Neuron: Aufbau und Funktion

Etwa 86 Milliarden Neuronen sind Schätzungen zufolge im menschlichen Gehirn vorhanden. Nervenzellen, auch Neuronen genannt, existieren jedoch im gesamten Nervensystem des Körpers und sind nicht nur auf das Gehirn beschränkt.
Die komplexen Funktionen des Nervensystems, wie Wahrnehmung, Denken, Gedächtnis, Bewegungskoordination und viele andere kognitive und motorische Prozesse, werden durch Neuronen ermöglicht. Alles rund um Aufbau, Funktion und Arten dieser Strukturen gibt es in diesem Artikel.

Neuron – Definition

Die Nervenzelle (Neuron) ist die grundlegende funktionelle Einheit des Nervensystems. Es handelt sich um eine spezialisierte Zelle, die in der Lage ist, elektrische Signale zu empfangen, zu verarbeiten und weiterzuleiten. Neuronen sind für die Kommunikation zwischen den verschiedenen Teilen des Nervensystems verantwortlich und ermöglichen so die Koordination und Steuerung aller körperlichen und geistigen Prozesse. Somit kann der Mensch sowohl auf innere als auch auf äußere Reize reagieren.

Neuron – Aufbau

Neurone bestehen prinzipiell aus drei Hauptbestandteilen: Zellkörper, Dendrit und Axon.

Soma

Der Zellkörper, auch “Soma” genannt, ist das runde beziehungsweise ovale Zentrum der Zelle und enthält darüber hinaus den Zellkern. Hier werden die lebenswichtigen Funktionen der Nervenzelle, wie die Proteinsynthese und der Stoffwechsel, ausgeführt.

Dendrite

Dendriten sind kurze, verästelte Fortsätze, die vom Soma ausgehen. Sie dienen als Empfänger für Signale von anderen Neuronen oder sensorischen Rezeptoren. Diese Signale können entweder elektrische oder aber chemische Impulse sein, die als Reaktion auf Sinnesreize oder andere neuronale Aktivitäten entstehen.

Axonhügel

Der Bereich zwischen dem Soma und dem Axon wird als Axonhügel bezeichnet. Der Axonhügel wirkt als Initialsegment, von dem aus bei Reizung der Nervenzelle Aktionspotenziale entstehen können und aktiv weitergeleitet werden.

Axon

Das Axon schließlich ist ein langer Fortsatz, der vom Soma ausgeht und Signale von diesem weg transportiert. Es dient gewissermaßen als Übertragungskabel für elektrische Impulse, die vom Neuron erzeugt werden und kann sich über große Entfernungen erstrecken. Das Axon ist meistens von einer Myelinscheide umgeben, die überwiegend aus Lipiden und Proteinen besteht. Die Myelinscheide wird hauptsächlich von spezialisierten Gliazellen produziert (Schwann-Zellen im PNS, Oligodendrozyten im ZNS).

Sie bildet, ähnlich wie bei einem Stromkabel, eine Art Isolierschicht um das Axon und ermöglicht somit die Saltatorische Erregungsleitung. Dabei werden elektrische Signale in schnellen Sprüngen entlang des Axons weitergeleitet. Dadurch wiederum wird die Geschwindigkeit der Signalübertragung um ein vielfaches erhöht und somit eine schnellere Reaktion auf Reize ermöglicht.

Neuron – Funktion

Neuronen sind von entscheidender Bedeutung für die Informationsverarbeitung und -übertragung im menschlichen Körper. Im Folgenden gibt es einen Überblick zu den wichtigsten Funktionen.

Reizaufnahme

Durch ihre Dendriten, die um den Zellkörper herum angeordnet sind, nehmen Neuronen elektrische Signale von anderen Neuronen oder sensorischen Rezeptoren auf. Diese eingehenden Signale werden durch spezialisierte Ionenkanäle in elektrische Impulse umgewandelt und gelangen anschließend zum Zellkörper.

