Ein einfacher Leitfaden zur Neuronenanatomie mit Diagrammen

Teile eines Neurons

Neuronen variieren in Größe, Form und Struktur in Abhängigkeit von ihrer Rolle und ihrem Standort. Fast alle Neuronen haben jedoch drei wesentliche Teile: einen Zellkörper, ein Axon und Dendriten.

Zellkörper

Der Zellkörper, auch Soma genannt, ist der Kernabschnitt des Neurons. Der Zellkörper enthält genetische Informationen, hält die Struktur des Neurons aufrecht und liefert Energie, um Aktivitäten voranzutreiben.

Wie andere Zellkörper enthält das Soma eines Neurons einen Zellkern und spezialisierte Organellen. Es ist von einer Membran umgeben, die es schützt und es ihm ermöglicht, mit seiner unmittelbaren Umgebung zu interagieren.

Axon

Ein Axon ist eine lange, schwanzartige Struktur. Es verbindet sich mit dem Zellkörper an einer spezialisierten Verbindungsstelle, die als Axonhügel bezeichnet wird. Viele Axone sind mit einer Fettsubstanz namens Myelin isoliert. Myelin hilft den Axonen, ein elektrisches Signal zu leiten.

Neuronen haben normalerweise ein Hauptaxon.

Dendriten

Dendriten sind faserige Wurzeln, die sich vom Zellkörper verzweigen. Wie Antennen empfangen und verarbeiten Dendriten Signale von den Axonen anderer Neuronen. Neuronen können mehr als einen Satz von Dendriten haben, die als Dendritenbäume bekannt sind.

Wie viele sie haben, hängt im Allgemeinen von ihrer Rolle ab. Zum Beispiel sind Purkinje-Zellen eine spezielle Art von Neuron, die in einem Teil des Gehirns, dem Kleinhirn, vorkommt. Diese Zellen haben hochentwickelte dendritische Bäume, die es ihnen ermöglichen, Tausende von Signalen zu empfangen.

Arten von Neuronen

Neuronen unterscheiden sich in Struktur, Funktion und genetischer Ausstattung. Angesichts der schieren Anzahl von Neuronen gibt es Tausende verschiedener Arten, ähnlich wie es Tausende von Arten lebender Organismen auf der Erde gibt.

Es gibt jedoch fünf Hauptneuronenformen. Jedes kombiniert mehrere Elemente der grundlegenden Neuronenform.

• Multipolare Neuronen. Diese Neuronen haben ein einzelnes Axon und symmetrische Dendriten, die sich davon erstrecken. Dies ist die häufigste Form von Neuronen im zentralen Nervensystem.
• Unipolare Neuronen. Diese Neuronen, die normalerweise nur bei Wirbellosen vorkommen, haben ein einziges Axon.
• Bipolare Neuronen. Bipolare Neuronen haben zwei Verlängerungen, die sich vom Zellkörper aus erstrecken. Am Ende einer Seite befindet sich das Axon und auf der anderen Seite befinden sich die Dendriten. Diese Arten von Neuronen befinden sich hauptsächlich in der Netzhaut des Auges. Sie sind aber auch in Teilen des Nervensystems zu finden, die die Funktion von Nase und Ohr unterstützen.
• Pyramidale Neuronen. Diese Neuronen haben ein Axon, aber mehrere Dendriten, um eine Pyramidenform zu bilden. Dies sind die größten Neuronenzellen und befinden sich hauptsächlich im Kortex. Der Kortex ist der Teil des Gehirns, der für bewusste Gedanken verantwortlich ist.
• Purkinje-Neuronen. Purkinje-Neuronen haben mehrere Dendriten, die sich vom Zellkörper aus auffächern. Diese Neuronen sind hemmende Neuronen, was bedeutet, dass sie Neurotransmitter freisetzen, die andere Neuronen davon abhalten, zu feuern.

In Bezug auf die Funktion klassifizieren Wissenschaftler Neuronen in drei große Typen: sensorische, motorische und Interneurone.

Sensorischen Neuronen

Sensorische Neuronen helfen Ihnen:

• schmecken
• Geruch
• hören
• sehen
• spüre Dinge um dich herum

Sensorische Neuronen werden durch physikalische und chemische Einflüsse aus Ihrer Umgebung ausgelöst. Schall, Berührung, Wärme und Licht sind physikalische Inputs. Geruch und Geschmack sind chemische Inputs.

Wenn Sie beispielsweise auf heißen Sand treten, werden sensorische Neuronen in den Fußsohlen aktiviert. Diese Neuronen senden eine Nachricht an Ihr Gehirn, die Sie auf die Hitze aufmerksam macht.

Motorische Neuronen

Motoneuronen spielen eine Rolle bei Bewegungen, einschließlich willkürlicher und unwillkürlicher Bewegungen. Diese Neuronen ermöglichen es dem Gehirn und dem Rückenmark, mit Muskeln, Organen und Drüsen im ganzen Körper zu kommunizieren.

Es gibt zwei Arten von Motoneuronen: untere und obere. Untere Motoneuronen übertragen Signale vom Rückenmark zu den glatten Muskeln und den Skelettmuskeln. Obere Motoneuronen übertragen Signale zwischen Ihrem Gehirn und Ihrem Rückenmark.

Wenn Sie zum Beispiel essen, senden untere Motoneuronen in Ihrem Rückenmark Signale an die glatten Muskeln in Ihrer Speiseröhre, Ihrem Magen und Ihrem Darm. Diese Muskeln ziehen sich zusammen, wodurch sich die Nahrung durch Ihren Verdauungstrakt bewegen kann.

