Nervensignalübertragung

Nervensignalübertragung beschreibt die Weitergabe von Informationen im Nervensystem, überwiegend zwischen Neuronen und Zellen wie Muskeln oder Drüsen. Signale entstehen als elektrische Impulse im Axon, werden aber an den synaptischen Übergängen chemisch weiterverarbeitet. Dieser Prozess beruht auf elektrischen Potenzialunterschieden und spezialisierter Synapsen.

Neuronen halten ein Ruhepotenzial von typischerweise etwa −70 mV, resultierend aus differenzierter Ionenkonzentration über die Membran und der Aktivität der Na+/K+-Pumpe. Wenn ein Reiz das Schwellenpotenzial erreicht, öffnen sich spannungsabhängige Natriumkanäle; Natrium strömt in die Zelle, die Membran depolarisiert und ein Aktionspotenzial entsteht, das sich entlang des Axons fortpflanzt.

Das Aktionspotenzial ist ein Alles-oder-nichts-Ereignis. In unmyelinisierten Abschnitten breitet es sich kontinuierlich aus; in myelinisierten Axonen überspringt die Erregung dank der Ranvier-Schnürringe zwischen den Markscheiden schnell von Schnürring zu Schnürring (saltatorische Leitung), was die Leitgeschwindigkeit erheblich erhöht.

An der präsynaptischen Endung führt die Öffnung von spannungsabhängigen Kalziumkanälen zu Vesikelfreisetzung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt. Diese binden an Rezeptoren der postsynaptischen Zelle und erzeugen exzitatorische oder hemmende Potenziale (EPSP bzw. IPSP). Die Summe dieser Signale, räumlich und zeitlich, bestimmt, ob die postsynaptische Zelle ein neues Aktionspotenzial generiert.

Ziel des Signals können andere Neuronen, Muskelzellen oder Drüsenzellen sein. Bei der neuromuskulären Übertragung löst Acetylcholin an den Rezeptoren der Muskelzelle eine Kontraktion aus. Verschiedene Neurotransmitter (z. B. Glutamat, GABA, Acetylcholin, Dopamin) ermöglichen vielfältige Funktionen des Nervensystems.