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Zenuwcel
Nervenzelle
Neuron
Eine Nervenzelle, 40-fach vergrößert.
Synonyme
LateinNervenzelle[1][2][3][4]

Nervenzelle[2][3][4]
neurocyta[1]

NiederländischNervenzelle[5]
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EIN Nervenzelle[5] oder Neuron[5] ist ein bestimmter Typ Körperzelle, gehört zu den wichtigsten Elementen der nervöses System.

Ein Mensch hat schätzungsweise 100 Milliarden Nervenzellen. Die überwiegende Mehrheit davon befindet sich in der zentrales Nervensystem (Gehirn und Rückenmark). Nervenzellen sind die Informations- und Signalprozessoren des Körpers. Eine besondere Eigenschaft von Nervenzellen ist, dass sie erregbar sind; sie können Signale ohne Verlust der Signalstärke empfangen und senden. Das Gehirn enthält Schaltkreise von Nervenzellen, die eine Vielzahl von Körperfunktionen steuern und auch für uns verantwortlich sind Verstand.

Entdeckung

Anthony van Leeuwenhoek bereits 1718 beschrieben Nervenstränge. Er dachte, es seien hohle Röhren; 1781 interpretiert Felice Fontana allerdings so dünn aber massiv Zylinder.[6]

Die spezifische Form von Nervenzellen wurde erstmals durch die Verwendung von Silberchromat, eine neue Kontrastmaterial entdeckt von Camillo Golgic im Jahr 1873 (siehe golgi Färbung). Gebraucht ab 1888 Santiago Ramon und Cajal diese Technik, um die Schaltkreise in vielen Bereichen des Gehirns zu analysieren. Er war der Hauptvertreter der Neuronentheorie oder Neuronenlehre, die damals revolutionäre Annahme, dass das Nervensystem Zellen existiert, wie alle anderen auch Gewebe. Golgi und Cajal teilten sich das 1906 Nobelpreis für Medizin.[7]

Der logische nächste Schritt war die Analyse der synaptisch Übertragung, der Mechanismus, durch den eine Nervenzelle ein Signal an eine andere weiterleitet. Vor allem in den 1930er und 1940er Jahren tobte eine heftige Kontroverse zwischen den Befürwortern einer elektrischer Strom als Erklärung, und zum anderen diejenigen, die behaupteten, dass die Übertragung innerhalb der Synapse chemisch war in der Natur. Experimente Experimente Stephen Kuffler 1942 und ab Paul Fatt und Bernard Katz 1952 entschieden sich die Argumente weitgehend für den chemischen Transfer, obwohl spätere Experimente dies zeigten Wirbellosen elektrische Verbindungen verhindern.[6]

Morphologie

Aufgrund ihrer Form lassen sich Nervenzellen wie folgt einteilen:

  • Unipolar. Diese Nervenzellen haben nur einen Ableger; das Axon. Äste davon dienen als Aufnahmestrukturen, separate Dendriten gibt es jedoch nicht. Diese Nervenzellen finden sich hauptsächlich in Wirbellosen.
  • bipolar. Bipolare Nervenzellen haben zwei Prozesse; ein Axon und ein Dendriten. Der Dendriten erhält Informationen vom Periphäres Nervensystemdas Axon leitet diese Information an die zentrales Nervensystem.
  • Multipolar. Die meisten Nervenzellen im Nervensystem von Wirbeltiere sind multipolar. Sie haben ein Axon und mehrere dendritische Äste, die von verschiedenen Stellen des Zellkörpers ausgehen.

Anatomie

Eine Nervenzelle hat einen Zellkörper oder soma, und einige lange dünne Auswüchse. Im Großen und Ganzen gibt es zwei Arten von Ablegern: Axone und Dendriten. Axone leiten von der Nervenzelle weg, Dendriten (normalerweise) zu ihr hin. Das Axon ist oft sehr lang (bis etwa einen Meter), viel dicker (etwa 25 Mikrometer) als Dendriten und unverzweigt, außer an der Spitze; die Dendriten sind dünn und stark verzweigt. EIN Purkinje-Zelle in der Großhirnrinde können über Dendriten mit Tausenden anderer Zellen verbunden werden.

