Nervenzellen. Struktur und Funktionen eines Neurons Ein Neuron ist eine Zelle mit wie vielen Axonen

Letzte Aktualisierung: 10.10.2013

Populärer wissenschaftlicher Artikel über Nervenzellen: Struktur, Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Neuronen und anderen Zellen, das Prinzip der Übertragung elektrischer und chemischer Impulse.

Neuron ist eine Nervenzelle, die den Hauptbaustein des Nervensystems darstellt. Neuronen ähneln anderen Zellen in vielerlei Hinsicht, es gibt jedoch einen wichtigen Unterschied zwischen einem Neuron und anderen Zellen: Neuronen sind auf die Übertragung von Informationen durch den Körper spezialisiert.

Diese hochspezialisierten Zellen sind in der Lage, Informationen sowohl chemisch als auch elektrisch zu übertragen. Es gibt auch verschiedene Arten von Neuronen, die im menschlichen Körper unterschiedliche Funktionen erfüllen.

Sinnesneuronen transportieren Informationen von Sinnesrezeptorzellen zum Gehirn. Motorische (Motor-)Neuronen übermitteln Befehle vom Gehirn an die Muskeln. Interneurone (Interneurone) sind in der Lage, Informationen zwischen verschiedenen Neuronen im Körper zu kommunizieren.

Neuronen im Vergleich zu anderen Zellen in unserem Körper

Ähnlichkeiten mit anderen Zellen:

• Neuronen haben wie andere Zellen einen Kern, der genetische Informationen enthält
• Neuronen und andere Zellen sind von einer Membran umgeben, die die Zelle schützt.
• Die Zellkörper von Neuronen und anderen Zellen enthalten Organellen, die das Zellleben unterstützen: Mitochondrien, Golgi-Apparat und Zytoplasma.

Unterschiede, die Neuronen einzigartig machen

Im Gegensatz zu anderen Zellen hören Neuronen kurz nach der Geburt auf, sich zu vermehren. Daher verfügen einige Teile des Gehirns bei der Geburt über eine größere Anzahl von Neuronen als später, da Neuronen absterben, sich aber nicht bewegen. Obwohl sich Neuronen nicht vermehren, haben Wissenschaftler bewiesen, dass im Laufe des Lebens neue Verbindungen zwischen Neuronen entstehen.

Neuronen verfügen über eine Membran, die Informationen an andere Zellen senden soll. - Dies sind spezielle Geräte, die Informationen senden und empfangen. Interzelluläre Verbindungen werden Synapsen genannt. Neuronen setzen an Synapsen Chemikalien (Neurotransmitter oder Neurotransmitter) frei, um mit anderen Neuronen zu kommunizieren.

Neuronenstruktur

Ein Neuron besteht nur aus drei Hauptteilen: dem Axon, dem Zellkörper und den Dendriten. Allerdings variieren alle Neuronen geringfügig in Form, Größe und Eigenschaften, abhängig von der Rolle und Funktion des Neurons. Manche Neuronen haben nur wenige dendritische Äste, während andere stark verzweigt sind, um eine große Menge an Informationen aufzunehmen. Einige Neuronen haben kurze Axone, während andere recht lange Axone haben können. Das längste Axon im menschlichen Körper verläuft von der Unterseite der Wirbelsäule bis zum großen Zeh und ist etwa 0,91 Meter (3 Fuß) lang!

Mehr über den Aufbau eines Neurons

Aktionspotenzial

Wie senden und empfangen Neuronen Informationen? Damit Neuronen kommunizieren können, müssen sie Informationen sowohl innerhalb des Neurons selbst als auch von einem Neuron zum nächsten übertragen. Bei diesem Verfahren kommen sowohl elektrische Signale als auch chemische Sender zum Einsatz.

Dendriten empfangen Informationen von sensorischen Rezeptoren oder anderen Neuronen. Diese Informationen werden dann an den Zellkörper und das Axon gesendet. Sobald diese Informationen das Axon verlassen, wandern sie mithilfe eines elektrischen Signals, das als Aktionspotential bezeichnet wird, über die gesamte Länge des Axons.

Kommunikation zwischen Synapsen

Sobald der elektrische Impuls das Axon erreicht, müssen Informationen über den synaptischen Spalt an die Dendriten des benachbarten Neurons gesendet werden. In einigen Fällen kann das elektrische Signal den Spalt zwischen den Neuronen fast augenblicklich passieren und seine Bewegung fortsetzen.

In anderen Fällen müssen Neurotransmitter Informationen von einem Neuron zum nächsten übertragen. Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die von Axonen freigesetzt werden, um den synaptischen Spalt zu passieren und die Rezeptoren anderer Neuronen zu erreichen. In einem Prozess namens „Wiederaufnahme“ heften sich Neurotransmitter an einen Rezeptor und werden zur Wiederverwendung vom Neuron absorbiert.

Neurotransmitter

Es ist ein wesentlicher Bestandteil unseres täglichen Funktionierens. Wie viele Neurotransmitter es genau gibt, ist noch nicht bekannt, aber Wissenschaftler haben bereits mehr als hundert dieser chemischen Botenstoffe gefunden.

