Nervenzelle – Bau und Funktion

Ohne Neuronen und Gliazellen würde keine Zellkommunikation im Gehirn stattfinden. Die beiden Zelltypen bilden zusammen das Nervensystem.

Struktur: Nervenzellen (Neuronen) sind meist langgestreckt und bestehen aus einem Zellkörper, den Dendriten, dem Axon und den Synapsenendknöpfchen. Gliazellen sind meist sternförmig verzweigte Strukturen und bilden das Zellgewebe, welches den Raum zwischen den Nervenzellen des Gehirns und den Blutgefäßen bis auf einen kleinen Spalt ausfüllt. Sie bilden auch die Markscheiden um die Nervenfasern.

Funktion: Die Funktion der Neuronen ist das Empfangen und Weiterleiten von Signalen. Gliazellen isolieren, stützen und ernähren die benachbarten Neuronen. Sie gewährleisten also die Arbeitsfähigkeit der Neuronen.

Die Bewegung von Substanzen zwischen dem Soma und dem Axon bezeichnet man als axonaler Transport. Die benötigten Moleküle werden vor allem im Soma der Zelle synthetisiert und müssen dann an ihre Wirkorte transportiert werden. Man unterscheidet zwischen zwei Transportformen: - Der anterograde Transport (Vorwärtstransport): Erfolgt vom Zellkörper in die Peripherie des Axons und weist eine langsame (1-5 mm/Tag) und eine schnelle Komponente (bis 400 mm/Tag) auf. - Der retrograde Transport (Rückwärtstransport): Substanzen werden zum Soma zurückführt. Die genannten Transportsysteme erfolgen unter Beteiligung verschiedener Motorproteine. Beide Mechanismen basieren auf dem polar strukturierten Zellskelett des Axons.

Der Aufbau der Nervenzelle sieht wie folgt aus:

1. Abschnitt: Der Zellkörper (Soma). Er enthält diverse Zellorganellen und den Kern. Damit enthält er das genetische Material der Zelle und fungiert als biosynthetisches Zentrum. Hier bündeln sich außerdem die Signale von anderen Nervenzellen.
2. Abschnitt. Das Axon. Über dieses wird das elektrische Signal, das von den Dendriten stammt, weiterzuleiten.
3. Abschnitt: Endknöpfchen. Hier enden die Axone. Die Endknöpfchen bilden mit anderen Neuronen Verbindungsstellen, die Synapsen. Sie sind also an der Signalweiterleitung zur nächsten Zelle beteiligt.
4. Abschnitt: Die Dendriten. Über sie empfängt ein Neuron Signale von zahlreichen anderen Neuronen und leitet sie zum Zellkörper weiter.

Eine Nervenzelle ist eine auf Erregungsleitung und Erregungsübertragung spezialisierte Zelle. Sie unterscheidet sich von anderen Zellen durch ihren spezialisierten Bau und ihre besonderen Strukturen. Zur optimalen Signalübertragung ist sie stark verzweigt wie ein Baum mit vielen Ästen. Durch diese Verästelungen im präsynaptischen Bereich der Zelle und den Dendriten können sich zahlreiche Nervenzellen verknüpfen und wie ein Netz zur Informationsweitergabe funktionieren. Der lange Abschnitt des Axons ermöglicht die Signalweiterleitung über weite Strecken.

Nervenzellen (Neuronen) setzen sich aus dem Zellkörper (auch Soma genannt), dem Axon, den Dendriten und den Endknöpfchen zusammen. Bei Wirbeltieren wird das Axon häufig von schwannsche Zellen mit ranvierschen Schnürringen umgeben.

Nervenzellen besitzen neben den gewöhnlichen Zellorganellen wie dem Zellkern besondere Strukturen für die Aufnahme und Weiterleitung von Nervensignalen. Die verzweigten Fortsätze am Zellkörper, die Dendriten, empfangen elektrische Signale und leiten diese zum Zellkörper weiter. Wenn die elektrischen Signale einen bestimmten Schwellenwert überschreiten, werden sie als Aktionspotentiale weitergeleitet. Die Weiterleitung geschieht über die Axone der Nervenzelle. Am Ende dieser langen Fortsätze verzweigen sich die Nervenzellen und enden in den Endknöpfchen. Die Weiterleitung des Signals auf weitere Zellen geschieht an den Synapsen. Wenn elektrische Impulse an den Endknöpfchen ankommen, werden chemische Botenstoffe (Neurotransmitter) in den synaptischen Spalt freigesetzt. Diese Botenstoffe binden nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip** an den Rezeptoren der nächsten Zelle, wodurch dort erneut ein elektrischer Impuls ausgelöst wird.

Die Nervenzelle wird auch Neuron genannt. Sie sind hochspezialisierte und sensible Zellen. Ihre Aufgabe besteht darin, Reize aus der Umwelt oder aus dem Körperinneren an unser Gehirn weiterzuleiten und von diesem Befehle entgegenzunehmen. Dies geschieht über elektrische Impulse.

Mit ihrem langen, geraden Axon und den vielen verzweigten Dendriten sieht eine Nervenzelle ein bisschen aus wie ein Baum.