Interneuronen

Interneurone sind neurale Vermittler, die sich in Ihrem Gehirn und Rückenmark befinden. Sie sind die häufigste Art von Neuronen. Sie leiten Signale von sensorischen Neuronen und anderen Interneuronen an Motoneuronen und andere Interneuronen weiter. Oft bilden sie komplexe Schaltkreise, die Ihnen helfen, auf äußere Reize zu reagieren.

Wenn Sie zum Beispiel etwas Scharfes wie einen Kaktus berühren, senden sensorische Neuronen in Ihren Fingerspitzen ein Signal an Interneuronen in Ihrem Rückenmark. Einige Interneurone leiten das Signal an Motoneuronen in Ihrer Hand weiter, wodurch Sie Ihre Hand wegbewegen können. Andere Interneurone senden ein Signal an das Schmerzzentrum in Ihrem Gehirn, und Sie empfinden Schmerzen.

Wie funktionieren Neuronen?

Neuronen senden Signale mit Aktionspotentialen. Ein Aktionspotential ist eine Verschiebung der potentiellen elektrischen Energie des Neurons, die durch den Fluss geladener Teilchen in die und aus der Membran des Neurons verursacht wird. Wenn ein Aktionspotential erzeugt wird, wird es entlang des Axons zu einem präsynaptischen Ende getragen.

Aktionspotentiale können sowohl chemische als auch elektrische Synapsen auslösen. Synapsen sind Orte, an denen Neuronen diese elektrischen und chemischen Nachrichten untereinander weitergeben können. Synapsen bestehen aus einem präsynaptischen Ende, einem synaptischen Spalt und einem postsynaptischen Ende.

Chemische Synapsen

In einer chemischen Synapse setzt das Neuron chemische Botenstoffe frei, die Neurotransmitter genannt werden. Diese Moleküle durchqueren den synaptischen Spalt und binden an Rezeptoren im postsynaptischen Ende eines Dendriten.

Neurotransmitter können eine Reaktion im postsynaptischen Neuron auslösen, wodurch dieses ein eigenes Aktionspotential erzeugt. Alternativ können sie die Aktivität im postsynaptischen Neuron verhindern. In diesem Fall erzeugt das postsynaptische Neuron kein Aktionspotential.

Elektrische Synapsen

Elektrische Synapsen können nur anregen. Diese Synapsen entstehen, wenn zwei Neuronen durch eine Gap Junction verbunden sind. Diese Lücke ist viel kleiner als eine chemische Synapse und besteht aus Ionenkanälen, die helfen, ein positives elektrisches Signal zu übertragen.

Aufgrund der Art und Weise, wie diese Signale übertragen werden, bewegen sich Signale viel schneller über elektrische Synapsen als über chemische Synapsen. Diese Signale können jedoch von einem Neuron zum nächsten abnehmen. Dies macht sie bei der Übertragung wiederholter Signale weniger effektiv.

Neuere Forschung

Während die Forschung unser Verständnis von Neuronen im letzten Jahrhundert vorangebracht hat, gibt es immer noch vieles, was wir nicht verstehen.

Zum Beispiel glaubten Forscher bis vor kurzem, dass die Bildung von Neuronen bei Erwachsenen in einer Gehirnregion namens Hippocampus stattfand. Der Hippocampus ist am Gedächtnis und Lernen beteiligt.

Aber ein Studie 2018 fanden heraus, dass die Produktion von Neuronen im Hippocampus nach der Geburt tatsächlich abnimmt. Das bedeutet, dass dort bis zum Erwachsenenalter so gut wie keine neuen Nervenzellen entstehen.

Experten betrachteten diese Entdeckung als Rückschlag im Hinblick auf die Nutzung der Neurogenese zur Behandlung von Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson. Diese Zustände sind sowohl das Ergebnis von Neuronenschäden als auch von deren Tod.

Es besteht jedoch noch Hoffnung, dass neurale Stammzellen zur Herstellung neuer Neuronen verwendet werden können. Neurale Stammzellen können demnach neue Neuronen produzieren Nationales Institut für neurologische Erkrankungen und Schlaganfälle. Forscher versuchen jedoch immer noch herauszufinden, wie diese Stammzellen am besten verwendet werden können, um bestimmte Arten von Neuronen im Labor zu produzieren.

Wenn dies möglich ist, könnten diese Nervenzellen geschaffen werden, um diejenigen zu ersetzen, die durch Alter, Schäden und Krankheiten verloren gehen.

Laufende klinische Studien

Derzeit laufen viele klinische Studien, um die Verwendung neu geschaffener Nervenzellen zu testen. Dieser richtet sich beispielsweise an Personen, die einen ischämischen Schlaganfall erlitten haben.

Auch ein Studie 2019 verwendeten fluoreszierende Sonden, um die Echtzeitaktivität in den Nervenzellen von Mäusen zu beobachten. Diese Technologie könnte verwendet werden, um die Gehirnaktivität abzubilden, die Probleme aufzudecken, die zu neurologischen Störungen führen, und das Gebiet der künstlichen Intelligenz voranzutreiben.

Zellen des Nervensystems werden Neuronen genannt. Sie haben drei verschiedene Teile, darunter einen Zellkörper, ein Axon und Dendriten. Diese Teile helfen ihnen, chemische und elektrische Signale zu senden und zu empfangen.

Obwohl es Milliarden von Neuronen und Tausende von Neuronenarten gibt, können sie basierend auf ihrer Funktion in drei grundlegende Gruppen eingeteilt werden. Dies sind motorische Neuronen, sensorische Neuronen und Interneuronen.

Es gibt noch vieles, was wir über Neuronen und die Rolle, die sie bei der Entwicklung bestimmter Gehirnerkrankungen spielen, nicht wissen. Aber viele Forschungsprojekte und klinische Studien sind im Gange, um diese Antworten zu finden.