Welche Wirkung hat jeder Neurotransmitter auf den Körper? Was passiert, wenn Krankheiten oder Medikamente auf diese chemischen Botenstoffe treffen? Lassen Sie uns einige der wichtigsten Neurotransmitter, ihre bekannten Wirkungen und die damit verbundenen Krankheiten auflisten.

Neuron(vom griechischen Neuron – Nerv) ist eine strukturelle und funktionelle Einheit des Nervensystems. Diese Zelle hat eine komplexe Struktur, ist hochspezialisiert und enthält in ihrer Struktur einen Zellkern, einen Zellkörper und Prozesse. Im menschlichen Körper gibt es mehr als 100 Milliarden Neuronen.

Funktionen von Neuronen Wie andere Zellen müssen Neuronen ihre eigene Struktur und Funktion aufrechterhalten, sich an veränderte Bedingungen anpassen und einen regulierenden Einfluss auf benachbarte Zellen ausüben. Die Hauptfunktion von Neuronen ist jedoch die Verarbeitung von Informationen: Empfangen, Weiterleiten und Senden an andere Zellen. Informationen werden über Synapsen mit Sinnesorganrezeptoren oder anderen Neuronen oder direkt aus der äußeren Umgebung über spezielle Dendriten empfangen. Informationen werden über Axone transportiert und über Synapsen übertragen.

Neuronenstruktur

Zellkörper Der Körper einer Nervenzelle besteht aus Protoplasma (Zytoplasma und Zellkern) und ist außen von einer Membran aus einer Doppelschicht aus Lipiden (Bilipidschicht) begrenzt. Lipide bestehen aus hydrophilen Köpfen und hydrophoben Schwänzen, die so angeordnet sind, dass die hydrophoben Schwänze einander zugewandt sind und eine hydrophobe Schicht bilden, die nur fettlösliche Substanzen (z. B. Sauerstoff und Kohlendioxid) passieren lässt. Auf der Membran befinden sich Proteine: auf der Oberfläche (in Form von Kügelchen), auf denen das Wachstum von Polysacchariden (Glykokalyx) beobachtet werden kann, wodurch die Zelle äußere Reize wahrnimmt, und sie enthalten integrale Proteine, die die Membran durchdringen Ionenkanäle.

Ein Neuron besteht aus einem Körper mit einem Durchmesser von 3 bis 100 µm, der einen Kern (mit einer großen Anzahl von Kernporen) und Organellen (einschließlich eines hochentwickelten rauen ER mit aktiven Ribosomen, dem Golgi-Apparat) sowie Fortsätze enthält. Es gibt zwei Arten von Prozessen: Dendriten und Axone. Das Neuron verfügt über ein entwickeltes Zytoskelett, das seine Fortsätze durchdringt. Das Zytoskelett behält die Form der Zelle bei; seine Fäden dienen als „Schienen“ für den Transport von Organellen und in Membranvesikeln verpackten Substanzen (z. B. Neurotransmittern). Im Körper des Neurons ist ein entwickelter synthetischer Apparat sichtbar; das körnige ER des Neurons ist basophil gefärbt und wird als „Tigroid“ bezeichnet. Das Tigroid dringt in die Anfangsabschnitte der Dendriten ein, befindet sich jedoch in deutlicher Entfernung vom Beginn des Axons, was als histologisches Zeichen des Axons dient. Es wird zwischen anterogradem (vom Körper weg) und retrogradem (zum Körper hin) Axontransport unterschieden.

Dendriten und Axon

Ein Axon ist normalerweise ein langer Fortsatz, der dazu geeignet ist, Erregungen vom Neuronenkörper weiterzuleiten. Dendriten sind in der Regel kurze und stark verzweigte Prozesse, die als Hauptort der Bildung erregender und hemmender Synapsen dienen, die das Neuron beeinflussen (verschiedene Neuronen haben unterschiedliche Verhältnisse von Axon- und Dendritenlängen). Ein Neuron kann mehrere Dendriten und normalerweise nur ein Axon haben. Ein Neuron kann mit vielen (bis zu 20.000) anderen Neuronen Verbindungen haben. Dendriten teilen sich dichotom, während Axone Kollateralen abgeben. Mitochondrien sind normalerweise an Verzweigungsknoten konzentriert. Dendriten haben keine Myelinscheide, Axone jedoch möglicherweise eine. Der Ort der Erregungserzeugung ist in den meisten Neuronen der Axonhügel – eine Formation an der Stelle, an der das Axon den Körper verlässt. In allen Neuronen wird diese Zone als Triggerzone bezeichnet.

Synapse Eine Synapse ist ein Kontaktpunkt zwischen zwei Neuronen oder zwischen einem Neuron und einer Effektorzelle, die ein Signal empfängt. Es dient der Übertragung eines Nervenimpulses zwischen zwei Zellen, wobei bei der synaptischen Übertragung Amplitude und Frequenz des Signals eingestellt werden können. Einige Synapsen verursachen eine Depolarisation des Neurons, andere eine Hyperpolarisation; Erstere sind erregend, letztere hemmend. Typischerweise ist die Stimulation mehrerer erregender Synapsen erforderlich, um ein Neuron zu erregen.

