Verarbeitung der Signale in der Nervenzelle
Wird man in der Prüfung nach Aufbau und Funktion der Nervenzelle
gefragt, wird man grundsätzlich auch nach der Verarbeitung der Signale gefragt.
Die Signale der Nervenzelle sind frequenzmoduliert (FM).
Ausnahme: Signale von Sinneszellen sind amplitudenmoduliert (AM).
Nachdem die Signale über die Synapsen in die
Dendriten (Fortsätze der Nervenzelle) gelangt sind, findet dort
eine Signalverarbeitung (Verrechnung) statt.
Die Eingangssignale werden auffsummiert. Wird dabei der
Schwellwert überschritten, so wird am Axonhügel
ein Aktionspotential ausgelöst, sonst nicht ("Alles oder Nichts Prinzip").
Man spricht dabei auch von zeitlicher und räumlicher Summierung:
Die Nervenzellen sind untereinander vernetzt.
Allerdings kommen die Signale nicht zeitgleich an den Dendriten an.
Beim Aufbau des Aktionspotentials spielen spannungsgesteuerte Ionenkanäe
die entscheidende Rolle. Sie öffnen, wenn eine bestimmte Schwellspannung erreicht
wird. Durch die Öffnung dieser Natrium-Ionenkanäle strömen Natrium-Ionen
in das Zellinnere, wodurch die Membranspannung weiter in Richtung positiver Werte
verschoben wird. Man spricht hier auch von Depolarisation.
Dies bewirkt die Öffnung weiterer Natrium-Ionenkanäle (Lawinen-Effekt).
Falls die Membranspannung noch negativere Werte, als das Ruhepotential
erreicht, spricht man auch von Hyperpolarisation.
Merke:
- Aufbau des Ruhepotentials durch Kalium-Ionen
- Aufbau des Aktionspotentioal durch Natrium-Ionen
Man sollte ebenfalls den zeitlichen Verlauf des Aktionspotentials
skizzieren können, was aber für einen Informatik-Studenten
kein Problem sein sollte:
Das Aktionspotential dauert etwa 1-2ms an, dannach fällt die
Membranspannung wieder auf den Wert des Ruhepotentials ab.
Der Knick beim Anstieg der Spannung beruht darauf, daß
zunächst nur wenige Natrium-Ionenkanäle offen sind
und später in Folge der Depolarisierung weitere Natrium-Ionenkanäle
öffnen. Nach Auslösen des Aktionspotentials bleibt die Nervenzelle
für kurze Zeit unerregbar (Refraktärperiode).
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