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#schongewusst: So verzweigt ist ein Neuron

Während Sie diese Zeilen lesen, nutzt Ihr Gehirn Ihren Nervus occulomotorius, um Ihrer Augenmuskulatur mitzuteilen, wie sie die Augäpfel zu bewegen hat. Gleichzeitig nehmen Lichtrezeptoren in Ihrer Netzhaut („Retina“) Lichtreize auf und schicken diese über die Neuronen in Ihrem Nervus opticus, dem Sehnerv, an Ihr Gehirn weiter.

Genau solche Sätze könnte man über jede einzelne Körperfunktion schreiben, ob diese bewusst ist, oder nicht. Eines haben sie alle gemeinsam: Sie werden von Ihren Nervenzellen weitergeleitet, verrechnet und die Ausführung über sie ausgelöst. Dabei zeichnet eines die Nervenzellen ganz besonders aus: Sie verzweigen sich – immer und immer wieder. Durch diese Verzweigung stellen sie die Verbindung unseres Gehirns mit dem Rest des Körpers her.

An dem Exponat „Nervenzellen“, welches sich in der Themenebene Natur im Bereich „Verzweigte Natur“ befindet, können sich unsere Gäste solche Neuronen mal in natura ansehen. Der Aufbau der Neuronen ist, angesichts der Tatsache, dass sie genauso Körperzellen sind, wie alle anderen auch, ganz besonders.

Nervenzellen sind von einer Membran umgeben und haben einen Zellkern sowie weitere Organellen, wie beispielsweise die „Kraftwerke der Zellen“, die Mitochondrien. Die Neuronen kommen aber einer ganz besonderen Aufgabe nach, nämlich der Erzeugung und Weiterleitung von elektrischen Erregungen, den sogenannten Aktionspotentialen. Diese werden, kurz gesagt, über Ionenungleichgewichte und -ströme über die äußere Membran verursacht und stellen die Arbeitsgrundlage für unser Gehirn dar.

Mehr Beiträge aus der Reihe #schongewusst gibt es hier!

Diese Aktionspotentiale müssen über weite Strecken in unserem Körper befördert werden, weswegen die Zellen einen ganz besonderen Aufbau haben. Vom zentralen Zellkörper aus, in dem sich auch der Zellkörper befindet, strecken sich in alle Richtungen Zellfortsätze aus. Diejenigen Fortsätze, die Signale von anderen Zellen erhalten, heißen Dendriten. Davon hat ein Neuron typischerweise mehrere Hundert. In eine Richtung entspringt kegelförmig vom Zellkörper ein weiterer Fortsatz, das sogenannte Axon, welcher der Weiterleitung des Aktionspotentials zu anderen Zellen dient. Dieses kann von wenigen Mikrometern bis zu einem Meter lang sein. Manche werden dabei von sogenannten Stützzellen (im Gehirn Oligodendrozyten, anderswo Schwann’sche Zellen) umgeben, die elektrisch isolierend sind, was eine schnelle Erregungsweiterleitung (bis zu 30 m/s) ermöglicht. Am Ende dieses Axons teilt es sich vielfach auf. Ganz zum Schluss stehen die sogenannten synaptischen Endknöpfchen. Diese enthalten die Neurotransmitter und stehen in Verbindung mit den Dendriten der Folgezelle. Hier wird das elektrische Aktionspotential in ein chemisches Signal übertragen: Durch die Freisetzung der Neurotransmitter in den sogenannten synaptischen Spalt, wird der Folgezelle je nach Neurotransmittertyp signalisiert, ob sie ebenfalls ein Aktionspotential ausbilden soll, oder nicht.

Die Kombination aus synaptischen Endknöpfchen, synaptischem Spalt und der örtlichen Membran des nachgeschalteten Neurons wird übrigens Synapse genannt. Davon haben wir im Gehirn 1014, also einhundert Billionen. Neuronen haben wir hingegen „nur“ 1011. Um so viele Verbindungen herzustellen, muss jede Zelle also durchschnittlich 1000 Verzweigungen und Verknüpfungen herstellen. Und das alles nur für den Informationsfluss!