Strukturelle Klassifizierung von Neuronen

Basierend auf der Anzahl und Anordnung der Dendriten und Axone werden Neuronen in axonlose Neuronen, unipolare Neuronen, pseudounipolare Neuronen, bipolare Neuronen und multipolare (viele dendritische Dornen, normalerweise efferente) Neuronen unterteilt.

• Axonlose Neuronen- kleine Zellen, die in der Nähe des Rückenmarks in den Zwischenwirbelganglien gruppiert sind und keine anatomischen Anzeichen einer Aufteilung der Prozesse in Dendriten und Axone aufweisen. Alle Prozesse der Zelle sind sehr ähnlich. Der funktionelle Zweck axonloser Neuronen ist kaum bekannt.
• Unipolare Neuronen- Neuronen mit einem einzigen Fortsatz, beispielsweise im Sinneskern des Trigeminusnervs im Mittelhirn.
• Bipolare Neuronen- Neuronen mit einem Axon und einem Dendriten, die sich in spezialisierten Sinnesorganen befinden – der Netzhaut, dem Riechepithel und dem Bulbus, den Hör- und Vestibularganglien;
• Multipolare Neuronen- Neuronen mit einem Axon und mehreren Dendriten. Diese Art von Nervenzellen ist im Zentralnervensystem vorherrschend
• Pseudounipolare Neuronen- sind einzigartig in ihrer Art. Ein Fortsatz geht vom Körper aus, der sich sofort T-förmig teilt. Dieser gesamte einzelne Trakt ist mit einer Myelinscheide bedeckt und stellt strukturell ein Axon dar, obwohl die Erregung entlang eines der Zweige nicht vom Körper des Neurons, sondern zum Körper des Neurons erfolgt. Strukturell sind Dendriten Verzweigungen am Ende dieses (peripheren) Prozesses. Die Triggerzone ist der Beginn dieser Verzweigung (d. h. sie befindet sich außerhalb des Zellkörpers). Solche Neuronen finden sich in den Spinalganglien.

Funktionelle Klassifizierung von Neuronen Anhand ihrer Position im Reflexbogen werden afferente Neuronen (sensible Neuronen), efferente Neuronen (einige von ihnen werden Motoneuronen genannt, manchmal trifft dieser nicht sehr genaue Name auf die gesamte Gruppe der Efferenzen zu) und Interneuronen (Interneuronen) unterschieden.

Afferente Neuronen(empfindlich, sensorisch oder rezeptorisch). Zu diesen Neuronen zählen Primärzellen der Sinnesorgane und pseudounipolare Zellen, deren Dendriten freie Enden aufweisen.

Efferente Neuronen(Effektor, Motor oder Motor). Neuronen dieses Typs umfassen die letzten Neuronen – Ultimatum und vorletzte – Nicht-Ultimatum.

Assoziationsneuronen(Interkalar oder Interneurone) – diese Gruppe von Neuronen kommuniziert zwischen efferenten und afferenten Neuronen, sie werden in Kommissur- und Projektionsneuronen (Gehirn) unterteilt.

Morphologische Klassifizierung von Neuronen Die morphologische Struktur von Neuronen ist vielfältig. In diesem Zusammenhang werden bei der Klassifizierung von Neuronen mehrere Prinzipien verwendet:

1. Berücksichtigen Sie die Größe und Form des Neuronenkörpers.
2. Anzahl und Art der Verzweigung von Prozessen,
3. die Länge des Neurons und das Vorhandensein spezialisierter Membranen.

Je nach Form der Zelle können Neuronen kugelförmig, körnig, sternförmig, pyramidenförmig, birnenförmig, spindelförmig, unregelmäßig usw. sein. Die Größe des Neuronenkörpers variiert von 5 μm bei kleinen körnigen Zellen bis zu 120–150 μm bei Riesenzellen Pyramidenneuronen. Die Länge eines Neurons beim Menschen liegt zwischen 150 μm und 120 cm. Anhand der Anzahl der Fortsätze werden folgende morphologische Typen von Neuronen unterschieden: - unipolare (mit einem Fortsatz) Neurozyten, die beispielsweise im Sinneskern von vorhanden sind der Trigeminusnerv im Mittelhirn; - pseudounipolare Zellen, die in der Nähe des Rückenmarks in den Zwischenwirbelganglien gruppiert sind; - bipolare Neuronen (haben ein Axon und einen Dendrit), die sich in spezialisierten Sinnesorganen befinden – der Netzhaut, dem Riechepithel und dem Bulbus, den Hör- und Vestibularganglien; - multipolare Neuronen (haben ein Axon und mehrere Dendriten), vorherrschend im Zentralnervensystem.

