Die Nervenzelle: So funktioniert ein Neuron!

Im menschlichen Gehirn gibt es Milliarden Nervenzellen, die für jede noch so kleine Handlung des Menschen zuständig sind. Aber wie funktionieren diese Neuronen überhaupt? In diesem Artikel erfahren Sie nicht nur alles über deren Aufgaben, sondern auch, was passiert, wenn die Neuronen auf einmal nicht mehr so gut arbeiten.

Die Definition der Neuronen

Nervenzellen, auch Neuronen genannt, sind Zellen des Körpers, die Informationen im Nervensystem weiterleiten.Im Körper gibt es bis zu 100 Milliarden Nervenzellen², davon allein 86 Milliarden im Gehirn.³ Prinzipiell sind alle Neuronen verschieden, besitzen jedoch einige Gemeinsamkeiten in ihrem Aufbau: 2 Neuronen bestehen aus dem Zellkörper Soma (der den Zellkern und die Mitochondrien enthält⁴), den Dendriten (Ärmchen, die vom Zellkörper heraus fungieren), Axonhügeln und Axonen (Nervenfortsätze)⁵ und am Ende aus den synaptischen Endknöpfchen.⁴ Dendriten und Axone unterscheiden Neuronen von anderen Körperzellen.²

Das Nervensystem des Menschen

Bevor Aussehen und Funktion der Neuronen genauer beschrieben werden können, muss ein Blick auf das menschliche Nervensystem gelegt werden, in dem sich die Nervenzellen befinden.

Dabei gibt es das zentrale Nervensystem, das aus Gehirn und Rückenmark besteht und Informationen analysiert, und das periphere Nervensystem. Dieses beinhaltet Neuronen und Teile von Neuronen außerhalb des zentralen Nervensystems. Das periphere Nervensystem enthält sensorische (Signaleingang) und motorische Neuronen (Signalausgang).⁶ Doch was genau tun diese Nervenzellen?

Lebenslanges Lernen und Gedächtnis: Aufgaben der Neuronen

Basisfunktionen einer Nervenzelle, also eines Neurons, sind Informationseingang, -verarbeitung und -ausgang. Diese zeigen sich v.a. im Aussehen der jeweiligen Nervenzelle.⁶ Durch Lernfähigkeit und geistige Gesundheit, z.B. Synapsenstärkung durch ständige Wiederholung wie in der Neuroplastizität² können Neuronen ein Leben lang stark bleiben und beim Lernen und Leben helfen.

Das sind die Bestandteile einer Nervenzelle

Eine einzelne Nervenzelle teilt sich in verschiedene Teile, die hauptsächlich dazu dienen, Signale zu empfangen, verarbeiten und diese weiterzuleiten. Natürlich sieht nicht jede Nervenzelle gleich aus.

Unsere Nervenzellen: Aufbau und Funktion

Neuronen, also Nervenzellen, werden auf zwei verschiedene Weisen eingeteilt:

• Nach Morphologie/Aussehen/Bau der Nervenzelle
• Nach Funktion⁷

Dabei kommt es hauptsächlich auf die persönliche Präferenz der jeweiligen Forschung an.

Möglichkeit 1: Morphologische Neuronen/nach Bau der Nervenzelle

Möglichkeit 2: Neuronen nach Funktion

Die Funktionen von Zellkörper, Dendriten und Axonen

Um zu verstehen, wie ein Neuron Informationen bzw. Signale vermitteln kann, müssen die einzelnen Teile genauer beleuchtet werden, die ein Neuron, also eine Nervenzelle, ausmachen. Die Verarbeitung des Signals erfolgt generell über chemische und elektrische Signale und die Energieübertragung via Synapsen.⁵

Dendriten sind wie Antennen in der Nervenzelle. Sie erhalten Nachrichten von anderen Neuronen, die von den Dendriten mit einem elektrischen Impuls über Zellkörper und Axon zum sogenannten synaptischen Endknöpfchen weitergeleitet werden, wo entschieden wird, ob sie nützlich sind.² Ist dies der Fall, werden sie über die Axonen an die Synapsen geleitet.⁵

Alle Zellen im menschlichen Körper sind in ihrem Inneren negativ aufgeladen wegen des Konzentrationsunterschiedes der geladenen Teilchen (Salzionen) außen und innen. Nervenzellen können allerdings diesen Unterschied nutzen, da es sich um ein elektrisches Potenzial handelt. Elektrische Ströme können so durchfließen und Signalen zur Fortbewegung dienen.²

Ein einzelnes Neuron kann erst in Verbindung mit weiteren Neuronen etwas ausrichten, z.B. wenn die Sehne unterhalb des Knies mit einem Hämmerchen getroffen wird: Dadurch wird der Quadrizeps-Muskel des Oberschenkels gedehnt, wodurch die sensorischen Neuronen angeregt werden. Deren Axone gehen bis zum Rückenmark und verbinden sich mit den motorischen Neuronen, welche eine Verbindung zum Quadrizeps herstellen. Die sensorischen Nervenzellen senden ein Signal an die Neuronen, während die motorischen den Quadrizeps zur Aktion bringen, also zur Streckung des Knies. Kurz gesagt verbinden sich die sensorischen Neuronen eines Muskels mit den motorischen, die dann den Muskelstrang zur Bewegung anregen.⁶

Wie wird elektrische Spannung im Gehirn erzeugt?

Die elektrischen Impulse, die Nervenzellen für die Energieübertragung benötigen, entstehen durch das sogenannte Ruhemembranpotential bzw. Ruhepotential. Dies bedeutet, dass eine Nervenzelle sich im Ruhezustand befindet durch ungleiche Natrium-Kalium-Ionen-Konzentration¹⁵ an der Nervenzellmembran.¹⁶ Durch dieses Ruhepotential entsteht in den Zellen die Spannung, die elektrische Pulse auslösen kann.¹⁷

Wie funktionieren Synapsen?

An den Synapsen erfolgt der Informationsaustausch der Zellen. Synapsen sind also Verbindungen von Nervenzellen.¹⁸ Diese sind nicht selbst elektrisch miteinander verbunden, sondern müssen eine Lücke (synaptischer Spalt) schließen, die zwischen ihnen existiert.

Synapsen können als eine Art Weiterführung der Neuronen gesehen werden, da sie aus dem Axon-Endknöpfchen ihres Senders, Dendriten des Empfängers und dem synaptischen Spalt dazwischen gebildet werden.² Im Endknöpfchen sind in kleinen Bläschen Neurotransmitter wie z.B. Endorphine oder Dopamin¹⁹ gespeichert. Kommt hier ein elektrischer Impuls an, gehen sie in der Zellmembran auf und schütten Botenstoffe in den synaptischen Spalt aus. Dabei wird das elektrische zu einem chemischen Signal.²

Für die Botenstoffe gibt es in der Empfängerzelle Rezeptormoleküle an der Membran. Die Transmitter binden sich an die Rezeptormoleküle, wodurch entlang der Zelle erneut ein elektrisches Signal ausgelöst wird. So verbreiten sich diese von Zelle zu Zelle.² Ein Signal fließt schneller elektrisch als chemisch, kann aber zwischen den Neuronen an Stärke verlieren.³ Wissen Sie aber, was passiert, wenn der Austausch gestört wird?

Jedoch ist die Wissenschaft mittlerweile der Meinung, dass auch im hohen Alter weiterhin Neuronen entstehen können (Neurogenese), die die Gedächtnisleitung unterstützen und die altersbedingter Vergesslichlichkeit verringern können.³

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