Als Erregungsleitung bezeichnest du die Weiterleitung elektrischer Reize entlang von Nerven oder Muskelzellen. Welche Arten du dabei unterscheiden kannst und wie sie jeweils ablaufen, erfährst du hier. Du willst die besten Lernvideos für Schüler und Studenten?
Dann komm auf studyflix.de oder hol dir unsere kostenlose App. Hast du dich schon mal gefragt, wie dein Gehirn Signale zur Bewegung bis an deinen kleinen Zeh schicken kann, obwohl sie so weit entfernt voneinander liegen? Dabei kommt die Erregungsleitung ins Spiel.
Darunter verstehst du die Weiterleitung eines elektrischen Signals entlang einer Nervenzelle, auch Neuron genannt. Genauer gesagt entsprechen die elektrischen Signale Spannungsänderungen an der Membran, die du Aktionspotenziale nennst. Sie entstehen zunächst am Axonhügel und werden dann entlang des Nervenzellfortsatzes, dem Axon, weitergeleitet bis zum Ende der Nervenzelle. Je nachdem, wie genau die Erregung weitergeleitet wird, kannst du zwischen zwei Arten unterscheiden. Zwischen der saltatorischen und der kontinuierlichen Erregungsleitung.
Schauen wir uns zunächst die unkompliziertere Form der Erregungsleitung an. Du nennst sie kontinuierliche Erregungsleitung. Hier wird das Signal nämlich fortlaufend ohne Unterbrechung am Axon der Nervenzelle entlang weitergeleitet.
Löst ein Reiz die Entstehung eines Aktionspotentials am Axonhügel aus, f ührt das zur Öffnung spannungsgesteuerter Natrium-Ionen-Kanäle in der Axonmembran. Da die Konzentration von Natrium-Ionen außerhalb der Zelle deutlich höher ist, strömen die positiv geladenen Ionen nach innen. Die Ladung im Inneren steigt an, das heißt die Zelle depolarisiert.
So leitet die Nervenzelle das elektrische Signal bis ans Ende des Axons weiter. Nach ihrer Öffnung schließen sich die Natrium-Ionen-Kanäle wieder von selbst. Dann können sie nicht direkt wieder aktiviert werden. Die Zeit, die sie brauchen, um wieder aktiviert werden zu können, nennst du Refraktärzeit.
Das Prinzip ist wichtig, da es eine Weiterleitung des Signals in Rückwärtsrichtung verhindert. Eine kontinuierliche Erregungsleitung ist eher langsam, weil das Signal entlang des ganzen Axons weitergeleitet werden muss. Du findest sie vor allem bei wirbellosen Tieren wie dem Tintenfisch. Sie besitzen sogenannte Riesenaxone mit einem besonders großen Durchmesser.
Dadurch soll die Leitungsgeschwindigkeit erhöht werden. Das kannst du dir vorstellen wie bei einem Wasserschlauch. Je dicker, desto mehr Wasser kann gleichzeitig durchfließen.
Und wie läuft nun die Erregungsleitung bei uns Menschen ab? Das Prinzip ist sehr ähnlich zur kontinuierlichen Erregungsleitung. Allerdings ermöglicht der spezielle Aufbau unserer Axone eine schnellere Weiterleitung. Du kannst dir vorstellen, dass die Axone unserer Neuronen genauso isoliert sind wie ein Stromkabel.
Die Isolationsschicht um das Axon eines Neurons nennst du Myelinschicht. Sie ist allerdings keine durchgehende Hülle. sondern sie wird immer wieder unterbrochen durch die sogenannten Ranvierschen Schnürringe. Darunter verstehst du die nicht isolierten Bereiche des Axons.
Die Isolation ermöglicht eine schnelle Erregungsweiterleitung. Denn im Gegensatz zum Tintenfisch erzeugen unsere Nervenzellen nur an den Schnürringen neue Aktionspotenziale. Dort strömen dann die Natrium-Ionen in die Zelle und depolarisieren sie. Du kannst dir vorstellen, dass die Erregung sozusagen von einem zum nächsten Knotenpunkt springt.
Dadurch spart das Neuron Zeit und Energie. Die sogenannte Natrium-Kalium-Pumpe ist dafür zuständig, die Natrium-Ionen wieder aus der Zelle herauszupumpen. So hält sie die negative Ladung im Zellinnenraum aufrecht und ermöglicht die Entstehung eines neuen Aktionspotenzials. Dafür benötigt sie jedoch Energie.
Da sie aber nur in den unisolierten Bereichen aktiv ist, können die Zellen so Energie einsparen. Fassen wir noch einmal das Wichtigste zusammen. Die Erregungsleitung ermöglicht die Weiterleitung einer elektrischen Erregung entlang des Axons einer Nervenzelle. Bei uns Menschen findet sie meistens springend statt und du nennst sie saltatorisch. Bei den nicht isolierten Axonen der wirbellosen Tiere ist die Weiterleitung dagegen kontinuierlich und daher langsamer.
Nachdem die Erregung das Ende eines Neurons erreicht hat, muss sie auf das nächste Neuron übertragen werden. Das funktioniert über spezielle Kontaktstellen, die Synapsen. Wenn du wissen willst, wie eine Synapse aufgebaut ist und wie sie funktioniert, schau dir direkt das nächste Video an.
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