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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.
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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:
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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.
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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.
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