Zwei fundamentale Eigenschaften ermöglichen es Neuronen, elektrische Signale im gesamten Nervensystem zu übertragen: Erregbarkeit (Exzitabilität) und Leitfähigkeit.
Erregbarkeit (Exzitabilität)
Die Fähigkeit einer Zelle, auf einen Reiz mit der Erzeugung eines elektrischen Signals zu reagieren. Bei Neuronen ist es die Kapazität, zu depolarisieren und ein Aktionspotential zu feuern, wenn der Schwellenwert erreicht ist.
Leitfähigkeit
Die Fähigkeit, elektrischen Stromfluss zuzulassen. Bei Neuronen ermöglicht sie die Fortpflanzung des Aktionspotentials entlang des Axons ohne Abschwächung.
Wie sie zusammenarbeiten: Die Signalkaskade
- Reiz: Berührung, Hitze, Schall, chemisches Signal auf Neuron (Dendriten/Soma) angewendet
- Erregbarkeit: Membran depolarisiert (Innen wird positiver) durch Na⁺-Instrom
- Aktionspotentialerzeugung: Schwellenwert erreicht (~ -55 mV) → spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle öffnen → kurze Membranpotential-Umkehr (+30 mV)
- Leitfähigkeit: Aktionspotential reist entlang des myelinisierten Axons (saltatorische Leitung an den Ranvierschen Schnürringen; Isolation verhindert Dissipation)
- Neurotransmitterfreisetzung: Am Axonterminal löst Ca²⁺-Instrom Vesikelfusion aus → Neurotransmitter gelangen in den synaptischen Spalt
- Synaptische Übertragung: Neurotransmitter binden an postsynaptische Rezeptoren → Erregung (EPSP) oder Hemmung (IPSP)
- Signalfortpflanzung: Erregtes postsynaptisches Neuron feuert sein eigenes Aktionspotential, setzt die Kette fort
Klinische Relevanz
- Demyelinisierende Erkrankungen (MS) beeinträchtigen Leitfähigkeit → verlangsamte/leitungsblockierte Übertragung
- Channelopathien (Epilepsie, Myasthenie) stören Erregbarkeit
- Anästhetika blockieren spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle → verhindern Erregbarkeit
- Neurotoxine (Tetrodotoxin, Botox) zielen auf spezifische Schritte ab
Diese schnelle, zuverlässige Informationsübermittlung koordiniert Bewegung, Empfindung, Kognition und Körperfunktionen.
