Grundlagen der neuronalen Impulsübertragung und Nervensysteme

Die neuronale Impulsübertragung

Von Neuron zu Neuron: Die Synapse

Neuronen sind nicht physisch miteinander verbunden, sondern durch einen synaptischen Spalt getrennt. Die Synapse ist der Prozess der funktionalen Kommunikation zwischen zwei Neuronen.

• Präsynaptischer Bereich: Das Axon des Neurons, das die Information sendet.
• Postsynaptischer Bereich: Der spezialisierte Teil eines anderen Neurons, der für den Informationsaustausch empfänglich ist.
• Synaptischer Spalt: Der Raum zwischen den beiden Bereichen.

Funktionsweise der Neurotransmitter

Die Übertragung der Nervenimpulse erfolgt durch chemische Botenstoffe, die sogenannten Neurotransmitter. Diese können aktivierend oder hemmend wirken. Sie befinden sich in synaptischen Vesikeln in den Endknöpfchen der Axone.

Bekannte Neurotransmitter: Acetylcholin, Noradrenalin, Serotonin, Dopamin und Endorphine.

Wenn ein Nervenimpuls das Axonende erreicht, werden die Neurotransmitter in den synaptischen Spalt entleert. Sie diffundieren zur postsynaptischen Membran und binden an spezifische Rezeptoren. Nach der Stimulation werden sie enzymatisch inaktiviert.

Elektrochemische Signalübertragung

Die Signalübertragung ist ein elektrochemischer Prozess: Ein elektrisches Signal erreicht die Endknöpfchen, wird chemisch über die Synapse übertragen und im postsynaptischen Neuron wieder in ein elektrisches Signal umgewandelt.

Von Neuron zu Effektororganen

Neurotransmitter werden auch an Organen (Muskeln oder Drüsen) freigesetzt. Effektoren reagieren auf die Neurotransmitter, indem sich beispielsweise ein Muskel zusammenzieht oder eine Drüse ein Sekret abgibt.

Nervensysteme bei Wirbellosen

Mit zunehmender Komplexität zeigt sich eine Tendenz zur Polarisierung und zur Bildung unidirektionaler Nervenbahnen. Ein größerer Durchmesser der Nervenfasern erhöht die Leitungsgeschwindigkeit. Zudem bilden sich durch die Konzentration von Neuronen Ganglien (Nervenknoten) und eine Cephalisation (Konzentration im Kopfbereich).

Wichtige Gruppen

• Nesseltiere: Radiärsymmetrie mit einem Netzwerk aus Nervenzellen. Reize werden in alle Richtungen übermittelt.
• Plattwürmer (Plathelminthes): Bilateralsymmetrie mit einem Paar Ganglien im Vorderbereich und zwei Nervensträngen entlang des Körpers.
• Ringelwürmer (Anneliden): Ventrale Ganglienkette mit einem Ganglienpaar pro Segment.
• Weichtiere (Mollusken): Ganglienkonzentrationen in Kopf, Fuß und Mantel. Kopffüßer besitzen ein hoch entwickeltes zentrales Nervensystem.
• Gliederfüßer (Arthropoden): Verstärkte Ganglienkonzentration in der Kopfregion, verbunden mit der Entwicklung komplexer Sinnesorgane.
• Stachelhäuter: Primitives Nervensystem mit Radiärsymmetrie, bestehend aus einem Ring um den Schlund und radialen Nervensträngen.