Signalverarbeitung

Im Soma angekommen kommt es zunächst zur Informationsverarbeitung. Die eingehenden elektrischen Impulse werden durch die Integration verschiedener synaptischer Eingänge analysiert und summiert. Wenn nach dem Summieren der Reize ein gewisser Schwellenwert überschritten wird, kommt es zur Generierung eines Aktionspotenzials.

Aktionspotenzial

Aktionspotenziale entstehen grob gesagt durch den Einstrom positiv geladener Ionen. Dies führt zu einer rapiden Umkehrung des Membranpotenzials, sodass die Innenseite der Zelle nun positiver geladen ist, als die Außenseite. Diese Ladungsumkehr dient zur Weiterleitung des elektrischen Signals.

Reizweiterleitung

Anschließend leiten die aktivierten Neuronen das Aktionspotenzial über ihre Axone weiter. Das Axon endet meist in Verbindungsstellen (Synapsen), wo das elektrische Signal einen weiteren Mechanismus auslöst. Oft führt das Signal zur Ausschüttung von Neurotransmittern Diese Neurotransmitter werden anschließend in den synaptischen Spalt freigesetzt und binden an spezifische Rezeptoren auf der Membran der Zielzelle. Dadurch wird die Weiterleitung des Signals von einem Neuron zum nächsten ermöglicht.

Neuron – Arten

Die Klassifikation von Nervenzellen erfolgt auf unterschiedliche Weise, basierend auf Beobachtungen einzelner Zellen oder den ihnen zugeordneten Eigenschaften in Zellverbänden. Gängige Methoden sind die Klassifikation nach Morphologie sowie nach spezifischer Funktion.

Morphologische Klassifikation von Nervenzellen

In Bezug auf die Morphologie werden Nervenzellen in verschiedene Typen unterteilt, abhängig von ihrer äußeren Form und Struktur. Hierzu gehören zum einen unipolare Nervenzellen, die in der Lage sind, sensorische Informationen von der Peripherie zum Zentralnervensystem zu leiten. Bipolare Nervenzellen zum anderen sind vorwiegend in den Sinnesorganen wie dem Auge und der Nase zu finden und helfen bei der Übertragung spezifischer sensorischer Signale.

Typisch für das periphere Nervensystem sind pseudounipolare Nervenzellen, die sensorische Signale von den Rezeptoren zum Zentralnervensystem weiterleiten. Der am häufigsten vorkommende Typ von Neuronen sind jedoch multipolare Nervenzellen. Diese sind für komplexe Verarbeitungsprozesse und motorische Steuerung verantwortlich. Multipolare Nervenzellen machen den Großteil der Neuronen im Zentralnervensystem aus.

Apolare Nervenzellen hingegen weisen weder ein Axon noch Dendriten auf. Diese sind noch nicht entwickelt und haben daher noch keine Polarität. Junge Nervenzellen, zum Beispiel vor und während der Migration, sind apolar.

Anaxonische Neuronen sind schließlich spezielle Nervenzellen, die keine typischen Axone besitzen, sondern ausschließlich Dendriten.

Funktionale Klassifikation von Neuronen

Eine andere Möglichkeit zur Klassifikation ist die Betrachtung der Funktion der Neuronen. Hier werden sie, je nach ihrer Rolle, in motorische und sensible Nervenzellen sowie Interneurone eingeteilt.

Motorische Nervenzellen sind für die Steuerung von Bewegungen verantwortlich, sowohl im somatomotorischen Bereich als auch im vegetativen Bereich, wo sie viszeromotorisch wirken und den sympathischen oder parasympathischen Zweig des autonomen Nervensystems regulieren. Dort werden motorische Signale vom Zentralen Nervernsytem, also vom Rückenmark oder Gehirn, zu den Muskeln übertragen.

Sensible Nervenzellen hingegen sind für die Wahrnehmung von Sinneseindrücken verantwortlich, einschließlich somatosensibler Empfindungen sowie viszerosensibler Empfindungen im Zusammenhang mit dem autonomen Nervensystem und übertragen sensorische Signale von der Peripherie zum Zentralnervensystem.

Interneurone wirken als Vermittler und sind für die Verarbeitung und Integration von Informationen innerhalb des Nervensystems verantwortlich.