Neuron: Definition, Struktur, Funktion & Typen

Das menschliches Nervensystem hat eine grundlegende, aber unglaublich wichtige Funktion: mit verschiedenen Körperteilen zu kommunizieren und Informationen aus ihnen zu erhalten und situationsspezifische Antworten auf diese Informationen zu generieren.

Im Gegensatz zu anderen Systemen im Körper lässt sich die Funktion der meisten Komponenten des Nervensystems nur mikroskopisch beurteilen. Während das Gehirn und das Rückenmark bei einer groben Untersuchung leicht genug visualisiert werden können, ist dies nicht der Fall nur einen Bruchteil der Eleganz und Komplexität des Nervensystems und seiner Aufgaben.

Nervengewebe ist eines der vier Hauptgewebe des Körpers, die anderen sind Muskel-, Epithel- und Bindegewebe. Die funktionelle Einheit des Nervensystems ist die Neuron, oder Nervenzelle.

Obwohl Neuronen, wie fast alle eukaryotischen Zellen, Kerne, Zytoplasma und Organellen enthalten, sind sie hoch spezialisiert und vielfältig, nicht nur in Bezug auf Zellen in verschiedenen Systemen, sondern auch im Vergleich zu verschiedenen Arten von Nervenzellen.

Das menschliche Nervensystem kann in zwei Kategorien unterteilt werden: das zentrales Nervensystem (ZNS), zu dem das menschliche Gehirn und das Rückenmark gehören, und die Periphäres Nervensystem (PNS), die alle anderen Komponenten des Nervensystems umfasst.

Das Nervensystem besteht aus zwei Hauptzelltypen: Neuronen, das sind die „denkenden“ Zellen, und glia, die Stützzellen sind.

Neben dem anatomisch Unterteilung des Nervensystems in das ZNS und das PNS kann das Nervensystem auch in funktionelle Unterteilungen unterteilt werden: die somatisch und der autonom. „Somatisch“ bedeutet in diesem Zusammenhang „freiwillig“, während „autonom“ im Wesentlichen „automatisch“ oder unfreiwillig bedeutet.

Das autonome Nervensystem (ANS) lässt sich nach seiner Funktion weiter in die sympathisch und parasympathisch Nervensysteme.

Erstere ist hauptsächlich für "Up-Tempo"-Aktivitäten gedacht, und ihr Hochdrehen wird oft als "Kampf-oder-Flucht"-Reaktion bezeichnet. Der Parasympathikus hingegen beschäftigt sich mit "Down-Tempo"-Aktivitäten wie Verdauung und Sekretion.

Neuronen unterscheiden sich stark in ihrer Struktur, aber alle weisen vier wesentliche Elemente auf: den Zellkörper selbst, Dendriten, ein Axon, und der Axon-Terminals.

„Dendrite“ kommt vom lateinischen Wort für „Baum“, und bei der Betrachtung liegt der Grund auf der Hand. Dendriten sind winzige Äste der Nervenzelle, die Signale von einem oder mehreren (oft viele mehr) andere Neuronen.

Die Dendriten konvergieren am Zellkörper, der, isoliert von den spezialisierten Bestandteilen der Nervenzelle, einer „typischen“ Zelle sehr ähnlich ist.

Vom Zellkörper läuft ein einzelnes Axon, das integrierte Signale zum Zielneuron oder -gewebe transportiert. Axone haben normalerweise eine Reihe eigener Äste, obwohl diese weniger zahlreich sind als die Dendriten; diese werden als Axonterminals bezeichnet, die mehr oder weniger als Signalsplitter fungieren.

Während Dendriten in der Regel Signale zum Zellkörper und Axone Signale von diesem wegleiten, ist die Situation bei sensorischen Neuronen anders.

In diesem Fall gehen die von der Haut oder einem anderen Organ mit sensorischer Innervation ausgehenden Dendriten direkt in ein peripheres Axon, die zum Zellkörper reist; ein zentrales Axon verlässt dann den Zellkörper in Richtung Rückenmark oder Gehirn.

Zusätzlich zu ihren vier anatomischen Hauptmerkmalen verfügen Neuronen über eine Reihe spezialisierter Elemente, die ihre Aufgabe der Übertragung erleichtern facilitate elektrische Signale entlang ihrer Länge.

Das Myelinscheide spielt in Neuronen die gleiche Rolle wie Isoliermaterial in elektrischen Leitungen. (Das meiste, was menschliche Ingenieure herausgefunden haben, wurde von der Natur vor sehr langer Zeit entwickelt, oft mit immer noch besseren Ergebnissen.) Myelin ist eine wachsartige Substanz, die hauptsächlich aus Lipiden (Fetten) besteht und die Axone.

