhepotential

 
In der Ausgangslage befindet sich die Zelle im Ruhezustand. Hier sind die Natriumkanäle geschlossen.

Durch den Schwellenreiz kommt zu einer Öffnung der Natriumkanäle und Natriumionen strömen in das Innere der Zelle. Das Innere wird sogar positiv im Vergleich zum Außenraum geladen. Noch bevor das Membranpotential seinen höchsten Wert erreicht, schließen die Natriumkanäle wieder. Jetzt beginnen sich die Kaliumkanäle weiter zu öffnen und Kaliumionen strömen vom Zellinneren in das Zelläußere. Es kommt zur Repolarisation und zum Wiederaufbau des Ruhepotentials.

Durch die Arbeit der Natrium-Kalium-Pumpe wird der Ausgangszustand, bzw. das Ruhepotential wieder hergestellt.

 

(Erarbeitet von Bianka Watzka)