Entwicklung und Wachstum von Neuronen Aus einer kleinen Vorläuferzelle entsteht ein Neuron, das die Teilung einstellt, noch bevor es seine Fortsätze auslöst. (Allerdings bleibt die Frage der neuronalen Teilung derzeit umstritten.) Typischerweise beginnt das Axon zuerst zu wachsen und später bilden sich Dendriten. Am Ende des Entwicklungsprozesses der Nervenzelle entsteht eine unregelmäßig geformte Verdickung, die sich offenbar ihren Weg durch das umliegende Gewebe bahnt. Diese Verdickung wird Wachstumskegel der Nervenzelle genannt. Es besteht aus einem abgeflachten Teil des Nervenzellfortsatzes mit vielen dünnen Stacheln. Die Mikrostacheln sind 0,1 bis 0,2 µm dick und können eine Länge von 50 µm erreichen. Der breite und flache Bereich des Wachstumskegels ist etwa 5 µm breit und lang, obwohl seine Form variieren kann. Die Zwischenräume zwischen den Mikrostacheln des Wachstumskegels sind mit einer gefalteten Membran bedeckt. Mikrostacheln sind in ständiger Bewegung – einige ziehen sich in den Wachstumskegel zurück, andere verlängern sich, weichen in verschiedene Richtungen ab, berühren das Substrat und können daran haften bleiben. Der Wachstumskegel ist mit kleinen, manchmal miteinander verbundenen, unregelmäßig geformten Membranbläschen gefüllt. Direkt unter den gefalteten Bereichen der Membran und in den Stacheln befindet sich eine dichte Masse verschlungener Aktinfilamente. Der Wachstumskegel enthält auch Mitochondrien, Mikrotubuli und Neurofilamente, die im Körper des Neurons vorkommen. Es ist wahrscheinlich, dass sich Mikrotubuli und Neurofilamente hauptsächlich aufgrund der Hinzufügung neu synthetisierter Untereinheiten an der Basis des Neuronfortsatzes verlängern. Sie bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von etwa einem Millimeter pro Tag, was der Geschwindigkeit des langsamen axonalen Transports in einem reifen Neuron entspricht.

Da die durchschnittliche Vorschubgeschwindigkeit des Wachstumskegels ungefähr gleich ist, ist es möglich, dass während des Wachstums des Neuronenfortsatzes an seinem entfernten Ende weder die Montage noch die Zerstörung von Mikrotubuli und Neurofilamenten erfolgt. Neues Membranmaterial kommt offenbar erst am Ende hinzu. Der Wachstumskegel ist ein Bereich schneller Exozytose und Endozytose, wie die vielen dort vorhandenen Vesikel belegen. Kleine Membranvesikel werden mit einem schnellen axonalen Transportstrom entlang des Neuronenfortsatzes vom Zellkörper zum Wachstumskegel transportiert. Das Membranmaterial wird offenbar im Körper des Neurons synthetisiert, in Form von Vesikeln zum Wachstumskegel transportiert und hier durch Exozytose in die Plasmamembran eingebaut, wodurch der Prozess der Nervenzelle verlängert wird. Dem Wachstum von Axonen und Dendriten geht normalerweise eine Phase der neuronalen Migration voraus, in der sich unreife Neuronen zerstreuen und eine dauerhafte Heimat finden.

Zellen im menschlichen Körper werden je nach Art differenziert. Tatsächlich handelt es sich um Strukturelemente verschiedener Gewebe. Jedes ist maximal an eine bestimmte Art von Aktivität angepasst. Die Struktur eines Neurons ist ein klarer Beweis dafür.

Nervensystem

Die meisten Zellen im Körper haben eine ähnliche Struktur. Sie haben eine kompakte Form, die von einer Schale umgeben ist. Im Inneren befinden sich ein Kern und eine Reihe von Organellen, die die Synthese und den Stoffwechsel der notwendigen Substanzen durchführen. Der Aufbau und die Funktionen des Neurons sind jedoch unterschiedlich. Es ist eine strukturelle Einheit des Nervengewebes. Diese Zellen sorgen für die Kommunikation zwischen allen Körpersystemen.

Die Basis des Zentralnervensystems bilden Gehirn und Rückenmark. Diese beiden Zentren scheiden graue und weiße Substanz aus. Die Unterschiede hängen mit den ausgeführten Funktionen zusammen. Ein Teil empfängt ein Signal des Reizes und verarbeitet es, während der andere für die Ausführung des notwendigen Reaktionsbefehls verantwortlich ist. Außerhalb der Hauptzentren bildet das Nervengewebe Bündel von Clustern (Knoten oder Ganglien). Sie verzweigen sich und verbreiten ein signalleitendes Netzwerk im ganzen Körper (peripheres Nervensystem).

Nervenzellen

Um mehrere Verbindungen bereitzustellen, verfügt das Neuron über eine spezielle Struktur. Neben dem Körper, in dem die Hauptorganellen konzentriert sind, gibt es Prozesse. Einige von ihnen sind kurz (Dendriten), normalerweise sind es mehrere, das andere (Axon) ist eins und seine Länge in einzelnen Strukturen kann 1 Meter erreichen.

