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Zu den primären Sinneszellen gehören eine Vielzahl an Zellen, die dazu beitragen, dass der Mensch ein möglichst präzises Bild seiner Umgebung zeichnen kann. Sie sind vor allem auch wichtig, um Warnsignale zu senden und den Körper vor einer möglichen Bedrohung zu warnen. Schmerzen melden dem Körper eine Schädigung und von übel riechenden Substanzen hält man sich lieber fern. Dieser Artikel zeigt den Aufbau und die Funktion von primären Sinneszellen anhand einiger Beispiele.
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Primäre Sinneszellen – Definition
Die primären Sinneszellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie Aktionspotenziale generieren können. Das unterscheidet sie von den sekundären Sinneszellen, die keine Aktionspotenziale generieren und deshalb mit dem nachgeschalteten Neuron über eine Synapse verbunden sind.
Primäre Sinneszellen – Aufbau
Primäre Sinneszellen nehmen einen Reiz meist über Rezeptoren wahr und generieren dann aus dem entstandenen Rezeptorpotenzial ein Aktionspotenzial, das über das Axon der Sinneszelle weitergeleitet wird. Eine nachgeschaltete Synapse überträgt dann die Erregung auf das nächste Neuron und leitet das Signal somit weiter. Die synaptische Übertragung dient der Weiterleitung zum zentralen Nervensystem (ZNS), wo das Signal verarbeitet und interpretiert werden muss.
Die primären Sinneszellen haben wie Neurone auch einen Zellkörper (Soma) mit Zellkern und diversen Zellorganellen.
Primäre Sinneszellen – Funktion und Physiologie (Beispiele)
Viele Sinneszellen nennen sich primär. Dazu zählen ganz prominent die Schmerzrezeptoren, also die Nozizeptoren. Auch Zellen der Riechschleimhaut sind solche. Zudem können noch die Mechano– und Thermorezeptoren dazu gezählt werden.
Riechzellen
Im Riechepithel (Regio olfactoria) der Nase sitzen mehrere zehn Millionen primäre Sinneszellen, die hier auch Geruchssinneszellen genannt werden. Ihre Rezeptoren sind G-Protein gekoppelt und werden durch Duftstoffe aktiviert. Dabei besitzt jede Zelle nur einen Typ von Rezeptor. Bei Aktivierung des Rezeptors aktiviert sich auch die Adenylatcyclase und erhöht die intrazelluläre Konzentration des second messengers cAMP.
Diese hohen Konzentrationen an cAMP führen zur Öffnung von Kationenkanälen in der Membran der Sinneszellen, die CNG-Kanäle heißen. Der Kationen-Einstrom, den das zu Folge hat, bewirkt eine Depolarisation. Zusätzlich öffnen die Calcium-Ionen, die einströmen, Chlorid-Kanäle. Durch diese strömen Chlorid-Ionen aus der Zelle und verstärken die Depolarisation. Nach der Depolarisation leitet die Zelle Aktionspotenziale über ihr Axon zur Synapse weiter.
Riechbahn
Die Axone der Riechzellen bilden gemeinsam den Riechnerv (Nervus olfactorius), der durch die Lamina cribrosa des Siebbeins zieht. Im Riechkolben (Bulbus olfactorius) enden die Axone in sogenannten Glomeruli und bilden Synapsen dort auf Mitral- und Büschelzellen. Von dort aus ziehen die Signale über den Tractus olfactorius direkt in verschiedene Bereiche des Gehirns, zum Beispiel das limbische System und den primären olfaktorischen Cortex.
Nozizeptoren
Bei Nozizeptoren handelt es sich um freie Nervenendigungen im Gewebe, die Schmerz wahrnehmen. Dies tun sie, indem ihre Rezeptoren auf der Zellmembran Noxen und Stoffe registrieren, die bei Schädigungen von Gewebe vermehrt ausgeschüttet werden. Die TRPV-Rezeptoren nehmen schädliche Hitze wahr, die auf mindestens 42 Grad Celsius kommt. Außerdem können sie durch Capsaicin, den Stoff der Chili aktiviert werden. TRPA1 ist ein Rezeptor der noxische Kälte erkennt. Diese beginnt bei circa 15 Grad Celsius.
Zerstörte Zellen in einem Gewebe setzen viel ATP (Adenosintriphosphat) frei, welches ein Energiespeicher für sie darstellt. Über P2-Rezeptoren können die Nozizeptoren auch dies als Gewebsschädigung wahrnehmen und Schmerz auslösen. Weitere Substanzen, die wahrgenommen werden sind Serotonin aus Thrombozyten, sowie Bradykinin und Prostaglandine, die wichtige Mediatoren der Entzündung darstellen.
Das Prinzip der Weiterleitung läuft ähnlich wie bei den Riechsinneszellen ab. Die Aktivierung der Rezeptoren führt zu einer Depolarisation und Aktionspotenziale werden noch von der Sinneszelle generiert sowie über das Axon weitergeleitet.
Mechanorezeptoren
Die meisten Mechanorezeptoren sind auch primäre Sinneszellen. Ruffini-Körperchen, die vor allem Druck wahrnehmen, sind Axone, welche von einer Kapsel aus Perineurium umgeben sind. Auch bei Vater-Pacini-Körperchen handelt es sich um Axone, die aber in diesem Fall von Schwann-Zellen umgeben sind. Vater-Pacini-Körperchen nehmen Vibrationen wahr.
Häufige Fragen
- Was ist der Unterschied zwischen primären und sekundären Sinneszellen?
- Welche Beispiele für primäre Sinneszellen gibt es im menschlichen Körper?
- Wie funktioniert die Reizweiterleitung bei primären Sinneszellen?
- Warum sind Riechzellen primäre Sinneszellen?
Primäre Sinneszellen besitzen ein eigenes Axon, können selbst Aktionspotenziale erzeugen und leiten diese direkt an das zentrale Nervensystem weiter – ein Beispiel dafür sind die Riechzellen. Sekundäre Sinneszellen hingegen haben kein Axon, erzeugen nur ein Rezeptorpotenzial und geben dieses über eine Synapse an ein nachgeschaltetes Neuron weiter, das dann das Aktionspotenzial bildet – typisch dafür sind die Haarzellen im Innenohr oder die Geschmackszellen.
Im menschlichen Körper gehören vor allem die Riechzellen der Nasenschleimhaut zu den primären Sinneszellen, da sie selbst Aktionspotenziale erzeugen und ihre Signale direkt über ein Axon ins Gehirn leiten. Weitere Beispiele sind bestimmte Mechanorezeptoren in der Haut, sowie einige Nozizeptoren, die auf Schmerzreize reagieren.
Bei primären Sinneszellen wird ein Reiz an der Zellmembran in ein Rezeptorpotenzial umgewandelt. Überschreitet dieses den Schwellenwert, erzeugt die Zelle ein Aktionspotenzial. Dieses wird über das eigene Axon direkt an das zentrale Nervensystem weitergeleitet.
Riechzellen sind primäre Sinneszellen, weil sie selbst ein Axon besitzen und direkt Aktionspotenziale erzeugen können. Sie leiten die Erregung ohne Zwischenschaltung einer zweiten Nervenzelle über den Nervus olfactorius direkt zum Gehirn weiter. Dadurch übernehmen sie sowohl die Reizaufnahme als auch die Signalweiterleitung.
- Silbernagel et. al.: Physiologie, Thieme, 8. Auflage, 2018
- Lüllmann-Rauch, Renate: Taschenlehrbuch Histologie, Thieme, 6. Auflage, 2019