Die Myelinscheide wird durch eine Reihe von Lücken unterbrochen, während sie entlang des Axons verläuft. Diese Knoten von Ranvier erlaube etwas namens Aktionspotential mit hoher Geschwindigkeit entlang des Axons ausgebreitet werden. Der Myelinverlust ist für eine Vielzahl degenerativer Erkrankungen des Nervensystems verantwortlich, einschließlich Multiple Sklerose.

Die Verbindungen zwischen Nervenzellen und anderen Nervenzellen sowie Zielgewebe, die die Übertragung elektrischer Signale ermöglichen, werden als. bezeichnet Synapsen. Wie das Loch in einem Donut repräsentieren diese eher eine wichtige körperliche Abwesenheit als eine Präsenz.

Unter der Leitung des Aktionspotentials setzt das axonale Ende eines Neurons einen von einer Vielzahl von Typen frei Neurotransmitter Chemikalien, die das Signal über den kleinen synaptischen Spalt und zum wartenden Dendriten oder einem anderen Element auf der anderen Seite weiterleiten.

Aktionspotentiale, die Art und Weise, wie Nerven miteinander und mit nicht-neuronalen Zielgeweben wie Muskeln und Drüsen kommunizieren, stellen eine der faszinierendsten Entwicklungen in der evolutionären Neurobiologie dar. Eine vollständige Beschreibung des Aktionspotentials erfordert eine längere Beschreibung als hier dargestellt werden kann, aber zusammenfassend:

Natriumionen (Na+) werden von an. aufrechterhalten ATPase-Pumpe in der neuronalen Membran in einer höheren Konzentration außerhalb des Neurons als in ihm, während die Konzentration von concentration Kaliumionen (K+) wird durch den gleichen Mechanismus innerhalb des Neurons höher gehalten als außerhalb.

Dies bedeutet, dass Natriumionen immer in das Neuron „fließen wollen“, entlang ihres Konzentrationsgradienten, während Kaliumionen nach außen „fließen wollen“. (Ionen sind Atome oder Moleküle, die eine elektrische Nettoladung tragen.)

Verschiedene Reize wie Neurotransmitter oder mechanische Verzerrungen können stoffspezifische Ionenkanäle im Körper öffnen Zellmembran am Anfang des Axons. Wenn dies geschieht, stürzen Na+-Ionen ein und unterbrechen die der Zelle Ruhemembranpotential von -70 mV (Millivolt) und positiver machen.

Als Reaktion darauf eilen K+-Ionen nach außen, um das Membranpotential auf seinen Ruhewert wiederherzustellen.

Infolgedessen breitet sich die Depolarisation sehr schnell im Axon aus. Stellen Sie sich zwei Personen vor, die ein Seil zwischen sich gespannt halten und einer von ihnen das Ende nach oben schnippst.

Sie würden sehen, wie sich eine "Welle" schnell zum anderen Ende des Seils bewegt. In Neuronen besteht diese Welle aus elektrochemischer Energie und stimuliert die Freisetzung von Neurotransmittern von den Axonenden an der Synapse.

Zu den wichtigsten Arten von Neuronen gehören:

• Motorische Neuronen (oder Motoneuronen) Bewegungssteuerung (normalerweise freiwillig, aber manchmal autonom).
  
• Sensorischen Neuronen sensorische Informationen erkennen (z. B. den Geruchssinn im olfaktorischen System).
• Interneuronen fungieren als "Speed ​​Bumps" in der Kette der Signalübertragung, um Informationen zu modulieren, die zwischen Neuronen gesendet werden.
  
• Verschiedene spezialisierte Neuronen in verschiedenen Bereichen des Gehirns, wie z Purkinje-Fasern und Pyramidenzellen.

In myelinisierten Neuronen bewegt sich das Aktionspotential reibungslos zwischen den Ranvier-Knoten, da die Myelinscheide eine Depolarisation der Membran zwischen den Knoten verhindert. Der Grund dafür, dass die Knoten so beabstandet sind, wie sie sind, ist, dass ein engerer Abstand die Übertragung auf. verlangsamen würde unerschwingliche Geschwindigkeiten, während ein größerer Abstand das "aussterbende" Aktionspotential riskieren würde, bevor es die nächster Knoten.

Multiple Sklerose (MS) ist eine Krankheit, von der weltweit 2 bis 3 Millionen Menschen betroffen sind. Obwohl MS seit Mitte des 19. Jahrhunderts bekannt ist, ist sie ab 2019 ohne Heilung, hauptsächlich weil nicht bekannt ist, was die bei der Krankheit beobachtete Pathologie verursacht. Mit fortschreitendem Myelinverlust in ZNS-Neuronen überwiegt der Verlust der Neuronenfunktion.

Die Krankheit kann mit Steroiden und anderen Medikamenten behandelt werden; es ist nicht per se tödlich, aber extrem schwächend, und es wird intensiv medizinische Forschung betrieben, um nach einer Heilung für MS zu suchen.