Nervenzelle

Eine Nervenzelle bzw. ein Neuron ist eine spezialisierte Zelle, die für die Reizaufnahme sowie die Weitergabe und Verarbeitung von Nervenimpulsen (Erregungsleitung) zuständig ist.

Die Einteilung von Nervenzellen kann anhand der Beobachtung einzelner Zellen oder anhand der den Nervenzellen zugeordneten Eigenschaften in Zellverbänden getroffen werden (z.B. entsprechend der Leitungsgeschwindigkeit nach Erlanger/Gasser). Bei der einzelnen Nervenzelle werden vor allem deren Morphologie sowie zugehörige Neurotransmitter (z.B. Acetylcholin bei sog. cholinergen Zellen) zur Klassifikation herangezogen.

2.1. ...nach Morphologie

• unipolare Nervenzelle
• bipolare Nervenzelle
• pseudounipolare Nervenzelle
• multipolare Nervenzelle
• apolare Nervenzelle
• anaxonische Nervenzelle

Morphologie der Nervenzellen

2.2. ...nach Funktion

• motorische Nervenzellen: somatomotorisch; vegetativ: viszeromotorisch (sympathisch, parasympathisch)
• sensible Nervenzellen: somatosensibel; vegetativ: viszerosensibel (sympathisch, parasympathisch)
• Interneurone

2.3. ...nach Neurotransmitter

Nach den Neurotransmittern, auf welche die Neuronen bevorzugt reagieren, unterscheidet man u.a.:

• adrenerge Nervenzellen
• cholinerge Nervenzellen
• dopaminerge Nervenzellen
• GABAerge Nervenzellen
• glutaminerge Nervenzellen
• histaminerge Nervenzellen
• purinerge Nervenzellen
• serotonerge Nervenzellen

2.4. ...nach Transkriptom

Nach ihrem Transkriptom, also nach den Genen, die in einer Nervenzelle in mRNA übersetzt werden, lassen sich Nervenzellen weiter in Supercluster, Cluster und Subcluster differenzieren. Diese Unterscheidungen sind zur Zeit (2024) noch Gegenstand der Grundlagenforschung. Erste Ergebnisse zeigen jedoch, dass es Tausende von Formen epigenetisch spezialisierter Neuronen im ZNS gibt, die unterschiedliche Aufgaben erfüllen.^[1]

Im Zentralnervensystem (ZNS) sind Nervenzellen die wesentlichen Bestandteile des Parenchyms von Rückenmark und Gehirn. Im peripheren Nervensystem (PNS) werden Bündel von Tausenden von Nervenfasern mit ihren jeweils umliegenden Hüll- und Versorgungsschichten als Nerven bezeichnet. Die Hirnnerven, welche ihren Ursprung in Strukturen des ZNS finden, sind ebenfalls Teil des PNS.

Von den Rezeptoren in den Sinnesorganen zum ZNS ziehende Fasern werden afferent genannt, vom ZNS zu den Effektoren (z.B. Muskeln, Drüsen) laufende Nervenfasern nennt man efferent. Dabei können efferente und afferente Fasern einander angelagert sein und einen gemeinsamen Verlauf nehmen. Innerhalb des ZNS steht "afferent" für zuleitend, "efferent" für ableitend.

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Zum Inhalt

An der Nervenzelle lassen sich verschiedene Abschnitte differenzieren:

