Alles was Sie über Neuronen wissen müssen

Neuronen sind dafür verantwortlich, Informationen im gesamten Körper zu transportieren. Mithilfe elektrischer und chemischer Signale koordinieren sie alle notwendigen Funktionen des Lebens. In diesem Artikel erklären wir, was Neuronen sind und wie sie funktionieren.

Kurz gesagt, unsere Nervensysteme erkennen, was um uns herum und in uns vorgeht; Sie entscheiden, wie wir handeln sollen, verändern den Zustand der inneren Organe (zum Beispiel Herzfrequenzänderungen) und lassen uns darüber nachdenken und sich daran erinnern, was vor sich geht. Um dies zu tun, stützt es sich auf ein ausgeklügeltes Netzwerk – Neuronen.

Es wurde geschätzt, dass es im Gehirn etwa 86 Milliarden Neuronen gibt; Um dieses riesige Ziel zu erreichen, muss ein sich entwickelnder Fetus etwa 250.000 Neuronen pro Minute erzeugen.

Jedes Neuron ist mit weiteren 1.000 Neuronen verbunden, wodurch ein unglaublich komplexes Kommunikationsnetzwerk entsteht. Neuronen gelten als Grundeinheiten des Nervensystems.

Weil sie sind

Neuronen, manchmal Nervenzellen genannt, machen etwa 10 Prozent des Gehirns aus; der Rest besteht aus Gliazellen und Astrozyten, die Neuronen unterstützen und nähren.

Wie sehen Neuronen aus?

Neuronendiagramm

Neuronen können nur mit einem Mikroskop gesehen werden und können in drei Teile geteilt werden:

Soma (Zellkörper) – dieser Teil des Neurons erhält Informationen. Es enthält den Zellkern.

Dendriten – diese dünnen Filamente tragen Informationen von anderen Neuronen zum Soma. Sie sind der "Eingabe" -Teil der Zelle.

Axon – diese lange Projektion trägt Informationen aus dem Soma und sendet sie an andere Zellen. Dies ist der "Ausgabe" -Teil der Zelle. Es endet normalerweise mit einer Anzahl von Synapsen, die sich mit den Dendriten anderer Neuronen verbinden.

Beide Dendriten und Axone werden manchmal als Nervenfasern bezeichnet.

Axons variieren in der Länge sehr. Einige können winzig sein, während andere über 1 Meter lang sein können. Das längste Axon heißt Dorsalwurzelganglion (DRG), eine Ansammlung von Nervenzellenkörpern, die Informationen von der Haut zum Gehirn transportiert. Einige der Axone in der DRG wandern von den Zehen zum Hirnstamm – bis zu 2 Meter in einer großen Person.

Arten von Neuronen

Neuronen können auf verschiedene Arten in Typen unterteilt werden, zum Beispiel durch Verbindung oder Funktion.

Verbindung

Efferente Neuronen – diese nehmen Nachrichten aus dem zentralen Nervensystem (Gehirn und Rückenmark) und liefern sie an Zellen in anderen Teilen des Körpers.

Afferente Neuronen – nehmen Nachrichten vom Rest des Körpers und liefern sie an das zentrale Nervensystem (ZNS).

Interneuronen – diese vermitteln Nachrichten zwischen Neuronen im ZNS.

Funktion

Sinnlich – Signale von den Sinnen zum ZNS übertragen.

Relay – überträgt Signale von einem Ort zu einem anderen innerhalb des CNS.

Motor – leitet Signale vom ZNS zu den Muskeln.

Wie tragen Neuronen eine Botschaft?

Abbildung Neuronennetz blau

Wenn ein Neuron eine große Anzahl von Eingaben von anderen Neuronen empfängt, summieren sich diese Signale, bis sie einen bestimmten Schwellenwert überschreiten.

Sobald diese Schwelle überschritten ist, wird das Neuron ausgelöst, um einen Impuls entlang seines Axons zu senden – dies wird als Aktionspotential bezeichnet.

Ein Aktionspotential entsteht durch die Bewegung von elektrisch geladenen Atomen (Ionen) über die Axonmembran.

Neuronen in Ruhe sind negativer geladen als die Flüssigkeit, die sie umgibt; dies wird als Membranpotential bezeichnet. Es ist normalerweise -70 Millivolt (mV).

Wenn der Zellkörper eines Nervs genug Signale empfängt, um ihn zum Feuern zu bringen, depolarisiert ein Teil des Axons, der dem Zellkörper am nächsten ist – das Membranpotential steigt schnell an und fällt dann (in etwa 1000stel einer Sekunde). Diese Änderung löst Depolarisation in dem Abschnitt des benachbarten Axons usw. aus, bis der Anstieg und Abfall der Ladung über die gesamte Länge des Axons verstrichen ist.

Nachdem jeder Abschnitt gefeuert wurde, tritt er in einen kurzen Zustand der Hyperpolarisation ein, in dem seine Schwelle abgesenkt wird, was bedeutet, dass es weniger wahrscheinlich ist, dass er sofort erneut ausgelöst wird.

Meistens erzeugen Kalium (K +) – und Natrium (Na +) – Ionen das Aktionspotential. Ionen bewegen sich durch spannungsgesteuerte Ionenkanäle und -pumpen in und aus den Axonen heraus.