Der Begriff Ruhepotential beschreibt den negativ geladenen Zustand einer unerregten Nervenzelle. Es basiert auf einer ungleichmäßigen Verteilung von Ionen auf der Innen- und Außenseite der Plasmamembran von Neuronen. So kommt es zu einem Ladungsunterschied an der Membran. Die Natrium-Kalium-Pumpe und die selektive Permeabilität der Membran erhalten stets das Ruhepotential, denn dessen Aufrechterhaltung gewährleistet die Erregungsübertragung bei einem Aktionspotential.

Die Größe der Nervenzellen hängt stark von ihrem Standort und von ihrer Funktion ab. Die Axone der Nervenzellen von Säugetieren sind etwa 0,05 µm bis 20 µm dick und bei Menschen ungefähr zwischen 1 µm und 1 m lang.

Die Dendriten der Nervenzellen empfangen elektrische Signale und leiten diese zum Zellkörper weiter. Wenn die elektrischen Signale einen bestimmten Schwellenwert überschreiten, werden sie als Aktionspotentiale weitergeleitet. Die Weiterleitung geschieht über die Axone der Nervenzelle. Am Ende dieser langen Fortsätze verzweigen sich die Nervenzellen und enden in den Endknöpfchen. Die Weiterleitung des Signals auf weitere Zellen geschieht an den Synapsen**.

Nervenzellen bestehen aus einem Zellkörper (Soma), den Dendriten, dem Axon und den Endknöpfchen, die sich am Ende des Axons befinden. Bei Wirbeltieren sind die Axone außerdem häufig von schwannsche Zellen umgeben, die eine Myelinscheide bilden, welche von ranvierschen Schnürringen unterbrochen wird.

Nervenzellen sind elektrisch erregbar. Die elektrischen Impulse werden für gewöhnlich an den Dendriten empfangen, im Zellkörper verarbeitet und dann entlang des Axons über die Synapsen an weitere Zellen übergeben. Die Signalweiterleitung geschieht über chemische und elektrische Signale.

Die präsynaptischen Endknöpfchen enthalten membranumschlossene Vesikel, in denen die Neurotransmitter eingelagert sind. In jedem Endknöpfchen befinden sich durchschnittlich mehrere hundert synaptische Vesikel. Die Anzahl an Vesikeln kann bei bestimmten Formen von Synapsen noch deutlich höher sein. Zum Beispiel enthalten die Synapsen am Übergang vom Neuron zur Muskelzelle mehrere Tausend Vesikel.

Um die Richtung der Signalweiterleitung der Nervenzelle zu verstehen, kann man sie sich als eine Einbahnstraße vorstellen. Da die Reihenfolge der Signalweiterleitung immer von den Dendriten zum Soma, von dort aus in das Axon und über das Endknöpfchen zur nächsten Nervenzelle verläuft. Dies geschieht in der Regel immer nur in eine Richtung. (Hierbei handelt es sich jedoch nur um eine Modell und neuere Forschungsergebnisse des Charités, haben Ausnahmen von dieser Reihenfolge zeigen können).

Die Länge einer Nervenzelle ist je nach Funktion und Art des Organismus unterschiedlich. Beim Menschen reicht die Spanne der Länge von Nervenzellen ungefähr von 1 µm bis zu 1 m.

Zum Bestimmen des Ruhepotentials benötigt man zwei Mikroelektroden. Die erste Elektrode sticht man in die Zellmembran des Axons, das geht besonders gut bei Tieren mit dicken Axonen, wie etwa dem Riesenaxons des Tintenfisches. Die zweite Elektrode hält man von außen an das Axon. Das Ladungsungleichgewicht zwischen diesen beiden Elektronen ist das Ruhepotential.

Die Anzahl der Chromosomen einer Nervenzelle unterscheidet sich nicht von der Anzahl der Chromosomen einer Körperzelle. Die konkrete Anzahl der Chromosomen ist spezifisch für jede Tierart. Der Mensch trägt zum Beispiel 46 Chromosomen in seinen Zellen. Die Ausnahme bilden hier nur die Keimzellen.

Die meisten Nervenzellen sind multipolar, das heißt, eine Nervenzelle besitzt ein Axon und mehrere Dendriten. Es gibt auch weitere Formen von Nervenzellen mit einem Axon und einem Dendriten (bipolar) oder nur einem Axon und keinem Dendriten (unipolar).

Die Signalleitung geschieht sowohl innerhalb einer Nervenzelle als auch zwischen den Nervenzellen und weiteren Zellen. Die Weiterleitung zwischen den Nervenzellen geschieht über chemische Botenstoffe, den Neurotransmittern. Die Weiterleitung in der Nervenzelle geschieht durch die Übertragung von elektrischen Impulsen.

Alle Nervenzellen sind elektrisch erregbar. Diese elektrischen Impulse werden für gewöhnlich an den Dendriten empfangen, im Zellkörper (Soma) verarbeitet und dann entlang des Axons über die Synapsen an weitere Zellen übergeben. Die Signalweiterleitung geschieht dabei über chemische und elektrische Signale.

