Bau einer Nervenzelle ^{Q1, Q2}

Morphologie einer Nervenzelle

Dies ist die erste Seite der Abteilung "Neurobiologie" auf meiner Homepage. Die Neurobiologie beschäftigt sich mit der "Erforschung des menschlichen und tierischen Nervensystems mit den Methoden der Biologie." ^[1]

Die Grundbausteine eines jeden Nervensystems, egal ob bei Tieren oder Menschen, ist die Nervenzelle oder das Neuron. "Neuron" ist der Fachbegriff für "Nervenzelle". Schauen wir uns doch einmal den Aufbau einer typischen Nervenzelle an:

Bau einer marklosen Nervenzelle
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: siehe Seitenende.

Auf dem Bild kann man es nicht so gut erkennen, aber eine Nervenzelle bzw. ein Neuron besteht aus fünf Funktionsabschnitten, die aber auch morphologisch unterscheidbar sind:

1. Soma
2. Dendriten
3. Axonhügel
4. Axon
5. Synapsen

Unter dem Soma versteht man den eigentlichen Zellkörper der Nervenzelle. Von diesem Zellkörper gehen nun viele mehr oder weniger dicke Fortsätze oder Auswüchse aus. Die kleinen, stark verzweigten Fortsätze werden als Dendriten bezeichnet (vom griechischen dendron = Baum). Der teils sehr lange und etwas dünnere Fortsatz wird Axon genannt, in älteren Büchern auch Neurit. Am Ende kann sich das Axon zu sogenannten Kollateralen verzweigen, deren Enden dann  synaptische Endknöpfchen (auch synaptische Endigungen genannt) bilden. Trifft ein solches Endknöpfchen auf eine andere Nervenzelle, eine Muskelzelle oder eine Drüsenzelle, wird dieser Kontakt als Synapse bezeichnet ^{[2 u.a.]}.

Wir wollen uns nun diese drei Hauptabschnitte eines Neurons etwas näher ansehen.

1. Soma

Soma mit Dendriten
Autor: Ulrich Helmich 2017, Lizenz: siehe Seitenende.

Das Soma (Perikaryon, Zellkörper) eines Neurons enthält den Zellkern, der von dem rauen ER umgeben ist, sehr viele Mitochondrien (hier sind nur zwei zu sehen), dem Golgi-Apparat und alle anderen wichtigen Bestandteile einer jeden Zelle. Die vielen Mitochondrien sind für die für die Energieversorgung der Nervenzelle zuständig. Schließlich muss eine Nervenzelle "Schwerstarbeit" leisten, wie wir später noch sehen werden, und dafür wird viel Energie in Form von ATP benötigt, die ja von den Mitochondrien zur Verfügung gestellt wird. Raues ER und Golgi-Apparat sind ebenfalls sehr ausgeprägt, was auf eine sehr intensive Proteinbiosynthese deutet. Die vielen synaptischen Vesikel, die ein Neuron bei Erregung ausstößt, müssen ja alle vorher produziert werden.

2. Dendriten

Die Dendriten sind stark verästelte Ausläufer des Somas. Ihre Aufgabe ist die Informationsaufnahme.

Dendriten auf einer klassischen Zeichnung
Autor:Santiago Ramón y Cajal, 1899 , Lizenz: Public Domain.

Die Dendriten sind die feinen baumartigen Verästelungen, die teils direkt vom Soma ausgehen (basale Dendriten), teils aus anderen Dendriten weiter entfernt vom Soma abzweigen (apikale Dendriten ^[2]). Die Dendriten bilden Synapsen mit anderen vorgeschalteten Zellen aus, entweder mit Nervenzellen oder mit Sinneszellen (die ja auch zu den Nervenzellen gehören, aber auf die Wahrnehmung von Reizen spezialisiert sind). Eine einzelne Nervenzelle kann über ihre Dendriten mit über 1.000 anderen Nervenzellen verbunden sein und Informationen von diesen Zellen empfangen und verarbeiten. Die Verarbeitung dieser vielen Informationen ist übrigens wieder eine Aufgabe des Somas, genauer gesagt, des Axonhügels.