Der Aufbau der Nervenzelle des Neurons ist so gestaltet, dass ein bestmöglicher Informationsaustausch gewährleistet ist. Dendriten sind stark verzweigt (wie die Krone eines Baumes). Mit ihren Enden interagieren sie mit den Prozessen anderer Zellen. Der Ort, an dem sie zusammentreffen, wird Synapse genannt. Hier wird der Impuls empfangen und weitergeleitet. Seine Richtung: Rezeptor – Dendrit – Zellkörper (Soma) – Axon – reagierendes Organ oder Gewebe.

Die innere Struktur eines Neurons ähnelt in ihrer Zusammensetzung den Organellen anderer Struktureinheiten des Gewebes. Es enthält einen Zellkern und ein Zytoplasma, die von einer Membran begrenzt werden. Im Inneren befinden sich Mitochondrien und Ribosomen, Mikrotubuli, das endoplasmatische Retikulum und der Golgi-Apparat.

In den meisten Fällen gehen mehrere dicke Äste (Dendriten) vom Zellsoma (Basis) aus. Sie haben keine klare Grenze zum Körper und sind mit einer gemeinsamen Membran bedeckt. Mit zunehmender Entfernung werden die Stämme dünner und verzweigen sich. Dadurch sehen ihre dünnsten Stellen wie spitze Fäden aus.

Die besondere Struktur des Neurons (dünnes und langes Axon) erfordert den Schutz seiner Faser über die gesamte Länge. Daher ist es oben mit einer Hülle aus Schwann-Zellen bedeckt, die Myelin bilden, mit Ranvier-Knoten dazwischen. Diese Struktur bietet zusätzlichen Schutz, isoliert vorbeigehende Impulse und nährt und unterstützt die Fäden zusätzlich.

Das Axon stammt von einem charakteristischen Hügel (Hügel). Der Prozess verzweigt sich schließlich auch, dies geschieht jedoch nicht über die gesamte Länge, sondern näher am Ende, an den Verbindungspunkten mit anderen Neuronen oder Geweben.

Einstufung

Neuronen werden je nach Art des Mediators (Mediator des Leitungsimpulses), der an den Axonendigungen freigesetzt wird, in Typen eingeteilt. Dies können Cholin, Adrenalin usw. sein. Abhängig von ihrer Lage in den Teilen des Zentralnervensystems können sie sich auf somatische oder autonome Neuronen beziehen. Es gibt rezeptive Zellen (afferent) und senden Rückmeldungssignale (efferent) als Reaktion auf Reizungen. Zwischen ihnen können Interneurone liegen, die für den Informationsaustausch innerhalb des Zentralnervensystems verantwortlich sind. Abhängig von der Art der Reaktion können Zellen die Erregung hemmen oder umgekehrt verstärken.

Je nach Bereitschaftszustand werden sie unterschieden: „still“, die erst bei Vorliegen einer bestimmten Art von Reizung zu wirken beginnen (einen Impuls übertragen), und Hintergrund, der ständig überwacht (kontinuierliche Signalerzeugung). Abhängig von der Art der von den Sensoren wahrgenommenen Informationen verändert sich auch die Struktur des Neurons. In dieser Hinsicht werden sie in bimodale Neuronen mit einer relativ einfachen Reaktion auf Reizung (zwei miteinander verbundene Arten von Empfindungen: ein Stechen und damit Schmerz) und polymodale Neuronen eingeteilt. Dies ist eine komplexere Struktur – polymodale Neuronen (spezifisch und mehrdeutig). Reaktion).

Merkmale, Struktur und Funktionen eines Neurons

Die Oberfläche der Neuronenmembran ist mit kleinen Vorsprüngen (Spikes) bedeckt, um die Kontaktfläche zu vergrößern. Insgesamt können sie bis zu 40 % der Zellfläche einnehmen. Der Kern eines Neurons trägt wie der Kern anderer Zelltypen Erbinformationen. Nervenzellen teilen sich nicht durch Mitose. Wenn die Verbindung zwischen Axon und Körper unterbrochen wird, stirbt der Prozess ab. Wenn das Soma jedoch nicht beschädigt wurde, ist es in der Lage, ein neues Axon zu erzeugen und wachsen zu lassen.

Die fragile Struktur des Neurons lässt auf das Vorhandensein zusätzlicher „Pflege“ schließen. Schützende, unterstützende, sekretorische und trophische (Ernährungs-)Funktionen werden von Neuroglia übernommen. Seine Zellen füllen den gesamten Raum um ihn herum. Bis zu einem gewissen Grad hilft es dabei, unterbrochene Verbindungen wiederherzustellen, bekämpft außerdem Infektionen und „kümmert“ sich im Allgemeinen um Neuronen.

