Information Technology Reference
In-Depth Information
Abb. 3.5
Aufbau und Ver-
bindung von Nervenzellen
zwei Neuronen. Synapsen können in erregende und hem-
mende Synapsen unterteilt werden. Wenn ein Nervenimpuls
die Synapse erreicht, bewirkt ein Einstrom von Kalzium-
Ionen, dass sich die Struktur der Membrane der Nachfolge-
zelle und das elektrische Potenzial dieser Zelle verändern.
Die Signalübermittlung zwischen zwei Nervenzellen erfolgt
also über die präsynaptische Endung der Nervenfaser, den
synaptischen Spalt und die postsynaptische Membran der
Dendriten.
Der Gesamtablauf der Arbeitsweise einer Nervenzelle
lässt sich somit folgendermaßen darstellen:
1. Über die Dendriten werden Eingangssignale (Potenzial
verändernde Reize) aufgenommen.
2. Die Eingangssignale werden „verarbeitet“ und führen zu
einer Veränderung des Zellenpotenzials. Ankommende
Impulse können zu einer Erhöhung oder zu einer Verrin-
gerung des Zellenpotenzials führen.
3. Überschreitet das Spannungspotenzial der Zelle einen
gewissen Schwellwert, so gibt die Nervenzelle über das
Axon ein neues Signal an andere Nervenzellen weiter (das
Neuron aktiviert ein Ausgabeaktionspotenzial oder Spike
(„die Nervenzelle feuert“)).
Der oben beschriebene prinzipielle Aufbau von Neuro-
nen kann nun, je nach Aufgabe, variieren. So können zum
Beispiel Nervenzellen anhand der Anzahl ihrer Fortsätze un-
terschieden werden. Unipolare Zellen besitzen neben dem
Zellkörper nur einen Fortsatz, die Nervenfaser. Bipolare
Zellen besitzen zwei Fortsätze, die Nervenfaser und einen
Dendriten. Multipolare Zellen, die vermutlich ausschließlich
bei Wirbeltieren vorkommen, besitzen eine Nervenfaser und
viele Dendriten.
Auch andere morphologische Unterschiede können auf-
treten. So besitzen die Neuronen von Insekten z. B. Dendri-
ten, die direkt in das Axon übergehen. Der Zellkörper liegt
hier abseits der Stellen, an denen die Hauptaktivität der Zel-
len stattindet, hat aber immer noch die Funktion, die für die
Zellaktivität notwendigen Stoffe zu produzieren.
Eine weitere Möglichkeit der Unterscheidung bieten die
einzelnen Funktionen der Nervenzellen. Wir unterscheiden
hier die motorischen Nervenzellen, die sensorischen Nerven-
zellen und die Interneuronen.
Sensorische Neuronen, auch als afferente Nervenzellen
oder Nerven bezeichnet, sind Nerven oder Nervenfasern, die
Informationen von den Rezeptoren der Sinnesorgane oder
Organe an das Gehirn und Rückenmark oder die Nerven-
zentren des Darmes weiterleiten. Die übermittelten Infor-
mationen dienen der Wahrnehmung und der motorischen
Koordination.
Motorische Neuronen, auch als efferente Nervenzellen
oder Motoneuronen bezeichnet, übermitteln die Impulse vom
Gehirn und Rückenmark zu den Muskeln oder Drüsen und
lösen dort beispielsweise die Ausschüttung von Hormonen
aus oder sorgen für eine Kontraktion der Muskelzellen.
Interneuronen bilden die größte Menge an Neuronen im
Nervensystem und sind nicht speziisch sensorisch oder mo-
torisch. Sie verarbeiten Informationen in lokalen (örtlichen)
Schaltkreisen oder vermitteln Signale über weite Entfernun-
gen zwischen verschiedenen Körperbereichen. Sie haben eine
Vermittlerfunktion. Man unterscheidet hier zwischen lokalen
und intersegmentalen Interneuronen.
Das neuronale Netzwerk verändert sich lebenslänglich, be-
sonders stark im ersten Lebensjahr und in der Pubertät. Bei
der Geburt sind etwa 10
11
also - 100 Milliarden - Neuronen
im Gehirn vorhanden. Diese grauen Zellen wachsen noch,
ihre Anzahl verändert sich wenig, der Um- und Ausbau der
Signalwege ist das auffälligste Kennzeichen der weiteren
Entwicklung, bei der sich das Gewicht des Gehirns mehr als
verdoppelt. Mit dem Wachsen des wegen der Isolierung weiß
erscheinenden neuronalen Netzes gewinnen wir erst „Inhalt“
für unser Gehirn. Häuige Benutzung trainiert und verstärkt
Signalwege und bestimmt letztlich Fähigkeiten und Verhalten
des Erwachsenen. Nicht-Benutzung führt zur Rückbildung und
zum Verlust ursprünglich nicht nur potenziell möglicher und
nicht angelegter, sondern auch bereits gebildeter Signalwege.
Ein grundlegendes Prinzip beim selbsttätigen Program-
mieren unseres Gehirns beruht auf der Konkurrenz zwischen
benachbarten Neuronen: Wer ein geeignetes Ziel für die
Kommunikation mit einem anderen Neuron gefunden hat