An vielen Dendriten findet man sogenannte Dornen, das sind kleine "Ausstülpungen" des Dendriten, die dann mit dem synaptischen Endknöpfchen einer anderen Nervenzelle eine Synapse bilden.

Auch auf der Zellmembran des Somas finden sich zahlreiche Synapsen, die Abbildung 1 zeigt nur eine dieser Synapsen, aber jede Nervenzelle im menschlichen Gehirn ist über viele Hundert bis Tausend Synapsen mit anderen Nervenzellen verbunden.

3. Axonhügel

Der Axonhügel ist das Übergangsstück zwischen dem Soma und dem Axon. Der Axonhügel spielt eine wichtige Rolle bei der Informationsverarbeiter der Nervenzelle. Die hier ankommenden Impulse der vielen Synapsen der vorgeschalteten Nervenzellen werden hier verrechnet und aufsummiert.

4. Axon

Der "hintere" Teil der Nervenzelle besteht aus dem sehr langen, am Ende oft verzweigten Axon. Das Axon einer Nervenzelle kann bis zu 1 m lang sein.

Axon mit Myelinscheide aus einzelnen SCHWANNschen Zellen
Autor: Ulrich Helmich 2017, Lizenz: siehe Seitenende.

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. Das von einer Myelinscheide umgebene Axon wird auch als Nervenfaser bezeichnet.

Am Ende eines Axons bzw. einer Axonverzweigung befinden sich kleine Verdickungen, die synaptischen Endknöpfchen.

Die Aufgabe des langen Axons ist die Informationsweiterleitung. Die Informationen, die das Soma über seine Dendriten und Synapsen aufnimmt, werden an der Somamembran zunächst verarbeitet und verrechnet, das Ergebnis dieser Verrechnung wird dann über die Membran des Axons zu den synaptischen Endknöpfchen weitergeleitet.

Myelinscheide

Die Myelinscheide ist nicht nur ein mechanischer Schutz für das Axon sowie eine elektrische Isolierung, sondern hat vielfältigere Aufgaben. Gebildet wird die Myelinscheide von einer besonderen Klasse der Gliazellen, nämlich den Oligodendrocyten.

Nervenzellen, deren Axon von einer solchen Myelinscheide umgeben ist, werden auch als markhaltige Nervenzellen oder markhaltige Nervenfasern bezeichnet. Der Hauptvorteil von solchen "umwickelten" Axonen ist, dass sie Aktionspotenziale mit einer zehnfachen Geschwindigkeit weiterleiten als marklose "nackte" Axone.

5. Synapsen

Die Verbindungsstellen zwischen zwei Nervenzellen heißen Synapsen.

Bau einer typischen Synapse
Autor: Ulrich Helmich 2017, Lizenz: siehe Seitenende.

Eine typische Synapse besteht aus dem synaptischen Endknöpfchen einer Nervenzelle, die an die Membran einer zweiten Nervenzelle, einer Muskelzelle oder einer Drüsenzelle angelagert ist. Zwischen der präsynaptischen Membran und der postsynaptischen Membran befindet sich der synaptische Spalt.

Das synaptische Endknöpfchen ist gefüllt mit den synaptischen Vesikeln, das sind kleine membranumgebene Bläschen, die Neurotransmittern enthalten. Neurotransmitter sind chemische Substanzen, die in den synaptischen Spalt entlassen werden können und dann mit Proteinen der postsynaptischen Membran reagieren. Dort wird dann das herrschende Membranpotenzial verstärkt oder abgeschwächt, je nachdem ob es sich um eine erregende oder hemmende Synapse handelt.

Die Aufgabe der Synapsen ist die Informationsübertragung von der Nervenzelle auf andere Zellen, zum Beispiel Drüsenzellen, Muskelzellen oder andere Nervenzellen.