18 1.3 Die Ausbreitung von Signalen Signale pflanzen sich entlang des Axons fort Was hat das zuvor beschriebene Aktionspotenzial mit der Übertragung von Signalen zu tun? Dies lässt sich gut mit folgendem Vergleich veranschaulichen: Stellt man Dominosteine im richtigen Abstand auf, so fallen nach dem Umstoßen des ersten Steins alle nacheinander um, egal wie lang die Reihe ist. In ähnlicher Weise werden Aktionspotenziale durch das Axon ohne Abschwächung weitergeleitet. Jedes Aktionspotenzial führt zu einer Spannungsänderung am benachbarten Membranbereich – dadurch wird hier ebenfalls ein Aktionspotenzial ausgelöst. Dieses aktiviert den Bereich daneben usw. (kAbb. 11). Warum läuft die Erregung aber nur in eine Richtung? Ein Aktionspotenzial erregt alle Kanalproteine in seiner Umgebung, auch die, von denen das Signal kam. Das hat mit der Refraktärzeit zu tun: Dort, wo zuvor ein Aktionspotenzial ausgelöst wurde, sind die Kanäle noch nicht wieder erregbar. Das Signal kann also nur die Kanäle aktivieren, die „vor“ ihm liegen, nicht die „hinter“ ihm. Daher läuft das Signal wie die Dominosteine nur in eine Richtung, vom Ausgangspunkt (dem Zellkörper) über das Axon zur nachgeschalteten Zelle – in Abbildung 11 von links nach rechts. Jedes Aktionspotenzial aktiviert die benachbarten Kanäle und löst so neue Aktionspotenziale aus Kompartimentierung Die Ausbreitung der Erregung entlang des Axons ist eine Folge der Zellstruktur. Die Zellmembran ermöglicht eine unterschiedliche Ionenverteilung und somit den Aufbau eines Spannungsgradienten. Die spezielle Struktur eines Neurons ermöglicht es, dass Signale verlustfrei übertragen werden und Signale nur „vorwärts“ laufen und nicht „umkehren“. Na+ Na+ Na+ K+ K+-Kanal Na+-Kanal K+ t = 0 t = 1 t = 2 Axon Aktionspotenzial Aktionspotenzial Aktionspotenzial Das Aktionspotenzial breitet sich weiter in einer Richtung aus, da die vorangegangenen Abschnitte der Membran noch refraktär sind. Die K+-Kanäle schließen sich wieder. Nach dem Ende der Refraktärzeit sind die Na+- Kanäle geschlossen und wieder aktivierbar. Am Axonhügel wird der Schwellenwert erreicht. Ein Na+-Strom breitet sich aus und öffnet spannungsgesteuerte Na+-Kanäle in der Nachbarschaft. Hier wird die Membran depolarisiert, aber noch unter dem Schwellenwert. Die Na+-Kanäle schließen nach 1 ms ihre Inaktivierungstore und werden refraktär. Spannungsgesteuerte K+-Kanäle öffnen sich, die Membran wird repolarisiert. Hier wiederholen sich und . Das Aktionspotenzial wird stetig erneuert. Spannungsgesteuerte Na+-Kanäle öffnen sich; ein Aktionspotenzial entsteht. Die Membran ist vorübergehend innen positiv. Abb.11: Weiterleitung der Erregung am Axon. Ein Aktionspotenzial am Axon erregt benachbarte Kanäle, die ihrerseits ein Aktionspotenzial auslösen usw. So „läuft“ die Erregung entlang des Axons, hier von links nach rechts. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
RkJQdWJsaXNoZXIy ODE3MDE=