Zellmembran

Dieses Element übernimmt eine Barrierefunktion und trennt die innere Umgebung von den außerhalb befindlichen Neuroglia. Der dünnste Film besteht aus zwei Schichten von Proteinmolekülen und dazwischen liegenden Phospholipiden. Die Struktur der Neuronenmembran lässt auf das Vorhandensein spezifischer Rezeptoren in ihrer Struktur schließen, die für die Erkennung von Reizen verantwortlich sind. Sie verfügen über eine selektive Empfindlichkeit und werden bei Bedarf in Anwesenheit einer Gegenpartei „eingeschaltet“. Die Verbindung zwischen der inneren und äußeren Umgebung erfolgt über Tubuli, die den Durchtritt von Kalzium- oder Kaliumionen ermöglichen. Gleichzeitig öffnen oder schließen sie sich unter dem Einfluss von Proteinrezeptoren.

Dank der Membran hat die Zelle ihr Potenzial. Bei der Übertragung entlang der Kette wird erregbares Gewebe innerviert. An Synapsen kommt es zum Kontakt zwischen den Membranen benachbarter Neuronen. Die Aufrechterhaltung einer konstanten inneren Umgebung ist ein wichtiger Bestandteil des Lebens jeder Zelle. Und die Membran reguliert auf subtile Weise die Konzentration von Molekülen und geladenen Ionen im Zytoplasma. Gleichzeitig werden sie in den erforderlichen Mengen transportiert, damit Stoffwechselreaktionen optimal ablaufen.

Der menschliche Körper besteht aus Billionen von Zellen und das Gehirn allein enthält etwa 100 Milliarden Neuronen in verschiedenen Formen und Größen. Es stellt sich die Frage: Wie ist eine Nervenzelle aufgebaut und wie unterscheidet sie sich von anderen Zellen im Körper?

Der Aufbau einer menschlichen Nervenzelle

Nervenzellen haben wie die meisten anderen Zellen im menschlichen Körper Kerne. Aber im Vergleich zu den anderen sind sie einzigartig, weil sie lange, fadenförmige Äste haben, durch die Nervenimpulse übertragen werden.

Die Zellen des Nervensystems ähneln anderen, da sie ebenfalls von einer Zellmembran umgeben sind und über Kerne verfügen, die Gene, Zytoplasma, Mitochondrien und andere Organellen enthalten. Sie sind an grundlegenden zellulären Prozessen wie der Proteinsynthese und der Energieproduktion beteiligt.

Neuronen und Nervenimpulse

Besteht aus einem Bündel von Nervenzellen. Eine Nervenzelle, die bestimmte Informationen übermittelt, wird Neuron genannt. Die Daten, die Neuronen übertragen, werden Nervenimpulse genannt. Wie elektrische Impulse übertragen sie Informationen mit unglaublicher Geschwindigkeit. Für eine schnelle Signalübertragung sorgen Neuronenaxone, die mit einer speziellen Myelinscheide bedeckt sind.

Diese Hülle umhüllt das Axon, ähnlich der Kunststoffummantelung elektrischer Leitungen, und ermöglicht die schnellere Ausbreitung von Nervenimpulsen. Was ist ein Neuron? Es hat eine spezielle Form, die es ihm ermöglicht, ein Signal von einer Zelle zur anderen zu übertragen. Ein Neuron besteht aus drei Hauptteilen: einem Zellkörper, vielen Dendriten und einem Axon.

Arten von Neuronen

Neuronen werden normalerweise nach ihrer Rolle im Körper klassifiziert. Es gibt zwei Haupttypen von Neuronen – sensorische und motorische. Sinnesneuronen leiten Nervenimpulse von den Sinnen und inneren Organen zu Motoneuronen. Im Gegensatz dazu leiten sie Nervenimpulse vom Zentralnervensystem zu Organen, Drüsen und Muskeln.

Die Zellen des Nervensystems sind so konzipiert, dass beide Arten von Neuronen zusammenarbeiten. Sinnesneuronen transportieren Informationen über die innere und äußere Umgebung. Diese Daten werden verwendet, um Signale über Motoneuronen zu senden, um dem Körper mitzuteilen, wie er auf die empfangenen Informationen reagieren soll.

Synapse

Der Ort, an dem das Axon eines Neurons auf die Dendriten eines anderen trifft, wird Synapse genannt. Neuronen kommunizieren über einen elektrochemischen Prozess miteinander. Wenn dies geschieht, reagieren Chemikalien, sogenannte Neurotransmitter.

Zellkörper

Der Aufbau einer Nervenzelle setzt das Vorhandensein eines Zellkerns und anderer Organellen im Zellkörper voraus. Dendriten und Axone, die mit dem Zellkörper verbunden sind, ähneln Strahlen, die von der Sonne ausgehen. Dendriten empfangen Impulse von anderen Nervenzellen. Axone übertragen Nervenimpulse an andere Zellen.

Ein einzelnes Neuron kann Tausende von Dendriten haben und daher mit Tausenden anderen Zellen kommunizieren. Das Axon ist mit einer Myelinscheide bedeckt, einer Fettschicht, die es isoliert und eine viel schnellere Signalübertragung ermöglicht.

Mitochondrien

Bei der Beantwortung der Frage, wie eine Nervenzelle aufgebaut ist, ist es wichtig, das Element zu beachten, das für die Bereitstellung von Stoffwechselenergie verantwortlich ist, die dann leicht verwertet werden kann. Mitochondrien spielen in diesem Prozess eine zentrale Rolle. Diese Organellen haben eine eigene äußere und innere Membran.

