Jeder Gedanke, jede Bewegung und jede Empfindung beginnt mit einem Neuron, das feuert. Aber ein Neuron schaltet sich nicht einfach "ein" – es muss genug erregende Eingänge erhalten, um eine Schwelle zu erreichen, was ein Aktionspotential auslöst: einen kurzen elektrischen Spike, der seinen Axon hinunter zur Synapse rast.
Der synaptische Relais: Schritt für Schritt
- Ankunft des Aktionspotentials. Die elektrische Welle erreicht das präsynaptische Terminal.
- Calcium strömt ein. Spannungsgesteuerte Calciumkanäle öffnen sich und fluten das Terminal mit Ca²⁺.
- Vesikel setzen Neurotransmitter frei. Calcium löst die Fusion synaptischer Vesikel mit der Membran aus und verschüttet chemische Botenstoffe – Glutamat, GABA, Dopamin, Acetylcholin – in den synaptischen Spalt.
- Rezeptoren fangen das Signal auf. Neurotransmitter treiben über den Spalt und binden an Rezeptoren auf dem postsynaptischen Neuron.
- Die postsynaptische Antwort.
- Exzitatorisch (EPSP): Kanäle öffnen sich für Na⁺- oder Ca²⁺-Zustrom, depolarisieren die Membran (z. B. AMPA/NMDA-Rezeptoren für Glutamat).
- Inhibitorisch (IPSP): Cl⁻ strömt ein oder K⁺ strömt aus, hyperpolarisiert die Membran (z. B. GABAA, Glycin-Rezeptoren).
- Integration am Axon-Hügelsegment. Das Neuron summiert Tausende von EPSPs und IPSPs. Wenn die Netto-Depolarisierung die Schwelle erreicht, feuert es sein eigenes Aktionspotential.
- Aufräumen. Wiederaufnahme-Transporter, Enzyme wie Acetylcholinesterase und Diffusion räumen den Spalt für die nächste Runde auf.
Geschwindigkeit den Axon hinunter
Das Aktionspotential breitet sich über spannungsgesteuerte Na⁺/K⁺-Kanäle aus. Myelinscheiden – gebildet von Oligodendrozyten im ZNS und Schwann-Zellen im PNS – zwingen das Signal, zwischen den Ranvierschen Knoten zu springen (saltatorische Leitung), wodurch die Geschwindigkeit dramatisch erhöht wird.
Netzwerke in Aktion
Ein Neuron synaptisiert auf Tausende andere. Erregung kaskadiert durch Schaltkreise, ermöglicht Wahrnehmung, Kognition, Bewegung und Gedächtnis. Ein empfindliches Gleichgewicht zwischen Erregung und Hemmung (E/I-Balance) ist wesentlich; seine Störung liegt Epilepsie, Angst, Autismus und anderen Störungen zugrunde.
