Seite 8: Humberto Maturana: Biologie und Erkenntnis

Anhang - Theorie Nervenzellen

Anmerkung des Autors: Dies ist ein Kapitel, was nicht notwendigerweise zum Verständnis von Maturana gelesen werden muß. Es kann allerdings nützlich sein, um sich ein besseres Bild des menschlichen Nervensystems zu machen.

Wie ist das Nervensystem aufgebaut?

Die Grundlage aller psychischen Prozesse liegt in der Nervenzelle. Für das gesamte psychische Geschehen ist ein Netz von mehreren Milliarden solcher Zellen notwendig. Es sind etwa 12 Milliarden, im Kortex (Hirnrinde) allein etwa 9 Milliarden. Der übrige Teil der Zellen zieht entweder von den Sinneszellen aufwärts bis zum Kortex, wo die Botschaft von außen verarbeitet wird, oder vom Verarbeitungszentrum abwärts zu den Muskeln und Drüsen. Das Ganze ist ein ungemein wohlgeordnetes System von Leitungen und Speicherplätzen, das den Gesamtorganismus koordiniert.

Eine Nervenzelle (Ganglienzelle, Neuron) besteht aus drei Teilen:

  • Zellkörper
  • Neurit und
  • Dendriten.

Der Neurit und die Dendriten sind die Ausläufer der Zelle. Jedes Neuron hat einen Neuriten und mehrere Dendriten, die sich wie Äste eines Baumes verzweigen. Bei dieser Verästelung können sich die Fortsätze einer Zelle mit denen anderer Neuronen stark verflechten, es kommt dabei aber zu keiner direkten Verschmelzung.
Der Neurit (Axon) ist die motorische Nervenfaser. Sie kann bis über einen Meter lang sein. Der Neurit ist beim Austritt noch sehr dünn. Im weiteren Verlauf ist er von einer relativ starken fettigen Schicht umgeben, die Markscheide. Die Stärke dieser Markscheide hängt mit der Geschwindigkeit der Erregungsleitung zusammen: je dicker die Markscheide, desto schneller die Erregungsleitung.

Die Markscheide ist in regelmäßigen Abständen unterbrochen. Diese Unterbrechungen nennt man Ranviersche Schnürringe. Die Erregung in den Fasern geschieht nicht kontinuierlich, sondern sprunghaft von Schnürring zu Schnürring. Diesen Vorgang nennt man saltatorische Erregungsleitung. Das Zwischenstück (Internodium) wird durch die Markscheide isoliert. An der Peripherie verästelt sich der Neurit. Kurz davor geht auch die Markscheide verloren.

Am Ende dieser verästelten Fasern kommt es zu Verdickungen, den Endknöpfen. Die Endknöpfe, die man als Sender einer Nervenzelle bezeichnen kann, stehen wiederum mit dem Empfangsorgan anderer Nervenzellen in Verbindung. Die Dendriten sind die zahlreichen kürzeren (fast immer weniger als einen Millimeter) Fortsätze der Nervenzelle und bilden gemeinsam mit dem Zellkörper den Empfänger. Sie stehen mit den Endknöpfen der Neuriten anderer Neuronen in Verbindung. Die Verbindungsstelle von zwei Nervenzellen, in denen der Erregungsfluß von der einen Nervenzelle auf die andere übertragen wird, nennt man Synapsen.

Was sind Rezeptoren?

Die Ganglienzelle dient der Weiterleitung des elektrochemischen Erregungsprozesses, wobei es gleichgültig ist, ob es sich um eine sensorische oder motorische Leitung handelt. Bei sensorischen Einheiten wird der Erregungsstrom zum Zentrum - z.B. den diversen Projektionszentren - geleitet, bei motorischen Einheiten fließt die Erregung zum ausführenden Körperorgan.

Rein sensorische Zellen sind die Sinneszellen (Rezeptoren) in den verschiedenen Sinnesorganen. Sie sind praktisch die Empfangs- und erste Filterstation für von außen auf den Organismus eintreffende Reize. In ihnen wird der Reiz, welcher Modalität er auch immer ist, in einen elektromechanischen Erregungsstrom umgewandelt und zum Zentrum weitergeleitet.

Bei der Umwandlung der verschiedenen Reize dient die Rezeptorzelle als Transformator. Die Reize werden im Rezeptor in elektrische Signale verschlüsselt (codiert), die abhängig von der Stärke des Reizes in verschieden hoher Frequenz auftreten. Die Anzahl der Signale pro Zeiteinheit läßt sich noch durch Einbeziehung von benachbarten Rezeptorzellen verstärken.

