Physiologie Mensch

Nerven, Erregung und Erregungsleitung

Als Erregung  (Exzitation) wird die charakteristische Reaktion erregbarer Systeme bezeichnet, bei bestimmten Veränderungen – äußerer oder innerer Reiz – oberhalb einer gewissen Schwelle selbsttätig mit kennzeichnenden Mustern. Die Erregungsleitung beschreibt die Weiterleitung einer Erregung in Neuronen oder Muskelzellen.  Die Erregungsleitung ist innerhalb des Neurons ist ein bioelektrischer Prozess, der die Grundlage für die Funktion der Nervenzellen und somit des Nervensystems darstellt. Der Körper verarbeitet Information in Erregungsmustern. Ihr Grundbaustein ist das Aktionspotenzial (AP). Es entsteht an Membranen von Nervenzelle und Sinneszelle oder Muskelfaser und setzt Erregbarkeit voraus.

Physiologie Erregung Erregungsleitung Nerv Nerven
Erregung über Zellmembran einer Nervenzelle (Neuron).

Erregung in Zellmembran der Nervenzelle

Am Neuron bilden Körper und und Dendriten die Erregung. Der Neurit leitet sie weiter. Sie wird elektrisch gemessen und ist von Bewegungen der K+-Ionen und Na+-Ionen begleitet. Die Zellmembran zeigt elektrisch:
In Ruhe, die Außenseite (a) gleichmäßig geladen, so dass kein Potenzial messbar ist;
die Innenseite (b) um 80 mV negativer durch herausströmende K+-Ionen – das Membranruhepotenzial.
Nach Reiz, zuerst Depolarisation auf -60 mV durch langsamen Na+-Einstrom (c) als lokale Erregung, dann Depolarisation und Umpolarisation bis +30 mV innen durch schnellen Na+-Einstrom als AP (d), nachfolgend Repolarisation bis zum Ruhepotenzial durch K+-Ausstrom am Zellkörper (c) und Leitung des AP auf den Neuriten bei Ruhepotenzial der Zelle (f).

Nach der Erregung stellen Ionenpumpen die Ruheverteilung mit viel K+ innen und viel Na+ außen aktiv, d.h. unter Energieverbrauch, wieder her. Die Ionenströme im AP sind passiv.
Das AP dauert am Nerven etwa 1 ms, am Muskel bis 10 ms und am Herzen über 100 ms. Es startet am Ruhepotenzial, dem Ausdruck der Erregbarkeit.

Physiologie Erregungsleitung Nerv Neuron und Neurit
Erregungsleitung; kontinuierliche Leitung der Erregung in marklosen Nerven (1) und saltatorische Leitung bei markhaltigen Nerven (2).

Leitung an Muskeln und Nerven

Die Leitung erfolgt an Muskel und marklosen Nerven kontinuierlich (1). Dabei fließen außen positive Ladungen vom ruhenden zum erregten Bereich ab, wodurch, wie nach Reiz im ruhenden Bereich, lokale Erregung und AP entstehen (wie a bis e). Damit ist das AP dorthin gewandert usw..
Am markhaltigen Nerven (2) fließen die Ladungen zwischen den Schnürringen: das AP springt über die Internodien (Axon-Abschnitt zwischen zwei Ranvier-Schnürringen) – saltatorische Leitung.

Die Geschwindigkeit liegt für kontinuierliche Leitung bei 1 m/s und beträgt für saltatorische Leitung bis zu 100 m/s. Die Leitung ist dekrementlos, d.h. verlustfrei: das AP wird bei Leitung nicht kleiner oder kürzer.

Nerv Neuron, Nerven Nervenzellen Nervengewebe
Schnitt durch eine Nervenzelle, Neuron mit Neurit (Axon).
Nerven Muskel Muskelspindel
Muskelspindel mit Nerven.

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