NEUROBIOLOGIE

C Y TO L O G I E
V E R H A LT E N
HORMONE
Das Nervensystem bildet zusammen mit den Sinnesorganen und den Muskeln ein schnelles informationsverarbeitendes System. Durch den Besitz eines Nervensystems
unterscheidet sich der größte Teil der Tiere von den
Pflanzen. Unter den vielzelligen Tieren fehlt es nur bei
den Schwämmen. Man kann sagen, dass das Nervensystem das Organsystem ist, das einen vielzelligen Organismus erst zum »typischen« Tier macht.
Das Nervensystem enthält Nervenzellen und Gliazellen. Die Nervenzellen oder Neurone sind für die Aufnahme, Weiterleitung und Verarbeitung von Informationen
zuständig. Die Gliazellen bilden eine Isolationsschicht
um Nervenzellen, sorgen für eine gleich bleibende Zusammensetzung der Zwischenzellflüssigkeit, dienen als
mechanische Stützelemente und übernehmen zahlreiche
weitere Aufgaben, z. B. während der Entwicklung des
Nervensystems.
Das Gehirn des Menschen besitzt etwa 100 Milliarden
Nervenzellen und 10- bis 50-mal so viele Gliazellen.
Zusammen bilden sie das mit Abstand komplexeste Organsystem des Menschen. Aufgabe der Neurobiologie ist
es, den Aufbau und die Arbeitsweise der verschiedenen
Nervensysteme im Tierreich zu verstehen und herauszufinden, wie beispielsweise das Gehirn Lernvorgänge steuert, Erinnerungen abruft oder Gefühle erzeugt.
ENTWIC KLU NGSB IOLOGI E
EVOLUTION
1 Bau und Funktion von Nervenzellen
1.1 Bau einer typischen Nervenzelle
Nervenzellen können sehr unterschiedlich aussehen
(Abb. 196.1). Bei den meisten Nervenzellen kann man drei
Bereiche unterscheiden: Der Zellkörper enthält den Zellkern und wichtige Organellen. Er sorgt vor allem für den
Stoffwechsel und für die Synthese der von der Zelle
benötigten Makromoleküle. Die Dendriten sind kurze,
meist stark verästelte Fortsätze. Über sie empfängt das
Neuron Informationen. Das Axon ist ein langer, verzweigter oder unverzweigter Fortsatz, der Informationen
aktiv über große Entfernungen weiterleitet und an seinem Ende an andere Zellen übermittelt.
Der Aufbau eines Neurons lässt sich am Beispiel einer
motorischen Nervenzelle des Rückenmarks (a-Motoneuron) beschreiben (Abb. 197.2 und 197.3). Sie steuert die
Kontraktion von Skelettmuskeln. Der Durchmesser des
Zellkörpers eines a-Motoneurons beträgt bis zu
0,25 mm. Das Axon kann sehr lang sein, beim Menschen
über 1 m, z. B. vom Rückenmark zum Fuß. Die Axone im
peripheren Teil des Nervensystems (s. 5.2.3) sind bei Wirbeltieren oft von bestimmten Gliazellen, den Schwann-
Abb. 197.2: Isolierte motorische Nervenzelle aus dem
Rückenmark des Rindes (Vergrößerung 200fach) aus einem
mit Methylenblau gefärbten Quetschpräparat.
Dendrit
Zellkern
Kern der
Schwannschen
Zelle
Axon
Plasmareste
Axon
Axon
Dendriten
Axone
zweier
anderer
Nervenzellen
Zellkörper
Markscheide
um Axon
Axon
IMMU N B IOLOGI E
GENETIK
N E U R O B I O LO G I E
schen Zellen, umgeben. Solche Wirbeltieraxone sind von
vielen hintereinander liegenden Schwannschen Zellen
umhüllt. Diese wickeln sich während der Embryonalzeit mehrmals um die Axone, sodass eine Hülle von
lamellenartigem Aufbau entsteht. Man bezeichnet diese als Myelinscheide oder Schwannsche Scheide (Abb. 197.1
und 197.3).
An den Stellen, wo zwei Schwannsche Zellen zusammentreffen, liegt die Axonmembran über eine kurze
Strecke frei. Diese freien Abschnitte tragen nach ihrem
Entdecker die Bezeichnung Ranviersche Schnürringe,
weil sie im Lichtmikroskop als Einschnürungen der Myelinscheide erkennbar sind. Myelinscheiden gibt es nur
bei Wirbeltieren und auch dort nur bei etwa der Hälfte
aller Axone. Im Zentralnervensystem (s. 5.2) werden die
Myelinscheiden von einer anderen Art Gliazellen gebildet.
Ein Bündel parallel laufender Axone bezeichnet man
als Nerv. Die zahlreichen Berührungsstellen zwischen zusammengeschalteten Nervenzellen sowie zwischen Nervenzellen und Muskelfasern oder Drüsenzellen heißen
Synapsen. Sie übertragen Informationen von einer Zelle
auf die andere. Eine einzelne Nervenzelle kann bis zu
150 000 Synapsen aufweisen.
Dendriten
Dendriten
Entwicklung der
Markscheide
während der
Embryonalzeit: die
Schwannsche
Zelle umwickelt
das Axon
Synapse
Markscheide
Ranvierscher
Schnürring
Zellkörper
Dendriten
Zellkörper
a)
Axon
Zellkörper
Synapse
Muskelfasern
b)
Axon
Axon
Axon
c)
d)
Abb. 196.1: Verschieden gebaute Nervenzellen. a) Gefärbte Nervenzelle im Gehirn der Maus; b) und c) Nervenzellen mit wenigen Dendriten; d) Nervenzelle mit vielen, stark verzweigten Dendriten, die die Aufnahme von Informationen von zahlreichen
Nervenzellen ermöglichen (b bis d schematisch).
196
motorische Endplatte
Zellkörper
Abb. 197.1: Teil eines Querschnitts durch einen Nerv mit drei
Axonen mit Myelinscheide. Am mittleren Axon erkennt man
sowohl im Inneren als auch im Äußeren Plasmareste der
Schwannschen Zelle, welche die Myelinscheide hervorgebracht hat. Links unten ist ein Axon ohne Myelinscheide zu
sehen, das in eine Schwannsche Zelle eingesenkt ist.
Abb. 197.3: Motoneuron des Rückenmarks, schematisch. Der
Durchmesser des Axons beträgt 5 bis 20 mm. Die roten Pfeile
zeigen die Richtung des Erregungsflusses an. Aus dem Axon
ist in der Mitte ein etwa 70 cm langes Stück herausgeschnitten. Bei dem gewählten Maßstab (1 : 60) wären das etwa
40 m.
197
N EU ROBIOLOGI E
N EU ROBIOLOGI E
S TO F F W E C H S E L + E N E R G I E H A U S H A LT
Ö KO LO G I E
Bau und Funktion von Nervenzellen