Der Regelfall ist, dass eine Nervenzelle ein einziges Axon besitzt. Aber auch hier gibt es Ausnahmen: Zum Beispiel die Amakrinzellen der Netzhaut besitzen kein Axon.

Eine Nervenzelle ist eine auf Erregungsleitung und Erregungsübertragung spezialisierte Zelle. Sie unterscheidet sich von anderen Zellen durch ihren spezialisierten Bau und ihre besonderen Strukturen. Zur optimalen Signalweiterleitung ist sie gestaltet wie ein Baum mit vielen Ästen. Durch diese Verästelungen (Dendriten und Axon) können sich zahlreiche Nervenzellen verknüpfen und wie ein Netz funktionieren. Nervenzellen sind so hoch spezialisiert, dass sie von Gliazellen mit Mineralstoffen versorgt und durch sie gestützt werden.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten Nervenzellen zu klassifizieren. Man kann sie zum Beispiel anhand ihrer Morphologie beschreiben: Hier gibt es unipolare, bipolare, pseudounipolare und multipolare Nervenzellen. Es ist auch möglich, sie entsprechend ihrer zugehörigen Neurotransmitter einzuordnen. Eine weitere Zuordnungsmethode ist ihre Funktion. So gibt es etwa motorische Nervenzellen, sensible Nervenzellen oder Interneurone.

Als Nerv bezeichnet man ein seilartiges Bündel von Nervenfasern mit einer Umhüllung aus Bindegewerbe, das sich im peripheren Nervensystem befindet und der Erregungsleitung dient. Eine Nervenfaser meint mit Gliazellen umgebende Axone von Nervenzellen. Wenn also zahlreiche Nervenfaserbündel parallel verlaufen und sich in einer gemeinsamen Bindegewebshülle befinden, dann spricht man von einem Nerv.

Unipolare Nervenzellen sind eine Sonderform der Neuronen, bei denen die Dendriten fehlen. Sie besitzen also nur ein Axon. Ein Beispiel einer unipolaren Nervenzelle, das häufig genannt wird, ist das erste Neuron der Netzhaut im Auge (Stäbchen und Zapfen). Man findet sie aber auch in der Riechschleimhaut. Im Nervensystem wirbelloser Tiere kommt diese Form der Nervenzellen häufig vor.

Ein Nerv ist aus Nervenzellen aufgebaut. Die Nervenzelle ist die kleinste Einheit des Nervensystems. Wenn viele Nervenzellen (insbesondere deren Axone) parallel verlaufen, bilden sie Nervenfasern. Diese Nervenfasern wiederum bilden Nervenbündel und mehrere Nervenbündel zusammen bilden dann wiederum den Nerv.

Bei Menschen werden die Nervenzellen bereits während der Embryonalentwicklung festgelegt. Ungefähr um den 20. Tag nach der Befruchtung entstehen die ersten Vorläufer der Nervenzellen. Diese vermehren sich zunächst durch wiederholte Zellteilungen. Etwa ab dem 26. Tag setzt eine weitere Spezialisierung ein, ab hier entstehen vollständig differenzierte Nervenzellen.

Lange Zeit nahm man an, dass die Bildung von neuen Nervenzellen (Neurogenese) im Zentralen Nervensystem nicht möglich ist. Aktuelle Studien zeigen jedoch, dass eine adulte Neurogenese vor allem im Hippocampus aus bestimmten Stamm- und Vorläuferzellen stattfinden kann.

Neuronen sind gekennzeichnet durch ihren baumartigen Aufbau mit den vielen Verästelungen in Form von Dendriten und den langen Axonen. Kennzeichnend für sie ist, dass sie Impulse (motorische oder sensorische Signale) weiterleiten.

Afferente Nervenzellen (die sich zu afferenten Nervenfasern zusammenschließen) sind solche, die Informationen von den Sinnesorganen, wie etwa dem Auge oder der Haut, erhalten und diese Information an das zentrale Nervensystem weiterleiten. Sie grenzen sich ab von efferenten Nervenzellen, die Impulse vom zentralen Nervensystem an die Gliedmaßen und Organe senden.

Das Neuron, auch Nervenzelle genannt, ist die strukturelle und funktionelle Grundeinheit des Nervensystems. Es besteht aus einem Zellkörper, der auch als Soma bezeichnet wird, den Dendriten und dem Axon. Neuronen sind hochspezialisierte und sehr sensible Zellen. Sie nehmen Reize aus der Umwelt oder aus dem Körperinneren auf und leiten diese an unser Gehirn weiter. Das Gehirn sendet Befehle, welche von den Neuronen entgegengenommen und weitergeleitet werden. Dies geschieht über elektrische Impulse.

Die Informationsweiterleitung zwischen Nervenzellen geschieht über Synapsen. Dabei wird der elektrische Impuls an den Endknöpfchen in chemische Botenstoffe (Neurotransmitter) umgewandelt. Diese lösen bei der nächsten Nervenzelle dann erneut einen elektrischen Impuls aus.

Die Verbindung zwischen zwei Nervenzellen wird von der Synapse gebildet.