Aufbau eines Neurons

Die Grenzen einer Nervenzelle werden durch die äußere Zellmembran, ebenfalls Plasmalemma erwähnt. Das Innere einer Nervenzelle besteht aus Zytoplasma, die wiederum aus dem Zytosol, der wässrige Teil des Zytoplasmas, der wenige Proteine ​​enthält, und Organellen mit eigener Membran, wie:

Grundsätzlich kommen alle im Zellkörper vorkommenden Organellen auch in den Dendriten vor. Allerdings nehmen die Konzentrationen einiger Organellen wie des rauen endoplasmatischen Retikulums, des Golgi-Apparats und der Lysosomen mit zunehmender Entfernung vom Zellkörper ab. An der Stelle, wo das Axon aus dem Zellkörper herauswächst, gibt es eine klare Funktionsgrenze. Sie enthalten hauptsächlich synaptische Vesikel und andere Komponenten, die für die synaptische Übertragung wichtig sind. Mitochondrien und glattes endoplasmatisches Retikulum kommen in allen neuronalen Kompartimenten vor.

Physiologie

entlang a Nervenfieber (ein Bündel von Nervenzellen) Impulse werden durch Veränderung der elektrischen Potenzial über die Zellmembran, das sogenannte Aktionspotential. Obwohl dies ein elektrisch Phänomen, dies ist keine einfache Stromleitung: Es gibt eine Änderung von Konzentrationsgradienten von Ionen durch die Zellmembran, die die Potenzieller unterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Zelle. Diese Veränderung bewegt sich schrittweise entlang der Fortsätze einer Nervenzelle, ähnlich der Bewegung der Flammenfront in einem Stück Sicherung.

Die Geschwindigkeit eines durch einen Nerv geleiteten Impulses ist daher um ein Vielfaches geringer als die eines elektrischen Impulses in einem Kupferdraht. Bei schnellen Fasern geschieht dies mit einer höheren Geschwindigkeit (maximal zwischen 70 und 120 Meter pro Sekunde) als bei langsamen Fasern. Der schnellste nerven sind die motorischen Nerven, die zu den großen Skelettmuskeln führen. Die Geschwindigkeit, mit der sich das Signal ausbreitet, hängt von der Dicke der beiden Myelinscheide vom Durchmesser des Nervs. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der „langsamsten“ Nervenfasern liegt zwischen 1 und 2 m/s.

Depolarisationsprozess der Zellmembran

Das Membran der meisten Tiere Zellen ist selbst ein elektrisch isolierendes Medium, bestehend aus a Doppelschicht aus Phospholipiden enthält eine große Anzahl von Proteinen. Ionen (geladene Teilchen in der Lösung) können sich normalerweise nicht spontan von einer Seite zur anderen bewegen: Sie werden entweder aktiv durch die Zelle zur anderen gepumpt oder verwenden hochselektive „Kanäle“, die die Zelle öffnen und schließen kann. Zwischen der Innenseite und der Außenseite der Membran eines Neurons besteht eine gewisse Potentialdifferenz von mehreren zehn Millivolt, die von der Zelle aktiv aufrechterhalten wird, indem Ionen in die Zelle hinein und aus ihr heraus bewegt werden. Das Innere der Zelle ist nach außen etwa 70 Millivolt negativ. Wird nun die Nervenzelle stimuliert, ist nach kurzer Latenzzeit von etwa 1 Millisekunde, in der nichts zu passieren scheint, eine zunehmende Depolarisation der Zellmembran, die sogar durch den Neutralpunkt geht und nach etwa 1 ms ein positives Potential von etwa 35 Millivolt erreicht. Danach sinkt die Spannung wieder auf -70 Millivolt und für ca. 50 Millisekunden sogar noch etwas darüber ab, wonach der Ausgangszustand wieder erreicht ist.