#schongewusst: So verzweigt ist ein Neuron

Während Sie diese Zeilen lesen, nutzt Ihr Gehirn Ihren Nervus occulomotorius, um Ihrer Augenmuskulatur mitzuteilen, wie sie die Augäpfel zu bewegen hat. Gleichzeitig nehmen Lichtrezeptoren in Ihrer Netzhaut („Retina“) Lichtreize auf und schicken diese über die Neuronen in Ihrem Nervus opticus, dem Sehnerv, an Ihr Gehirn weiter.

Genau solche Sätze könnte man über jede einzelne Körperfunktion schreiben, ob diese bewusst ist, oder nicht. Eines haben sie alle gemeinsam: Sie werden von Ihren Nervenzellen weitergeleitet, verrechnet und die Ausführung über sie ausgelöst. Dabei zeichnet eines die Nervenzellen ganz besonders aus: Sie verzweigen sich – immer und immer wieder. Durch diese Verzweigung stellen sie die Verbindung unseres Gehirns mit dem Rest des Körpers her.

An dem Exponat „Nervenzellen“, welches sich in der Themenebene Natur im Bereich „Verzweigte Natur“ befindet, können sich unsere Gäste solche Neuronen mal in natura ansehen. Der Aufbau der Neuronen ist, angesichts der Tatsache, dass sie genauso Körperzellen sind, wie alle anderen auch, ganz besonders.

Nervenzellen sind von einer Membran umgeben und haben einen Zellkern sowie weitere Organellen, wie beispielsweise die „Kraftwerke der Zellen“, die Mitochondrien. Die Neuronen kommen aber einer ganz besonderen Aufgabe nach, nämlich der Erzeugung und Weiterleitung von elektrischen Erregungen, den sogenannten Aktionspotentialen. Diese werden, kurz gesagt, über Ionenungleichgewichte und -ströme über die äußere Membran verursacht und stellen die Arbeitsgrundlage für unser Gehirn dar.

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Diese Aktionspotentiale müssen über weite Strecken in unserem Körper befördert werden, weswegen die Zellen einen ganz besonderen Aufbau haben. Vom zentralen Zellkörper aus, in dem sich auch der Zellkörper befindet, strecken sich in alle Richtungen Zellfortsätze aus. Diejenigen Fortsätze, die Signale von anderen Zellen erhalten, heißen Dendriten. Davon hat ein Neuron typischerweise mehrere Hundert. In eine Richtung entspringt kegelförmig vom Zellkörper ein weiterer Fortsatz, das sogenannte Axon, welcher der Weiterleitung des Aktionspotentials zu anderen Zellen dient. Dieses kann von wenigen Mikrometern bis zu einem Meter lang sein. Manche werden dabei von sogenannten Stützzellen (im Gehirn Oligodendrozyten, anderswo Schwann’sche Zellen) umgeben, die elektrisch isolierend sind, was eine schnelle Erregungsweiterleitung (bis zu 30 m/s) ermöglicht. Am Ende dieses Axons teilt es sich vielfach auf. Ganz zum Schluss stehen die sogenannten synaptischen Endknöpfchen. Diese enthalten die Neurotransmitter und stehen in Verbindung mit den Dendriten der Folgezelle. Hier wird das elektrische Aktionspotential in ein chemisches Signal übertragen: Durch die Freisetzung der Neurotransmitter in den sogenannten synaptischen Spalt, wird der Folgezelle je nach Neurotransmittertyp signalisiert, ob sie ebenfalls ein Aktionspotential ausbilden soll, oder nicht.

Die Kombination aus synaptischen Endknöpfchen, synaptischem Spalt und der örtlichen Membran des nachgeschalteten Neurons wird übrigens Synapse genannt. Davon haben wir im Gehirn 1014, also einhundert Billionen. Neuronen haben wir hingegen „nur“ 1011. Um so viele Verbindungen herzustellen, muss jede Zelle also durchschnittlich 1000 Verzweigungen und Verknüpfungen herstellen. Und das alles nur für den Informationsfluss!