Neuronenleitung und Myelinisierung

Overview

Die Vorlesung behandelt die Weiterleitung elektrischer Erregungen in Neuronen und vergleicht kontinuierliche und saltatorische Erregungsleitung auf Basis der Myelinisierung des Axons.

Grundlagen: Membranpotential und Aktionspotential

• Das Ruhepotential einer Nervenzelle beträgt ca. -70 mV.
• Beim Aktionspotential steigt das Membranpotential kurzfristig auf etwa +50 mV.
• Aktionspotentiale sind Nervenimpulse, die entlang des Axons weitergeleitet werden.

Kontinuierliche Erregungsweiterleitung

• Findet in nicht-myelinierten Axonen statt, typisch bei Wirbellosen.
• Depolarisation am Axonhügel öffnet Natriumkanäle, Na⁺ strömt ins Zellinnere.
• Na⁺-Einstrom folgt dem Konzentrations- und Ladungsgradienten.
• Seitliche Ausgleichsströme depolarisieren benachbarte Membranabschnitte.
• Überschreitung des Schwellenwerts erzeugt neues Aktionspotential, das sich kontinuierlich fortpflanzt.
• Unidirektionale Weiterleitung durch Refraktärzeit der Natriumkanäle.
• Schnellere Weiterleitung durch größeren Axondurchmesser (z. B. Riesenaxone bei Tintenfischen).

Saltatorische Erregungsweiterleitung

• Findet in myelinisierten Axonen von Wirbeltieren statt.
• Myelinscheide (z. B. Schwann-Zellen) wirkt als Isolator.
• Ranviersche Schnürringe sind unmyelinisierte Unterbrechungen mit hoher Kanaldichte.
• Aktionspotentiale entstehen nur an Schnürringen und „springen“ von Ring zu Ring.
• Der Strom breitet sich passiv unter der Myelinscheide bis zum nächsten Schnürring aus.
• Deutlich schnellere Erregungsleitung als bei kontinuierlicher Weiterleitung.

Vergleich und Bedeutung

• Myelinisierung ermöglicht schnelle Erregungsleitung bei kleinem Axon-Durchmesser (vorteilhaft bei Wirbeltieren).
• Bei Wirbellosen: größere Axondurchmesser steigern die Geschwindigkeit, brauchen aber mehr Platz und Energie.

Key Terms & Definitions

• Aktionspotential — Plötzliche Änderung des Membranpotentials als Nervenimpuls.
• Myelinscheide — Lipidreiche Isolierschicht um das Axon.
• Ranvierscher Schnürring — Unmyelinisierter Abschnitt mit hoher Kanal­konzentration.
• Refraktärzeit — Zeitraum nach Aktionspotential, in dem Natriumkanäle nicht erneut aktiviert werden können.
• Saltatorische Leitung — Sprunghafte Weiterleitung des Potentials zwischen Schnürringen.
• Kontinuierliche Leitung — Schrittweise Weiterleitung ohne Myelinisierung.

Action Items / Next Steps

• Wiederholung der Funktionsweise von Aktionspotentialen und Membranpotential.
• Vorbereitung auf das nächste Thema der Neurobiologie-Reihe.