• Die Dendriten sind feinste plasmatische Verästelungen des Zellkörpers, die über Synapsen den Kontakt zu Tausenden anderer Nervenzellen herstellen und von ihnen Erregungen empfangen.
• Als Soma oder Perikaryon bezeichnet man den Zellkörper einer Nervenzelle, den plasmatischen Bereich um den Zellkern, ohne Dendriten und Axon.
• Das Axon (auch Neurit genannt) ist ein langer Fortsatz der Nervenzelle, welcher der Weiterleitung der Nervenimpulse dient. Die Aktionspotenziale werden über das Axon zu anderen Nervenzellen oder Muskelzellen fortgeleitet. Im Inneren des Axons befindet sich das Axoplasma, das mehr als 90 % des Zytoplasmas der Nervenzelle ausmacht.
• Der Axonhügel am Übergang vom Soma in das Axon erzeugt bei Überschreiten der Depolarisationsschwelle eine Folge von Aktionspotenzialen.
• Das synaptische Endknöpfchen am Ende des Axons überträgt das einlaufende Signal durch chemische Erregungsübertragung mithilfe von Neurotransmittern auf die Dendriten der nachgeschalteten Zelle.

Wie andere Zellen verfügen Nervenzellen über ein ausgedehntes Zytoskelett. Neurofibrillen sorgen für die Formkonsistenz der Zelle, Mikrotubuli spielen eine wichtige Rolle für den axonalen Transport (s.u.).

3D-Darstellung eines Neurons

Einige Nervenzellen tragen aufgrund ihrer spezifischen Morphologie, Lokalisation oder Funktion eigene Namen, z.B.:

• Vorderhornzellen
• Pyramidenzellen
• Purkinje-Zellen
• Renshaw-Zellen
• Betz-Zellen
• Lugaro-Zellen
• Korbzellen
• Rosehip-Zellen
• Büschelzellen

6.1. Erregungsleitung

Die über Nervenzellen weitergeleiteten Informationen werden durch Änderungen des elektrischen Potenzials der Zellmembran codiert. Dieser Mechanismus ist die Grundlage der Erregungsleitung. Durch das Öffnen von Ionenkanälen in der Zellmembran können Ionen ein- oder ausströmen und so die Ladung der Zelle ändern. Diese Ladungsänderung wird passiv oder durch Aktionspotenziale weitergeleitet und an den Synapsen auf andere Nervenzellen übertragen.

Über Synapsen eingehende erregende oder hemmende Signale werden von der Nervenzelle prozessiert. Nahezu gleichzeitig einlaufende erregende Reize addieren sich dabei in ihrer Wirkung und führen dazu, dass sich am Axonhügel ein Summenpotenzial aufbaut. Erreicht das Summenpotenzial am Axonhügel das Schwellenpotenzial der Nervenzelle, wird als Reaktion ein Aktionspotenzial entlang des Axons ausgelöst.

6.2. Axonaler Transport

Stoffbewegungen innerhalb der teilweise sehr langen Axone werden durch spezielle zelluläre Abläufe ermöglicht, die man unter der Bezeichnung "axonaler Transport" zusammenfasst.

Neurotransmitter sind spezialisierte Botenstoffe der Nervenzelle. Sie haben chemisch sehr unterschiedliche Strukturen, ihre Gemeinsamkeit ist jedoch die Erregungsübertragung auf ein anderes Neuron. Sie findet an chemischen Synapsen statt. Neurotransmitter werden präsynaptisch ausgeschüttet und treten in den synaptischen Spalt zwischen den Nervenzellen ein. Postsynaptisch werden sie von Rezeptoren auf der Zellmembran erkannt und reversibel an diese gebunden.

Die Bindung führt zu einer temporären Öffnung von Ionenkanälen in der Membran, die Ionenströme und damit eine Änderung des Membranpotentials auslöst. Dabei kann ein erregendes (EPSP) oder hemmendes (IPSP) postsynaptisches Potential ausgelöst werden.

Dieses Prinzip der Erregungsübertragung gilt nicht nur für Verbindungen zwischen Nervenzellen, sondern auch für neuromuskulären Synapsen. Hier werden die Impulse erregter Nervenzellen mittels Acetylcholin (ACh) an motorischen Endplatten auf Muskelfasern übertragen.

• Der Bau eines Neurons

• human nerve cell by www.sciepro.com; CC BY-ND 4.0 DE
• Bildquelle Podcast: © canacrtrk / Pexels