Dies ist der Prozess in Kürze:

  1. Na + -Kanäle öffnen sich und erlauben Na +, in die Zelle zu strömen, was sie positiver macht.
  2. Sobald die Zelle eine bestimmte Ladung erreicht, öffnen sich die K + -Kanäle, wodurch K + aus der Zelle fließen kann.
  3. Na + -Kanäle schließen dann, aber K + -Kanäle bleiben offen, so dass die positive Ladung die Zelle verlassen kann. Das Membranpotential taucht ein.
  4. Wenn das Membranpotential in seinen Ruhezustand zurückkehrt, schließen sich die K + -Kanäle.
  5. Schließlich transportiert die Natrium / Kalium-Pumpe Na + aus der Zelle und K + zurück in die Zelle, bereit für das nächste Aktionspotential.

Aktionspotentiale werden als "alles oder nichts" beschrieben, weil sie immer die gleiche Größe haben. Die Stärke eines Stimulus wird unter Verwendung der Frequenz übertragen. Zum Beispiel, wenn ein Stimulus schwach ist, wird das Neuron weniger oft feuern, und für ein starkes Signal wird es häufiger feuern.

Myelin

Myelinisiertes Axon gif. Kredit: Dr. Jana

Die meisten Axone sind von einer weißen, wachsartigen Substanz namens Myelin bedeckt.

Diese Beschichtung isoliert die Nerven und erhöht die Geschwindigkeit, mit der sich die Impulse bewegen.

Myelin wird von Schwann-Zellen im peripheren Nervensystem und Oligodendrozyten im ZNS gebildet.

Es gibt kleine Lücken in der Myelinschicht, die Ranvier-Knoten genannt werden. Das Aktionspotential springt von Lücke zu Lücke, wodurch sich das Signal viel schneller bewegen kann.

Multiple Sklerose wird durch den langsamen Abbau von Myelin verursacht.

Wie funktionieren Synapsen?

Neuronen sind miteinander und mit Geweben verbunden, so dass sie Nachrichten kommunizieren können; sie berühren sich jedoch nicht physisch – es gibt immer eine Lücke zwischen den Zellen, eine Synapse genannt.

Synapsen können elektrisch oder chemisch sein.Mit anderen Worten, das Signal, das von der ersten Nervenfaser (präsynaptisches Neuron) zur nächsten (postsynaptisches Neuron) übertragen wird, wird durch ein elektrisches Signal oder ein chemisches Signal übertragen.

Chemische Synapsen

Synapse Diagramm Bild Kredit US National Institutes of Health

Sobald ein Signal eine Synapse erreicht, löst es die Freisetzung von Chemikalien (Neurotransmittern) in die Lücke zwischen den beiden Neuronen aus; Diese Lücke wird als Synapsenspalt bezeichnet.

Der Neurotransmitter diffundiert durch den synaptischen Spalt und interagiert mit Rezeptoren auf der Membran des postsynaptischen Neurons, was eine Reaktion auslöst.

Chemische Synapsen werden in Abhängigkeit von den freigesetzten Neurotransmittern klassifiziert:

Glutamere – gibt Glutamin frei. Sie sind oft erregend, was bedeutet, dass sie eher ein Aktionspotenzial auslösen.

GABAergic – Freisetzung von GABA (gamma-Aminobuttersäure). Sie sind oft inhibitorisch, was bedeutet, dass sie die Wahrscheinlichkeit verringern, dass das postsynaptische Neuron feuern wird.

Cholinerg – Freisetzung von Acetylcholin. Diese befinden sich zwischen Motoneuronen und Muskelfasern (der neuromuskulären Verbindung).

Adrenalinfreisetzung – Norepinephrin (Adrenalin).

Elektrische Synapsen

Elektrische Synapsen sind weniger verbreitet, finden sich jedoch überall im ZNS. Kanäle genannt Gap Junctions befestigen die präsynaptischen und postsynaptischen Membranen. In Gap Junctions werden die post- und präsynaptischen Membranen viel näher zusammengebracht als in chemischen Synapsen, was bedeutet, dass sie den elektrischen Strom direkt durchlassen können.

Elektrische Synapsen arbeiten viel schneller als chemische Synapsen, so dass sie an Orten zu finden sind, wo schnelle Aktionen notwendig sind, zum Beispiel in Abwehrreflexen.

Chemische Synapsen können komplexe Reaktionen auslösen, aber elektrische Synapsen können nur einfache Reaktionen hervorrufen. Im Gegensatz zu chemischen Synapsen sind sie jedoch bidirektional – Informationen können in beide Richtungen fließen.

In einer Nussschale

Neuronen sind eine der faszinierendsten Arten von Zellen im menschlichen Körper. Sie sind essentiell für jede Handlung, die unser Körper und unser Gehirn ausführen. Es ist die Komplexität neuronaler Netzwerke, die uns unsere Persönlichkeit und unser Bewusstsein gibt. Sie sind verantwortlich für die grundlegendsten Handlungen und die kompliziertesten. Von automatischen Reflexaktionen bis hin zu tiefen Gedanken über das Universum, Neuronen bedecken alles.

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