Nach diesem „Feuerprozess“ kann eine Nervenzelle für kurze Zeit nicht wieder stimuliert werden: die: absolute Refraktärzeit. Ein Depolarisationsereignis (Aktionspotential) ist ein Alles-oder-Nichts-Phänomen: Entweder ist der Reiz nicht stark genug, um ihn auszulösen, oder er ist voll entwickelt.

Mechanismus

Auf beiden Seiten der Membran gibt es einen Unterschied zwischen den Konzentrationen des wichtigen Ionen von Natrium und Kalium: Innerhalb der Zelle ist viel mehr Kalium, außerhalb viel mehr Natrium. Nach der Stimulation besteht plötzlich eine viel größere Durchlässigkeit für positiv geladene Natriumionen, die beginnen, in die Zelle einzuströmen. Dadurch wird das Membranpotential umgekehrt. Diese erhöhte Natriumpermeabilität ist jedoch nur von kurzer Dauer. Wenig später kommt es zu einer erhöhten Durchlässigkeit für Kaliumionen, die die Zelle verlassen und so der Potentialänderung entgegenwirken. Diese Phase dauert etwas länger. So geht's Aktionspotential.

Nach wenigen Millisekunden normalisiert sich die Durchlässigkeit der Zellmembran und die einströmenden Natriumionen und ausströmenden Kaliumionen werden langsam durch die Zelle zurückgepumpt, wo sie hingehören. Diese Permeabilitätsänderungen treten als Reaktion auf einen Reiz auf; sie kann unterschiedlicher Natur sein, elektrisch, mechanisch oder chemisch. Sobald die „Reizschwelle“ überschritten ist, wird die Depolarisation fortgesetzt. Durch die Depolarisation wird dann wiederum ein benachbartes Membranstück depolarisiert, so dass sich der Impuls entlang der Zellmembran und entlang eines Axons oder Dendriten ausbreitet.

Synapse

Am Ende des Weges eines Nervenimpulses durch ein Neuron muss der Impuls dazu verwendet werden, einen anderen Nerv zu erregen. Wenn nicht, gehen die Informationen im Impuls verloren. Neuronen können sich gegenseitig Impulse übermitteln über Synapsen. Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen, über die ein Impuls übertragen werden kann. An einer Synapse besteht Kontakt zwischen zwei Neuronen. Das Signal kann dort als elektrisches Signal übertragen werden, wird aber meist durch chemische Stoffe, sogenannte, Neurotransmitter. Diese Neurotransmitter sind normalerweise Ende eines Axons produziert und auf einen Dendriten eines anderen Neurons übertragen, aber es gibt auch Synapsen zwischen Axonen und dem Zellkörper oder zwischen Dendriten selbst.

Die meisten Synapsen sind chemisch, oft zwischen dem Ende eines Axons (dem präsynaptischen Neuron) und dem (postsynaptischen) Neuron. Wenn ein Impuls an der Spitze ankommt, Kalziumtore öffnet sich, so dass Calciumionen in das präsynaptische Neuron eindringen können. Diese Calciumionen sorgen dafür, dass mit Neurotransmittern gefüllte Vesikel (sog. Vesikel) mit der Zellmembran des Axons verschmelzen. Die Neurotransmitter dringen dann in den engen Raum zwischen Axonende und postsynaptischem Neuron (den sogenannten synaptischen Spalt) ein. Sie durchqueren die Schlucht und befestigen sich auf der anderen Seite Natriumtore die Natriumionen einlassen. Im Ruhezustand ist das Tor geschlossen, aber wenn sich der entsprechende Neurotransmitter an der Außenseite des Tors absetzt, öffnet es sich für einige Zeit. Im vorherigen Abschnitt zur Impulsleitung sehen Sie, dass nach dem Öffnen der Natriumtore Natriumionen durch die Zellmembran eindringen und die Zellmembran depolarisieren. Dies kann der Beginn eines Impulses sein, der sich durch das nächste Neuron ausbreitet.

