Neuron
Neuron   © Vieri Failli

Wie funktioniert ein Neuron?


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Wings for Life wird regelmäßig eine Kolumne veröffentlichen, die es auch Nicht-Wissenschaftlern ermöglichen sollen, zu verstehen, wie das Rückenmark funktioniert, wie es durch die Verletzung verändert wird und letztlich welche unterschiedlichen Herangehensweisen Wissenschaftler verfolgen, um eine Heilung für eine Verletzung des Rückenmarks zu finden. Der erste Teil dieser Kolumne untersucht die grundlegende Struktur und Funktion einer Nervenzelle (Neuron).

Das Grundprinzip

Ein Neuron ist eine elektrisch erregbare Zelle, die mit Hilfe von elektrischen und chemischen Signalen Informationen aufnimmt, verarbeitet und weitergibt. Es ist eines der grundlegenden Elemente des Nervensystems.

Um adäquat auf seine Umwelt reagieren zu können, transportieren die Neurone eines Menschen Reize. Der Stimulus, z.B. das Verbrennen eines Fingers an einer Kerzenflamme, wird durch ein aufsteigendes Neuron ins zentrale Nervensystem transportiert. Im Gegenzug stimulieren die absteigenden Neurone den Arm, die Finger von der Kerzenflamme wegzubewegen.



Eine einfache Struktur für eine komplexe Aufgabe

Ein typisches Neuron ist in drei Teile aufgeteilt: den Zellkörper, die Dendriten und das Axon. Der Zellkörper (grün) ist die Schaltzentrale des Neurons, von der Zellfortsätze wie das Axon und die Dendriten abgehen. Dendriten sind meist stark verzweigt und werden mit jedem Zweig dünner (blau). Das Axon ist dünn, kann aber sehr große Distanzen überwinden (lila).



Um einen Vergleich anzustellen: die Größe eines Neurons beträgt ein Zehntel der eines Haares (siehe Abbildung 3: Relative Größe eines Neurons).



Die Details

Der Zellkörper ist der zentrale Teil des Neurons. Er beinhaltet den Kern der Zelle (der das genetische Material = Information trägt) und eine Vielzahl von Organellen, die z.B. als Proteinfabrik (endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, etc.) und als Kraftwerk der Zelle (Mitochondrien) dienen.



Das Axon ist ein feiner, Kabel-ähnlicher Zellfortsatz, der sich über sehr große Distanzen erstrecken kann. An seiner Spitze kontaktiert es eine andere Zelle (Nerven- oder Muskelzelle) über eine Struktur, die Synapse genannt wird.

Der Zellkörper und das Axon werden von einem komplexen Netzwerk von röhrenförmigen Strukturproteinen unterstützt, von sogenannten Mikrotubuli.

Übertragen von Informationen

Alle Neurone sind elektrisch erregbar. Die elektrischen Impulse werden meist am Dendriten empfangen, im Zellkörper verarbeitet und bewegen sich dann entlang des Axons. Auf seiner gesamten Länge funktioniert das Axon hauptsächlich als elektrisches Kabel, das einfach das Signal weiterleitet. Sobald das elektrische Signal das Ende des Axons, die Synapse, erreicht, wird es etwas komplizierter.
 



Der Schlüssel zur Funktion des Nervensystems ist die synaptische Signalübertragung, die teils elektrisch, teils chemisch stattfindet. Sobald das elektrische Signal die Synapse erreicht, werden spezielle Überträgerstoffe, die Neurotransmitter, vom Neuron freigesetzt. Diese Neurotransmitter stimulieren dann ein weiteres Neuron und lösen damit eine neue Welle von elektrischen Impulsen aus. Somit wird der oben beschriebene Prozess wiederholt.



…im nächsten Monat
Die nächste Kolumne beschäftigt sich mit einem sehr wichtigen Partner der Neurone: den Oligodendrozyten


Text: Vieri Failli, Verena May, Rosi Lederer
Grafiken: Vieri Failli