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Synaptische Übertragung von Nervenimpulsen

Nervenzellen sind Einbahnstraßen Jede Information, ob ein Bild, das unser Auge sieht, ein Schmerzreiz oder der Duft von Blumen wird innerhalb von Tausendstel Sekunden über Nervenzellen in das Gehirn weiter geleitet. Dort angekommen wird die Nachricht entschlüsselt und bewertet. Dabei muss eine Information von einer Nervenzelle auf die andere übertragen werden, denn die Nervenzellen sind nicht direkt miteinander verbunden. Zwischen ihnen befindet sich ein nur etwa 20 bis 30 tausendstel Millimeter breiter Spalt.

Die Informationen durchlaufen eine Nervenzelle in Form einer elektrischen Ladung, die auch als Aktionspotential bezeichnet wird. Würde man die Zelle einfach wie ein elektrisches Kabel kurzschließen um die elektrische Information zu übertragen, wäre ein Rückfluss der Information notwendig. Das ist aber nicht wünschenswert. Nervenzellen sind Einbahnstraßen. Die Information wird über die feinen Verästelungen des Zellkörpers, die Dendriten aufgenommen und über den Nervenzellfortsatz, Axon genannt, wieder ausgeleitet.

 

Synapsen verbinden zwei Nervenzellen miteinander.

Damit Nervenzellen nur als Einbahnstraße genutzt werden können, hat die Natur die chemische Übertragung von Nervenimpulsen entwickelt. Die Übertragung findet im Bereich der Synapsen statt. Jede Synapse besteht aus Bestandteilen, die eine Nervenzelle A mit einer Nervenzelle B verbindet. Die Bestandteile sind:
  • präsynaptischer Endkopf. Das Wort "prä" bedeutet "vor". Gemeint ist der Endkopf der Nervenzellfortsatzes von Zelle A, die eine Information an Zelle B übermitteln möchte. Zelle A wird auch oft als präsynaptisches Neuron bezeichnet.
  • synaptischer Spalt. Das ist der nur wenige tausendstel Millimeter breite Spalt zwischen Nervenzelle A und B. Dieser Spalt muss überwunden werden.
  • postsynaptische Membran. Das Wort "post" bedeutet "nach". Gemeint ist der Bereich der Nervenzelle B direkt am anderen Ende des synaptischen Spaltes. Zelle B wird auch oft als postsynaptisches Neuron bezeichnet.

 

Chemische synaptische Übertragung Die Übertragung einer elektrischen Information von der präsynaptischen Zelle zur postsynaptischen Zelle wird mit Hilfe chemischer Überträgerstoffe, der sogenannten Neurotransmitter, durchgeführt. Sie sind in den präsynaptischen Nervenenden in winzigen "Bläschen", Vesikel genannt, gespeichert. Freigesetzt werden die Neurotransmitter, die oft auch als Nervenbotenstoffe bezeichnet werden, durch das elektrische Signal einer Nervenzelle. Dann öffnen sich die Vesikel und die Neurotransmitter ergießen sich in den präsynaptischen Spalt. In der postsynaptischen Membran befinden sich Rezeptoren, die sozusagen die Eingangspforte in die Nervenzelle sind. Neurotransmitter können an diesen Rezeptoren andocken und die Pforte öffnen (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Dadurch gelangen Ionen (chemische Verbindungen, die eine elektrische Ladung tragen) in das postsynaptische Neuron. Übersteigt die elektrische Ladung einen bestimmten Schwellenwert, so entsteht ein neues Aktionspotential und ein elektrisches Signal durchläuft das postsynaptische Neuron. Für die Übermittlung braucht der Neurotransmitter nur etwa zwei bis drei Millisekunden. Der Neurotransmitter selbst wird schnell inaktiviert, indem er entweder wieder in die Vesikel aufgenommen, oder mit Hilfe eines Enzyms chemisch abgebaut wird.

Das übertragene Signal durchläuft das postsynaptische Neuron bis es erneut am Ende eines Axons auf einen Endpunkt trifft. Jetzt muss das Signal erneut übertragen werden. Dann wird dieses Neuron zum präsynaptischen Neuron, denn die aufgenommene Information muss nun auf die nächste Nervenzelle übertragen werden. Obwohl Signale Nervenzellen nur als Einbahnstraße durchlaufen ist jedes Neuron, je nachdem, an welchem Punkt der Übertragung es sich befindet, entweder präsynaptisch oder postsynaptisch.

 

Die Übertragungsschwelle erfüllt eine wichtige Funktion.

Die Schwelle, die bei der Übertragung überwunden werden muss, wird oft auch als Grundrauschen bezeichnet. Sie hat eine wichtig Schutzfunktion, denn sie führt dazu, dass ein elektrische Botschaft entweder übertragen wird, oder aber nicht. So können schwache Reize von starken Reizen unterschieden werden. Schwache Reize bleiben unter der Schwelle und werden nicht übertragen. Das ist gut, denn sonst wäre die Reaktion auf ein zartes Streicheln genau so schmerzhaft, wie z. B. eine Schnittwunde oder ein Sturz von der Leiter. Die Intensität einer Empfindung wird auch durch die Häufigkeit der elektrischen Übertragung gesteuert. Bei einem normal starken Reiz erfolgt eine Übertragung 10- bis 50-mal in der Sekunde, bei einem sehr starken Reiz steigt die Frequenz auf bis zu 500-mal in der Sekunde an.

 

70 Trillionen Synapsen im Gehirn.

Die synaptische Übertragung von Nervensignalen mit Hilfe von Neurotransmittern ist entscheidend für alle Funktionen des Körpers und der Psyche, von Lernen und Gedächtnis, von Bewegung und Erholung, von Stoffwechsel und Organfunktionen. Jede Nerveninformation wird so übermittelt. Wohl niemand hat bisher die genaue Anzahl der Synapsen im menschlichen Körper herausgefunden. Man schätzt, dass sich allein im Gehirn 70 Trillionen Synapsen befinden, eine kaum vorstellbare Zahl (70.000.000.000.000.000.000).

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