Neuronen: Was sie sind und wie sie funktionieren

· 30. Dezember 2018

Neuronen sind die grundlegende Funktionseinheit unseres Nervensystems. Wie Neuronen mit ihren „Kollegen“ arbeiten und interagieren, bestimmt unsere Verhaltensweisen und Wahrnehmungen. Diese kleinen Nervenzellen bilden den biologischen Teil unserer Psychologie. Sie sind die Basis für all unsere Emotionen und Gedanken.

Zunächst wollen wir hervorheben, dass alle Neuronen über die gleichen genetischen Informationen verfügen wie die übrigen Zellen unseres Körpers. Die Struktur der Neuronen umfasst die gleichen Grundelemente wie dir aller anderen Zellen, also Membran, Kern, Organellen usw. Im Vergleich zu anderen Zellen sind Neuronen aber insofern besondere Zellen, als dass sie einen sehr wichtigen Platz in unserem Nervensystem einnehmen. Dadurch können sie grundlegende Prozesse wie das Empfangen, Verarbeiten und Senden von Informationen ausführen.

Um zu verstehen, was ein Neuron ist, müssen wir über seine Struktur und Funktionen sprechen. Beide Aspekte zu verstehen, soll helfen, zu begreifen, warum sie sich so gruppieren und wie Informationen in unserem Gehirn verarbeitet werden. Deswegen geht es nun um die Struktur von Neuronen und um Synapsen.

Bildliche Darstellung eines neuronalen Netzwerks

Die Struktur eines Neurons

Obwohl es viele Neuronentypen gibt, die unterschiedliche Strukturen haben, haben all diese Typen auch Gemeinsamkeiten. Die Basisstruktur umfasst drei grundlegenden Teile: das Soma, die Dendriten und das Axon. Diese Elemente helfen den Neuronen, ihre Rolle als Konnektoren und Informationsmanager zu erfüllen.

Bevor wir diese drei Elemente näher erklären, wollen wir auch kurz auf die Membran eines Neurons eingehen. Diese ist nämlich nicht so durchlässig wie die anderen Zellen in unserem Körper. Tatsächlich ist es genau diese Eigenschaft, die es Neuronen ermöglicht, auf die Reize um sie herum zu reagieren. Deshalb kann der in einem Neuron erzeugte elektrische Impuls in andere Zellen oder Gewebe weitergeleitet werden.

Basisstruktur eines Neurons

  • Der zentrale Teil eines Neurons ist das Soma, der Zellkörper. Hier findet die gesamte Stoffwechselaktivität statt. Im Soma befindet sich der Zellkern wie auch andere Mikrostrukturen und Zellorganellen, die die Neuronen am Leben halten.
  • Die Dendriten sind fein verästelte Nervenzellfortsätze, die aus dem Soma austreten und das Neuron wie einen Baum aussehen lassen. Über die Dendriten findet der Informationsempfang statt. Dendritenbäume verfügen über Verknüpfungen zu den Axonen anderer Neurone, sodass mit ihnen kommuniziert werden kann. Es sei erwähnt, dass Kommunikation nicht nur von Axon zu Dendrit stattfinden kann, sondern auch von Axon zu Axon oder von Axon zu Soma.
  • Das Axon tritt ebenfalls aus dem Soma aus, genauer gesagt aus einem breiteren Teil der Zelle, den wir als „Axonhügel“ bezeichnen. Es leitet die Informationen, die das Neuron zuvor aufgenommen hat, an andere Zellen weiter. Ganz am Ende eines Axons befinden sich die Endknöpfchen bzw. Axionterminale. Sie verbinden sich mit anderen Nervenzellen.
Futuristisches Bild, das Neuronen als auch eine Aufnahme des menschlichen Gehirns zeigt

Synapsen und neuronale Kommunikation

Wenn wir erst einmal die Struktur der Neuronen verstanden haben, können wir auch einfacher verstehen, wie diese Zellen miteinander kommunizieren. Diese Aufgabe kommt den Synapsen zu. Die Kommunikation geschieht normalerweise über eine Axon-Dendriten-Verbindung, aber wie bereits erwähnt, kann sie auch auf andere Weise geschehen.

Neuronen sind entweder über elektrische Synapsen verbunden oder über chemische Synapsen. Während es insbesondere in der Muskulatur elektrische Synapsen gibt, sind die meisten Synapsen im zentralen Nervensystem eines Säugetiers chemischer Art.

Proteine, die wir Connexine nennen, übernehmen den direkten Austausch von Molekülen in elektrischen Synapsen. Sie bilden Connexone und ermöglichen über Kanäle die Übertragung des Membranpotenzials. Der Vorteil  der elektrischen Synapsen ist, dass sie Informationen viel schneller übermitteln als chemische Synapsen. Auf der anderen Seite ist die Qualität und Kapazität der Informationen aber geringer.

In chemischen Synapsen wirken Substanzen, die wir Neurotransmitter oder Neuromodulatoren nennen. Der Teil des Neurons, der diese Substanzen speichert, ist das Axonterminal. Dort werden die Neurotransmitter „gelagert“, bis die Anweisung erfolgt, diese in den Zwischenraum zweier Neurone freizusetzen. In der Folge können Neurotransmitter und Neuromodulatoren an bestimmte Rezeptoren binden, die die neuronale Aktivität regulieren. Wir verfügen über eine große Vielfalt an Neurotransmittern, und jeder von ihnen arbeitet anders und hat einen anderen Effekt.

Ein gründliches Studium der Neuronenstrukturen und Synapsen kann helfen, diese Prozesse besser zu verstehen. Dank ausgiebiger Forschung gelingt es Wissenschaftlern, die neuronalen Mechanismen des Lernens, der Wahrnehmung und der Emotionen immer besser zu entschlüsseln.