Jede Bewegung setzt in der Regel ein Zusammenwirken von Nerven und Muskelzellen voraus. Wenn wir zum Beispiel den Unterarm beugen möchten, müssen Signale vom Gehirn über das Rückenmark zu den Muskeln gelangen. An den Muskelfasern angekommen, bewirken sie eine Kontraktion bzw.
ein Zusammensehen derselben. Mittels Sehnen werden nun die generierten Kräfte auf die Knochen übertragen. Nervenzellen, die die Muskelfasern direkt oder indirekt innervieren, werden Motorneuronen genannt. Sie können in untere und obere Motorneuronen unterteilt werden.
Mit den Muskelzellen stehen die Enden der unteren Motorneuronen in Kontakt. Die Verbindungsstellen werden als motorische Endplatten bezeichnet und in synaptischen Spalt, prä- und postsynaptische Membran aufgegliedert. In den Endknöpfchen befinden sich zahlreiche Physikel, welche den Neurotransmitter Acetylcholin enthalten und für die Signalübertragung unempfehlbar sind.
Die Weiterleitung der Erregung sieht nun wie folgt aus. Ein Aktionspotential erreicht das Endknöpfchen, woraufhin sich die spannungsabhängigen Calciumkanäle öffnen. In der Folge strömen Calciumionen ein.
Das bewirkt dass sich die Physikel in Richtung synaptischen Spalt bewegen. In der aktiven Zone fusionieren nun etwa 300 Physikel mit der präsynaptischen Membran. Der enthaltene Neurotransmitter wird freigesetzt und diffundiert zu den Acetylcholin-Rezeptoren. Diese weisen zwei Bindungsstellen auf und wenn beide belegt sind, öffnet sich der angebundene Kanal und Natrium-Ionen strömen in die Muskelzelle. Hierdurch entsteht ein Endplattenpotential.
Spannungsabhängige Natriumkanäle am Grund der Entfaltungen öffnen sich und gewährleisten ein Überschreiten des Reizschwellwertes. Ein Aktionspotential entsteht und breitet sich entlang des Sarkolems aus. Durch Einstülpungen gelangt das Signal tief in die Muskelzelle und setzt eine Kontraktion in Gang. Was genau ein Aktionspotential ist und wie es sich ausbreitet, behandle ich in einem anderen Video.
Die Bindung von Acetylcholin an den entsprechenden Rezeptor dauert in der Regel noch 2 Millisekunden. Damit die Moleküle nicht dauerhaft mit diesen interagieren, was eine gestörte Signalübertragung zur Folge hätte, wird Acetylcholin zu Acetat und Cholin abgebaut. Das geschieht durch ein Enzym in der Basalmembran. Cholin wird teilweise präsynaptisch wieder aufgenommen und verwertet.
Genauso findet ein Recycling der Physikel statt. Diese nehmen später wieder den Neurotransmitter auf. Diese Recyclingmechanismen sind dafür verantwortlich, dass hinreichend Physikel mit dem Botenstoff zur Signalübertragung zur Verfügung stehen.