1. Kommunikation Informationsweiterleitung und -verarbeitung

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1 1. Kommunikation Informationsweiterleitung und -verarbeitung Sinnesorgane, Nervenzellen, Rückenmark, Gehirn, Muskeln und Drüsen schaffen die Grundlage um Informationen aus der Umgebung aufnehmen, weiterleiten, verarbeiten und entsprechend darauf reagieren zu können. 1. Informationsaufnahme Mit den Dendriten nimmt die Nervenzelle Informationen aus ihrer Umwelt auf. Solche Informationen werden auch als Reize bezeichnet. Ein Reiz kann das Membranpotenzial, also die elektrische Spannung, die an der Membran des Dendriten oder des Somas messbar ist, entweder erhöhen oder erniedrigen. Im ersten Fall spricht man von einem erregenden Reiz, im zweiten Fall von einem hemmenden Reiz. Damit möglichst viele Informationen aufgenommen werden können, hat die Nervenzelle sehr viele stark verzweigte Dendriten (Prinzip der Oberflächenvergrößerung). 2. Informationsverarbeitung Am Soma findet die Informationsverarbeitung statt. Die von den Dendriten eintreffenden Depolarisierungen (das Membranpotenzial erniedrigende Reize) und Hyperpolarisierungen (das Membranpotenzial erhöhende Reize) werden miteinander verrechnet. Vom Endergebnis hängt es nun ab, ob und in welcher Intensität am Axonhügel Aktionspotentiale entstehen. Treffen am Axonhügel viele Depolarisierungen gleichzeitig oder kurz nacheinander ein, aber nur wenige Hyperpolarisierungen, so ist auch am Axonhügel eine Depolarisierung, also eine Erhöhung des Membranpotenzials, festzustellen. Je stärker diese Depolarisierung, desto mehr Aktionspotenziale werden pro Sekunde gebildet. Wenn aber am Axonhügel nur wenige Depolarisierungen eintreffen und womöglich auch noch Hyperpolarisierungen, so passiert am Axonhügel nichts weiter. Aktionspotenziale werden nicht gebildet. Seite1

2 3. Informationsweiterleitung Wenn das Membranpotenzial am Axonhügel einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, so kommt es dort zur Bildung von Aktionspotenzialen. Aktionspotentiale sind schnelle und starke Depolarisierungen des Membranpotenzials. Solche Aktionspotenziale werden mit hoher Geschwindigkeit und verlustfrei vom Axonhügel bis zum synaptischen Endknöpfchen weitergeleitet (Erregungsweiterleitung). Liegt das Membranpotenzial am Axonhügel nur knapp über dem Schwellenwert, so werden nur wenige Aktionspotenziale pro Sekunde gebildet, beispielsweise 50. Liegt das Membranpotenzial des Axonshügels aber weit über dem Schwellenwert, so steigt die Aktionspotenzialfrequenz stark an, zum Beispiel auf 170 Aktionspotenziale pro Sekunde (Codierung von Informationen). 4. Informationsübertragung Wenn an dem synaptischen Endknöpchen Aktionspotentiale ankommen, führt das dazu, dass das Endknöpchen eine chemische Verbindung freisetzt, einen sogenannten Neurotransmitter. Dieser Neurotransmitter wirkt dann als chemischer Reiz auf die nächste Nervenzelle und kann diese erregen oder auch hemmen, so dass auch dort eine Depolarisierung bzw. eine Hyperpolarisierung entsteht (erregende und hemmende Synapsen). Die Information, die bisher also auf elektrischem Wege übermittelt wurde (Ruhepotenzial, Aktionspotenzial), wird an den Synapsen auf chemischem Weg übertragen. efferente Nervenbahn Nerv der Infos vom Rückenmark zum Ausführungsorgan (Muskel/Drüse) leitet. afferente Nervenbahn Nerv der Infos vom Sinnesorgan zum Rückenmark leitet. Sinnesorgane (Auge) nimmt Reiz auf Reiz wird in einen elektrischen Impuls umgewandelt afferente (sensorische) Nervenbahnen bringen die Information zum Gehirn Info wird im Gehirn verarbeitet Reaktion erfolgt efferente (motorische) Nervenbahnen bringen die Info zur Muskulatur. Impulse wirken in den Muskeln ( Effektor, Ausführorgan) Seite2

3 I. Soma mit Dendriten 2. Bau und Funktion der Nervenzellen Der Zellkörper enthält u.a. den Zellkern und viele Mitochondrien, die für die Energieversorgung der Nervenzelle verantwortlich sind. An den Dendriten und auch am Soma befinden sich viele Hundert Synapsen, von denen nur drei in der Zeichnung zu sehen sind. Eine jede Nervenzelle ist im Schnitt mit 1000 anderen Nervenzellen über solche Synapsen verbunden. II. Axon Oft sind die Axone von einer isolierenden Hülle umgeben, der Myelinscheide. Diese besteht aus einzelnen SCHWANNschen Zellen, die sich um das Axon wickeln und nur kurze Bereiche frei lassen, die RANVIERschen Schnürringe. Am Ende eines Axons bzw. einer Axonverzweigung befinden sich kleine Verdickungen, die synaptischen Endknöpfchen. Seite3

4 III. Die Synapsen Die Verbindungsstellen zwischen zwei Nervenzellen heißen Synapsen. Eine Synapse besteht aus der präsynaptischen Endigung der einen Nervenzelle (synaptisches Endknöpfchen mit der präsynaptischen Membran) und der postsynaptischen Membran an einem Dendriten oder am Soma der nächsten Nervenzelle. Die Informationsübertragung an den Synapsen erfolgt mithilfe chemischer Botenstoffe, der Neurotransmitter. Seite4

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