Nervenleitgeschwindigkeit

Die Nervenleitgeschwindigkeit der verschiedenen Typen von Nervenfasern ist unterschiedlich ausgeprägt. Dicke und myelinisierte Axone leiten den elektrischen Impuls schneller als dünne, unmyelinisierte Fasern. Die Leitgeschwindigkeiten typischer menschlicher Nervenfasern liegen in einem Bereich von ca. 1 bis 100 m/s.

Die Nervenleitgeschwindigkeit von peripheren Nervenfasern lässt sich klinisch mithilfe der Elektroneurografie bestimmen. Dabei wird der Nerv künstlich stimuliert und an zwei getrennten Messpunkten die elektrische Reaktion abgeleitet. Die Nervenleitgeschwindigkeit entspricht dann dem Quotienten aus der räumlichen Distanz der beiden Messorte und der zwischen ihnen auftretenden zeitlichen Verzögerung (Latenzzeit).

Die Einteilung erfolgt nach Lloyd und Hunt (in römischen Ziffern), sowie Erlanger und Gasser, wobei die Bezeichnungen nach Lloyd und Hunt häufig nur für afferente Leitungsbahnen verwendet werden. In der Literatur finden sich daher teilweise unterschiedliche Bezeichnungen für ein und denselben Typ Nerv.

Die passive Nervenleitgeschwindigkeit lässt sich folgendermaßen berechnen:

$${\displaystyle {\text{Nervenleitgeschwindigkeit}}\approx {\frac {2\times \lambda }{\tau }}}$$

Dabei steht λ für die Membranlängskonstante und τ für die Membranzeitkonstante.

siehe auch: Kabel-Theorie

Herleitung

Die Membranlängskonstante λ gibt die Länge an, bei der die Membranspannung auf 1/e (≈ 37 %) abgefallen ist. Sie setzt sich aus dem Radius r des Axons, dem Membranwiderstand R_m und dem intrazellulären Widerstand R_i zusammen. Durch Experimente an einem biologischen Kabel lässt sich folgende Formel ableiten:

$${\displaystyle \lambda ={\sqrt {\frac {r\times R_{m}}{2\times R_{i}}}}}$$

Die Membranzeitkonstante τ gibt die Zeit an, in der die Membranspannung auf den Bruchteil 1/e (≈ 37 %) abgefallen ist. Sie setzt sich aus dem Membranwiderstand R_m und der Membrankapazität C_m zusammen.

In einem vereinfachten Modell würde sich die Membranzeitkonstante folgendermaßen berechnen:

$${\displaystyle \tau =R_{m}\times C_{m}}$$

Die Membrankapazität C_m lässt sich messen und ist proportional zur Membranfläche.

Die Nervenleitgeschwindigkeiten der einzelnen Fasergruppen sind experimentell ermittelte Approximativwerte. Sie wurden ursprünglich bei Katzen ermittelt. Die entsprechenden Geschwindigkeiten beim Menschen können davon abweichen. Sie sollen etwa um 25 % niedriger liegen.

• Physiologie; Pape, Kurtz, Silbernagl; Georg Thieme Verlag Stuttgart, 7. Auflage
• Schmidt, R. F., Lang, F. & Heckmann, M. Physiologie des Menschen. Springer Publishing, 2010
• Brandes et al. Physiologie des Menschen. Springer Link. 32. Auflage. S. 72-75. 2019