Bayern 2 - Gesundheitsgespräch


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Die Nervenzelle Aufbau und Funktion der Nervenzelle

Mehrere Milliarden Nervenzellen enthält das menschliche Gehirn, wobei etwa die Hälfte davon im Großhirn und die andere Hälfte im Kleinhirn lokalisiert sind, Millionen weitere sind im ganzen Körper verstreut, unter anderem auch im Darm. Letztlich beruhen alle Empfindungen und Bewegungen auf der koordinierten Aktivität von Nervenzellen im Gehirn und Rückenmark.

Von: Uli Hesse

Stand: 09.01.2018

Nervenzellen in der grafischen Darstellung | Bild: picture-alliance/dpa

Aufbau eines Neuron

Die Nervenzelle besteht aus dem Zellkörper und verschiedenen Arten von Zellfortsätzen: vielfach verzweigte Dendriten (vergleichbar mit Antennen) und dem Axon (vergleichbar einem Sender) zur Weiterleitung von Information. Am Ende geht das Axon in Synapsen über, die den Kontakt zu anderen Nervenzellen, aber auch den Muskelzellen herstellen. Die Synapsen haben jedoch keine direkte Verbindung mit den anderen Zellen, sondern es besteht ein feiner Spalt zu den anderen Zellen, der sogenannte synaptische Spalt. Die Nervenzellen schütten nun bei Aktivierung in diesen Spalt Substanzen aus, die sogenannten Neurotransmitter, die dann auf der anderen Seite des Spaltes an der Zellwand der nächsten Zelle einen Prozess starten. Man kann sich das wie einen Schlüssel und ein genau dafür passendes Schloss vorstellen. Manche Synapsen schütten nicht nur einen Transmitter sondern auch andere weitere Stoffe aus, die ebenfalls einen Einfluss auf die nachgeschaltete Zelle ausüben.

Nervenzelle ist nicht gleich Nervenzelle

Die Nervenzellen lassen sich auf dem Boden ihrer Form und Funktion in verschiedene Unterformen unterscheiden. Sensorische Zellen tragen bzw. bilden Kontakt aus mit spezifische Rezeptoren, die zum Beispiel auf Druck, Schmerzreize, Licht oder Bewegung reagieren und so zum Beispiel den Schall wahrnehmen können.

Was in den Nervenzellen los ist

Untersucht man das Innere einer Nervenzelle, so findet man dort eine andere Konzentration von Salzen (Ionen) als in der Umgebung. So sind im Zellinneren relativ viele Kaliumionen und weniger Natriumionen. Nach außen ist die Nervenzelle durch eine Isolierschicht begrenzt, die durch Ionenkanäle durchbrochen wird. Diese Kanäle können sich auf ein Signal (elektrisch oder chemisch) öffnen, sodass dann Ionen aus- und eintreten.

Wird nun durch die Neurotransmitter im synaptischen Spalt ein Prozess gestartet, so kann es zum Beispiel zu einer Öffnung von Poren (Ionenkanälen) in der Zellwand kommen und Natriumionen strömen in die Zelle und Kaliumionen strömen nach draußen. Dieses führt dann zu einer Änderung des elektrischen Potentials zwischen Zellinneren und der Zellaußenwand (Depolarisation), welches dann weitere Prozesse in der Zelle triggert. Solche Prozesse können die Aktivierung von Eiweißstoffen in der Zelle, aber auch das vermehrte Ablesen von genetischer Information im Zellkern sein. Das elektrische Potential kann sich darüber hinaus am Axon entlang weiter fortpflanzen und wiederum zu der Ausschüttung von Transmittern an der Synapse führen.

Nervenzellen sind etwas ganz besonderes

Nervenzellen zeichnen sich durch schnelle Ionenströme, also schnellem Austausch von Ionen vom Zellaußen nach -innen und umgekehrt, aus. Überall im menschlichen Körper befinden sich Nervenzellen; in den inneren Organen sind nur relativ wenige, im Gehirn natürlich ganz viele. Im Gehirn gibt es auch die sogenannten Gliazellen in der Funktion von Stützzellen.