Die Hauptenergiequelle für das Nervensystem ist Glukose. Mitochondrien enthalten die Enzyme, die zur Umwandlung von Glukose in energiereiche Verbindungen, hauptsächlich Adenosintriphosphat (ATP)-Moleküle, erforderlich sind, die dann zu anderen Bereichen des Körpers transportiert werden können, die ihre Energie benötigen.

Kern

Der komplexe Prozess der Proteinsynthese beginnt im Zellkern. Der Kern eines Neurons enthält genetische Informationen, die als codierte Desoxyribonukleinsäureketten (DNA) gespeichert sind. Jedes enthält alle Zellen im Körper.

Im Zellkern beginnt der Prozess des Aufbaus von Proteinmolekülen, indem der entsprechende Teil des DNA-Codes auf komplementäre Ribonukleinsäure (RNA)-Moleküle geschrieben wird. Vom Zellkern in die Interzellularflüssigkeit abgegeben, lösen sie den Prozess der Proteinsynthese aus, an dem auch die sogenannten Nukleolen beteiligt sind. Hierbei handelt es sich um eine separate Struktur im Zellkern, die für den Aufbau molekularer Komplexe namens Ribosomen verantwortlich ist, die an der Proteinsynthese beteiligt sind.

Wissen Sie, wie eine Nervenzelle funktioniert?

Neuronen sind die zähesten und längsten Zellen im Körper! Einige von ihnen verbleiben ein Leben lang im menschlichen Körper. Andere Zellen sterben und werden durch neue ersetzt, viele Neuronen können jedoch nicht ersetzt werden. Mit zunehmendem Alter werden es immer weniger davon. Daher kommt der Ausdruck, dass sich Nervenzellen nicht regenerieren. Forschungsdaten aus dem späten 20. Jahrhundert beweisen jedoch das Gegenteil. In einem Bereich des Gehirns, dem Hippocampus, können auch bei Erwachsenen neue Neuronen wachsen.

Neuronen können recht groß und mehrere Meter lang sein (kortikospinal und afferent). Im Jahr 1898 gab der berühmte Nervensystemspezialist Camillo Golgi seine Entdeckung eines bandförmigen Apparats bekannt, der auf Neuronen im Kleinhirn spezialisiert ist. Dieses Gerät trägt heute den Namen seines Schöpfers und ist als „Golgi-Apparat“ bekannt.

Aufgrund der Struktur einer Nervenzelle wird sie als das wichtigste Struktur- und Funktionselement des Nervensystems definiert, dessen Studium der einfachen Prinzipien als Schlüssel zur Lösung vieler Probleme dienen kann. Dies betrifft vor allem das autonome Nervensystem, das Hunderte Millionen miteinander verbundener Zellen umfasst.

Die Hauptfunktionen einer Nervenzelle sind die Wahrnehmung äußerer Reize (Rezeptorfunktion), deren Verarbeitung (integrative Funktion) und die Weiterleitung von Nerveneinflüssen an andere Neuronen oder verschiedene Arbeitsorgane (Effektorfunktion).

Die Besonderheiten dieser Funktionen ermöglichen es, alle Neuronen des Zentralnervensystems in zwei große Gruppen einzuteilen:

1) Zellen, die Informationen über große Entfernungen übertragen (von einem Teil des Zentralnervensystems zum anderen, von der Peripherie zum Zentrum, von den Zentren zum Exekutivorgan). Dies sind große, afferente und efferente Neuronen, die über eine große Anzahl von Synapsen in ihrem Körper und Prozessen verfügen, sowohl erregende als auch hemmende, und die in der Lage sind, die durch sie eingehenden Einflüsse komplexer Prozesse zu verarbeiten;

2) Zellen, die interne Verbindungen innerhalb begrenzter Nervenstrukturen (Zwischenneuronen des Rückenmarks, der Großhirnrinde usw.) bereitstellen. Dabei handelt es sich um kleine Zellen, die Nerveneinflüsse nur über erregende Synapsen wahrnehmen. Diese Zellen sind nicht zu komplexen Prozessen der Integration lokaler synaptischer Potentialeinflüsse fähig; sie dienen als Übermittler erregender oder hemmender Einflüsse auf andere Nervenzellen.

Wahrnehmungsfunktion eines Neurons. Alle Reize, die in das Nervensystem gelangen, werden über bestimmte Abschnitte seiner Membran, die sich im Bereich synaptischer Kontakte befinden, auf das Neuron übertragen. In den meisten Nervenzellen erfolgt diese Übertragung chemisch mit Hilfe von Mediatoren. Die Reaktion von Neuronen auf äußere Stimulation ist eine Änderung des Wertes des Membranpotentials.

