Neuronale Kommunikation: Wie Signale zum und vom Gehirn reisen

Das Nervensystem übermittelt Informationen über elektrische und chemische Signale durch spezialisierte Neuronen und unterstützende Gliazellen.

Signalfluss: Sensorisch → ZNS → Motorisch

1. Sensorische Transduktion: Rezeptoren (Mechanorezeptoren, Photorezeptoren usw.) wandeln Reize in graduierte Rezeptorpotenziale um.
2. Aktionspotential-Generierung: Wenn die Schwelle erreicht ist, öffnen sich spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle, wodurch ein alles-oder-nichts-Aktionspotential entsteht, das sich entlang des Axons des sensorischen Neurons fortpflanzt.
3. Zentrale Übermittlung: Das Aktionspotential erreicht das Rückenmark oder den Hirnstamm und bildet Synapsen mit Interneuronen oder Projektionsneuronen.
4. Aufsteigende Bahnen: Spezifische Traktionen leiten unterschiedliche Modalitäten:
   • Dorsale Säule – Medialer Lemniskus: Feine Berührung, Vibration, Propriozeption.
   • Spinothalamischer Trakt: Schmerz, Temperatur, grobe Berührung.
   • Spinocerebellärer Trakt: Bewusstlose Propriozeption.
5. Thalamischer Relais: Die meisten sensorischen Informationen (außer olfaktorisch) schalten im Thalamus um, bevor sie zur primären sensorischen Rinde projizieren.
6. Kortikale Verarbeitung: Wahrnehmung, Integration und Entscheidungsfindung erfolgen in Assoziationskortexen.
7. Motorischer Befehl: Obere motorische Neuronen (Cortex) → absteigende Bahnen (Kortikospinal, Rubrospinal usw.) → untere motorische Neuronen (Rückenmark/Hirnstamm) → neuromuskuläre Synapse.
8. Effektorantwort: Acetylcholin-Freisetzung an der NMJ löst Muskelkontraktion aus; Drüsensekretion folgt autonomen Wegen.

Synaptische Kommunikation

• Elektrische Synapsen (Spaltfugen): Schnell, bidirektional; selten im ZNS.
• Chemische Synapsen: Neurotransmitter-Freisetzung aus Vesikeln bindet Rezeptoren und erzeugt ionotrope (schnelle) oder metabotrope (langsame/modulatorische) Effekte.
• Wichtige Neurotransmitter: Glutamat (exzitatorisch), GABA/Glycin (inhibitorisch), ACh, Dopamin, Serotonin, Noradrenalin.

Integration und Plastizität

Konvergenz, Divergenz, zeitliche und räumliche Summation sowie synaptische Plastizität (LTP/LTD) ermöglichen Lernen, Gedächtnis und Anpassung.

Dieses komplizierte, hochgeschwindige Netzwerk liegt jeder Empfindung, jedem Gedanken und jeder Handlung zugrunde.