"Man kann auch sagen, Gliazellen sind das Bindegewebe des Gehirns. Früher dachte man, dass sie nur Struktur geben, aber mittlerweile weiß man, dass sie auch an der Informationsübertragung beteiligt sind und bei vielen Krankheiten eine Rolle spielen. Gliazellen sind auch wesentlich an der Steuerung des Abbaus von Neurotransmittern und auch von Abbauprodukten des Zellstoffwechsels beteiligt. Relativ neu ist auch die Beobachtung, dass auch Immunzellen mit Nervenzellen in Kontakt treten, was z.B. erklärt, warum bei schweren entzündlichen Erkrankungen auch die Hirnfunktion beeinträchtigt sein kann."

Prof. Andreas Straube

Was Nervenzellen verändert

Viele Medikamente nehmen Einfluss auf die Ionenkanäle, indem sie diese Ionenkanäle in ihrer Funktion beeinflussen. Zum Beispiel funktioniert Valium als Beruhigungsmittel, indem es den Chloridkanal eher offen hält. Lokalanästhetika hingegen sind Natriumkanalblocker, in deren Folge die Nervenzellen stumm bleiben und keine Informationen weitergeben. Auch die meisten gegen epileptische Anfälle eingesetzten Medikamente beeinflussen so Ionenkanäle und somit die Erregbarkeit von Nervenzellen.

Wie bleiben Nervenzellen belastbar?

"Neuronen lassen sich nicht durch Ernährung oder Übungen 'dopen'. Wir wissen jedoch, dass anhaltende geistige Tätigkeit die Gesamtleistung des Gehirns verbessert und auch ein Schutz vor der Alzheimererkrankung sein kann. Aber ehrlich gesagt, wissen wir nicht, warum das so ist. Wer viel neues Wissen aufnimmt, schafft wahrscheinlich auch viele neue Verbindungen (Synapsen) und begünstigt möglicherweise die Neuentstehung von Nervenzellen (Neuroneogenese). Durch spezielle Bildgebungsuntersuchungen konnte man nachweisen, dass das Trainieren von motorischen Funktionen aber auch wiederholte Schmerzreize zu Veränderungen der grauen Substanz führen, die sich beim Weglassen der Auslöser auch wieder zurückbilden können. Darüber gibt es Hinweise, dass körperliche Bewegung auch direkt zu der Neubildung von Nervenzellen in spezifischen Hirnarealen beitragen kann. Auch bei Erkrankungen wie einer Depression scheint es zu einer veränderten Zellneogenese im Hippocampus, einem Hirnareal in der Schläfenregion, zu kommen."

Prof. Andreas Straube

Wenn die Information nicht mehr fließt

Nervenzellen brauchen zur Aufrechterhaltung der Differenz der Ionenkonzentration zwischen Innen und Außen viel Energie. Alles, was diese Energiebereitstellung stört, führt zu einer Störung der Nervenzellfunktion. Wenn die Störung des Energiehaushaltes zu stark ist, können beispielweise zu viele Kalziumionen einfließen und damit die Nervenzelle durch Aktivierung von Abbauprozessen zum Absterben bringen.

"Das größte Energiedefizit kann durch die Blutminderversorgung wie bei einem Schlaganfall oder dem Herzstillstand entstehen. Aber auch Alterungsprozesse spielen eine Rolle: Beispielsweise Ablagerungen an den Nervenzellen, wie bei der Alzheimererkrankung, die toxisch auf die Zelle wirken. Außerdem können Situationen auftreten, in denen die Zellen zu viel Energie verbrauchen und sich erschöpfen, wie bei lang andauernden epileptischen Anfällen."

Prof. Andreas Straube

Kranke Kraftwerke

Eine besondere Gruppe von Erkrankungen umfasst Störungen der Mitochondrien, den Kraftwerken der Zellen, die recht typisch dann auch zu einer Störung von sensorischen Zellen, Muskelzellen und Nervenzellen des Gehirns führen.

Tipp: Wie man Nervenzellen frisch hält

Alles, was das Herzkreislaufsystem stärkt, ist auch gut für Nervenzellen, weil sie so gut durchblutet bleiben: viel Bewegung, normale Blutdruckwerte, geistig rege bleiben und nicht rauchen - sind laut Prof. Straube die wichtigsten Faktoren und:

"Alkohol in hohen Dosierungen führt zu vermehrten Gefäßschäden, in normalen, niedrigen Dosierungen wirkt es jedoch eher Gefäßprotektiv. Möglicherweise wirkt Vitamin B12 und Folsäure auch schützend."

Prof. Andreas Straube


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