Es gibt viele Arten von Neurotransmittern. Einige reduzieren, wie oben angegeben, die Potentialdifferenz über die Membran des empfangenden Neurons. Diese Neurotransmitter werden als „erregend“ bezeichnet. Andere Neurotransmitter erhöhen tatsächlich die Membranspannung, was eine „hemmende“ Wirkung hat. Verschiedene Arten von Neurotransmittern kommen normalerweise von verschiedenen Neuronen zu einem empfangenden Neuron. Wenn die erregenden Signale zusammen (viel) stärker sind als die hemmenden Signale, wird das Neuron erregt: Die Membran wird polarisiert und das empfangende Neuron sendet einen Impuls durch sein Axon. Acetylcholin (die berühmteste, weil sie zuerst entdeckt wurde) und GABA, das eine Rolle bei der Alkoholtoxizität spielt.

Neue Theorie

Kürzlich haben Forscher der Universität Kopenhagen eine neue Theorie entwickelt, die viele Probleme erklärt. Die "alte" Theorie kann die Wirkung von beispielsweise Anästhetika nicht erklären. Die neue Theorie geht nicht von einem elektrischen Signal als Übertragungsmittel aus, sondern geht von Solitonen - eine Spezies Schallwellen. Solitonen bilden sich nur unter der richtigen Fluidität der Zellmembran. Anästhetika sorgen dafür, dass der Schmelzpunkt der Lipide in der Zellmembran – unter die Körpertemperatur – gesenkt wird, damit keine Solitonen mehr gebildet werden können und kein Schmerzempfinden entsteht.[8]

Erforschung von Nervenzellen

Insbesondere durch Forschung zu Labortiere über Nervenzellen ist viel bekannt. In den 1960er Jahren wurde viel geforscht unter Verwendung von LäsionForschung. Es wird ein Einschnitt in eine Nervenzelle gemacht und die Wirkung davon untersucht. Dies führte oft zu neuronale Degeneration, der Zusammenbruch dieser Nervenzelle. In den 1970er Jahren entstand eine neue Technik: retrograde Verfolgung und anterograde Verfolgung. Mit diesen Techniken kann eine Nervenzelle angefärbt werden, um ihre Lage zu untersuchen.Eine noch verfeinerte Technik ist die der Virus-Tracing. Die Verbindungen und Nervenbahnen können hier verfolgt werden. Das Problem dabei ist, dass eine Nervenzelle viele Verbindungen haben kann.

Siehe auch

Nüsse

  1. ↑ einbArnaudov, G. D. (1964). Terminologie medica polyglotta. Latinum-Bulgarski-Russkij-English-Français-Deutsch. Sofia: Editio Medicina und Physcultura.
  2. ↑ einbInternationales Komitee für anatomische Nomenklatur (1977). Nomina Histologica. Amsterdam-Oxford: Excerpta Medica.
  3. ↑ einbInternationales Komitee für anatomische Nomenklatur (1983). Nomina Histologica. Baltimore/London: Williams & Wilkins
  4. ↑ einbInternationales Komitee für histologische Veterinärnomenklatur (1994). Nomina Histologica. Zürich/Ithaka/New York.
  5. ↑ einbcEverdingen, J.J.E. van, Eerenbeemt, A.M.M. van den (2012). Pinkhof Medizinisches Wörterbuch (12. Auflage). Holz: Bohn Stafleu Van Loghum.
  6. ↑ einbEnnio Pannese, „Neurocytology – Fine Structure of Neurons, Nerve Processes, and Neuroglia Cells“, 2. Aufl., Springer 2015.
  7. ↑Mark F. Bear, Barry W. Connors und Michael A. Paradiso, "Neuroscience - Exploring the Brain", Wolters-Kluwer 4. Auflage 2016.
  8. ↑Wissenschaft in Bildern; Ausgabe 2/2008 S.44-47
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