Je mehr Synapsen eine Nervenzelle hat, desto vielfältigere Reize werden wahrgenommen und desto größer ist der Einflussbereich auf ihre Aktivität und die Möglichkeit, dass die Nervenzelle an verschiedenen Reaktionen des Körpers teilnimmt. An den Körpern großer Motoneuronen des Rückenmarks befinden sich bis zu 15.000–20.000 Synapsen. Axonzweige können Synapsen an Dendriten (axodendritische Synapsen) und am Soma (Körper) von Nervenzellen (axosomatische Synapsen) und in einigen Fällen auch am Axon (axoaxonale Synapsen) bilden. Die meisten Synapsen (bis zu 50 %) befinden sich auf Dendriten. Sie bedecken die mittleren Teile und Enden der dendritischen Fortsätze besonders dicht, wobei sich viele Kontakte an speziellen stachelartigen Fortsätzen oder Stacheln befinden (Abb. 44), die die rezeptive Oberfläche des Neurons weiter vergrößern. In Motoneuronen des Rückenmarks und Pyramidenzellen der Großhirnrinde ist die Oberfläche der Dendriten 10–20 Mal größer als die Oberfläche des Zellkörpers.

Je komplexer die integrative Funktion eines Neurons ist, desto größer ist die Entwicklung axodendritischer Synapsen (hauptsächlich solche, die sich auf Stacheln befinden). Sie sind besonders charakteristisch für die neuronalen Verbindungen von Pyramidenzellen in der Großhirnrinde.

Intermediären Neuronen (z. B. Sternzellen des Kortex) fehlen solche Stacheln.

Am präsynaptischen Teil des Kontakts ankommende Nervenimpulse bewirken die Entleerung synoptischer Vesikel mit Freisetzung des Senders in den synaptischen Spalt (Abb. 45). Substanzen, die Nerveneinflüsse an den Synapsen von Nervenzellen oder Mediatoren übertragen, können Acetylcholin (in einigen Zellen des Rückenmarks, in den autonomen Ganglien), Noradrenalin (in den Enden sympathischer Nervenfasern, im Hypothalamus) und einige Amino sein Säuren usw. Der Durchmesser der Blasen entspricht ungefähr der Breite des synaptischen Spalts. In den Zellen des vorderen zentralen Gyrus der Großhirnrinde haben synaptische Vesikel bei Menschen im Alter von 18–30 Jahren einen Durchmesser von 250–300 Angström und eine synaptische Spaltbreite von 200–300 Angström. Die Freisetzung des Senders wird dadurch erleichtert, dass sich synaptische Vesikel in der Nähe des synaptischen Spalts ansammeln – in den sogenannten aktiven oder operativen Zonen. Je mehr Nervenimpulse durch die Synapse gelangen, desto mehr Vesikel wandern in diesen Bereich und heften sich an die präsynaptische Membran. Dadurch wird die Ausschüttung des Senders durch nachfolgende Nervenimpulse erleichtert.

Die bei der Aktivierung einer Synapse auftretenden Wirkungen können erregend oder hemmend sein. Dies hängt von der Qualität des Senders und den Eigenschaften der postsynaptischen Membran ab. Erregende Neuronen setzen einen erregenden Botenstoff frei, und hemmende Neuronen setzen einen hemmenden Botenstoff frei. Darüber hinaus kann derselbe Sender in verschiedenen Organen unterschiedliche Wirkungen haben (z. B. regt Acetylcholin die Fasern der Skelettmuskulatur an und hemmt die Fasern des Herzens).

Im Ruhezustand ist die Membran polarisiert: Auf der Außenseite wird eine positive Ladung registriert, auf der Innenseite eine negative Ladung. In einer Nervenzelle beträgt das Ruhemembranpotential etwa 70 mV.

Unter anregenden Einflüssen führt eine Erhöhung der Permeabilität der Membran zum Eintritt positiv geladener Natriumionen in die Zelle und damit zu einer Verringerung der Potentialdifferenz auf beiden Seiten der Membran, also ihrer Depolarisation. In der postsynaptischen Membran dieses Teils der Zelle wird eine kleine negative Schwingung des Membranpotentials mit einer Amplitude von etwa 10 mV oder ein erregendes postsynaptisches Potential (abgekürzt EPSP) aufgezeichnet, das über etwa 1,2 ms ansteigt. auf sein Maximum und dann abnehmend.

Bei Bremseinwirkung erhöht sich die Permeabilität der Membran leicht – hauptsächlich für Kaliumionen (der Durchmesser des hydratisierten Kaliumions ist kleiner als der Durchmesser des Natriumions). Da sich im Inneren der Zelle mehr Kaliumionen befinden, lassen diese diese nach außen, wodurch die Polarisation der Membran zunimmt, d. h. ihre Hyperpolarisierung entsteht. In diesem Fall wird eine positive Schwingung mit einer Amplitude von etwa 5 mV aufgezeichnet – inhibitorisches postsynaptisches Potenzial (abgekürzt IPSP). Typischerweise dauern EPSPs und IPSPs nur wenige Millisekunden. In einigen Neuronen des Gehirns können postsynaptische Potenziale jedoch eine deutlich längere Dauer haben: EPSP – bis zu 80 ms, IPSP – mehr als 100 ms.