Was ist der elektrische Impuls, der ein Axon nach unten bewegt?

Das menschliche Gehirn hat etwa 100 Milliarden Nervenzellen. Auch im Rückenmark finden sich Nervenzellen. Gehirn und Rückenmark bilden zusammen das zentrale Nervensystem (ZNS). Jede Nervenzelle wird als Neuron bezeichnet und besteht aus einem Zellkörper, der seine Aktivitäten steuert; Dendriten, kleine, verzweigte Fortsätze, die Signale von anderen Neuronen empfangen, um sie an den Zellkörper weiterzuleiten; und das Axon, eine lange Verlängerung des Zellkörpers, entlang der elektrische Signale wandern. Solche Signale verbinden nicht nur Gehirn und Rückenmark, sondern übertragen auch Impulse an Muskeln und Drüsen. Das elektrische Signal, das ein Axon entlang wandert, wird als Nervenimpuls bezeichnet.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Nervenimpulse sind elektrische Signale, die ein Axon entlang wandern.

Neurotransmission ist der Prozess der Übertragung dieser Signale von einer Zelle zur anderen. Dieser Prozess stimuliert die Membran eines Neurons, und dieses Neuron muss einem anderen Neuron signalisieren, im Wesentlichen in einer Kette von Neuronen arbeiten, damit die Informationen schnell zum Gehirn.

Dieser Nervenimpuls wandert das Axon des empfangenden Neurons hinunter. Sobald Dendriten des nächsten Neurons diese „Nachrichten“ erhalten, können sie sie über einen weiteren Nervenimpuls an andere Neuronen weiterleiten. Die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, variiert, je nachdem, ob das Axon mit der isolierenden Substanz Myelin bedeckt ist oder nicht. Myelinscheiden werden von Gliazellen namens Schwann-Zellen im peripheren Nervensystem (PNS) und Oligodendrozyten im ZNS produziert. Diese Gliazellen wickeln sich um die Länge des Axons und hinterlassen Lücken zwischen ihnen, die als Ranvier-Knoten bezeichnet werden. Diese Myelinscheiden können die Geschwindigkeit, mit der Nervenimpulse wandern können, stark erhöhen. Die schnellsten Nervenimpulse können mit etwa 400 Meilen pro Stunde reisen.

Neuronen, und eigentlich alle Zellen, halten ein Membranpotential aufrecht, das die Differenz des elektrischen Feldes innerhalb und außerhalb der Zellmembran ist. Wenn eine Membran ruht oder nicht stimuliert wird, spricht man von einem Ruhepotential. Ionen im Zellinneren, insbesondere Kalium, Natrium und Chlor, halten das elektrische Gleichgewicht aufrecht. Axone sind auf das Öffnen und Schließen von spannungsgesteuerten Natrium- und Kaliumkanälen angewiesen, um elektrische Signale zu leiten, zu übertragen und zu empfangen.

Im Ruhepotential befinden sich mehr Kalium- (oder K+)-Ionen innerhalb der Zelle als außerhalb und mehr Natrium- (Na+) und Chlor- (Cl-) Ionen außerhalb der Zelle. Die Zellmembran eines stimulierten Neurons wird verändert oder depolarisiert, sodass Na+-Ionen in das Axon strömen können. Diese positive Ladung im Inneren des Neurons wird Aktionspotential genannt. Der Zyklus eines Aktionspotentials dauert ein bis zwei Millisekunden. Irgendwann ist die Ladung im Axon positiv, und dann wird die Membran wieder durchlässiger für K+-Ionen. Die Membran wird repolarisiert. Diese Reihe von Ruhe- und Aktionspotentialen transportiert den elektrischen Nervenimpuls entlang des Axons.

Am Ende des Axons muss das elektrische Signal des Nervenimpulses in ein chemisches Signal umgewandelt werden. Diese chemischen Signale werden Neurotransmitter genannt. Damit diese Signale an andere Neuronen weitergeleitet werden, müssen die Neurotransmitter über den Raum zwischen dem Axon zu den Dendriten eines anderen Neurons diffundieren. Dieser Raum wird Synapse genannt.

Der Nervenimpuls veranlasst das Axon, Neurotransmitter zu erzeugen, die dann in die synaptische Lücke fließen. Die Neurotransmitter diffundieren über die Lücke und binden dann an chemische Rezeptoren auf den Dendriten des nächsten Neurons. Diese Neurotransmitter können Ionen in das Neuron ein- und austreten lassen. Das nächste Neuron wird entweder stimuliert oder gehemmt. Nachdem Neurotransmitter empfangen wurden, können sie entweder abgebaut oder resorbiert werden. Die Reabsorption ermöglicht die Wiederverwendung von Neurotransmittern.

Der Nervenimpuls ermöglicht diesen Prozess der Kommunikation zwischen Zellen, entweder zu anderen Neuronen oder zu Zellen an anderen Orten wie dem Skelett- und Herzmuskel. Auf diese Weise lenken Nervenimpulse das Nervensystem schnell, um den Körper zu kontrollieren.