Bei der Umwandlung wird zuerst innerhalb des Rezeptors an der Membran ein lokales Potential - das Generatorpotential - ausgelöst, das in seiner Amplitude von der Reizstärke abhängig ist. Übersteigt die Amplitude des Generatorpotentials einen bestimmten Schwellwert, dann kommt es zu der Signalfolge; erreicht sie den Signalwert nicht, so bleibt die Signalfolge aus. Je größer die Reizstärke bzw. die Amplitude des Generatorpotentials ist, desto höher ist die Frequenz der nun folgenden Aktionspotentiale. Die Energie, die zu diesem Umwandlungsprozeß notwendig ist, stammt nicht vom Reiz, sondern kommt direkt aus dem Rezeptor, der dabei ununterbrochen aufgeladen werden muß.

Was sind Effektoren?

Die absteigenden motorischen Zellen führen letztendlich zu den Ausführungsorganen. Prinzipiell gibt es zwei Grundtypen von Effektoren: Drüsen und Muskeln. Drüsen sind dabei für interne, Muskeln für die externe Organisation verantwortlich. Die Funktion von Drüsen liegt dabei in der Sekretion lebensnotwendiger chemischer Substanzen.

Bei der Erregungsübertragung schließt das motorische Neuron nicht direkt an den Muskel an. Die Nervenfaser spaltet sich in mehrere Äste auf und enerviert (entnerven, med.: operativ von einem Nerv befreien) mit jedem Ast eine Muskelfaser. All die von einer einzigen Nervenfaser erregten Muskelfasern bilden eine motorische Einheit. Der Ast der Nervenfaser endet an einer Endplatte, die sich zwischen Nervenfaser und Muskelfaser befindet. Die Endplatte bildet somit eine Synapse zwischen Neuron und Effektor. Beide sind durch einen synaptischen Spalt voneinander getrennt.

Nervenzellen

Die Neuronen haben sich auf die "Informationsübertragung" untereinander mittels langer Fasern spezialisiert, die aus dem Zellkörper herauswachsen. Es gibt nur eine Faser - das Axon (griech.: Achse) -, die Informationen an andere Zellen übermitteln kann. Alle anderen Fasern, die vom Körper der Nervenzelle ausgehen, sind Dendriten (griech.: Baum), die Informationen von den Axonen anderer Nervenzellen entgegennehmen.

Nervenzellen verwenden zwei verschiedene "Sprachen":

1. Nervenimpuls (Aktionspotential)

Dieses Signal entwickelt sich an der Stelle des Axons, an dem es aus dem Zellkörper austritt und pflanzt sich entlang des Axons bis zur Nervenendigung fort. Wenn es die Endungen des Axons erreicht, welche die Synapsen mit anderen Neuronen bilden, erlischt das Aktionspotential. Es hat seine Schuldigkeit getan, denn wenn es an einer Endung eintrifft, löst es einen ganz anderen Prozeß aus: die Informationsübertragung über die Synapse hinweg auf das Zielneuron, das die Information entgegennimmt.

Der Nervenimpuls funktioniert nach dem Alles-oder-nichts-Prinzip. Er entwickelt seine volle Kraft vom Anfang bis zum Ende. Mit Ausnahme der Geschwindigkeit ist er in allen Axonen gleich. Wie schnell er sich im Axon fortpflanzt, hängt von der Größe und anderen Eigenschaften des Axons ab - die Geschwindigkeit kann zwischen 1 und 250 km/h liegen.

2. Synaptische Übertragung

Dieser Prozeß beruht auf der Freisetzung von chemischen .Transmittermolekülen aus Vesikeln in der vorsynaptischen Endung und auf dem Festsetzen dieser Moleküle an den chemischen Rezeptormolekülen in der Membran der Zielzelle. Das Ausmaß der synaptischen Wirkung hängt von vielen Faktoren ab, u.a. von der Zahl der freigesetzten chemischen Moleküle und der Zahl der Synapsen, die zu einem gegebenen Zeitpunkt von einem Neuron aktiviert werden.
Jede Nervenzelle ist wie ein Computer, der zugleich digital (Nervenimpuls) und analog (Synaptische Übertragung) arbeitet. Was für ein Geschöpf wir sind, hängt von der Zahl der Neuronen und ihrer Verknüpfungen ab.

04.04.2017 © seit 03.2006 Sabrina Ulbrich
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