Nervenzündschnur
Der Mensch hat unvorstellbare 10 Milliarden Nervenzellen! Hier geht's in aller Kürze darum, wie diese Nervenzellen Informationen weiterleiten.
Nervenzellen leiten Information mit Hilfe elektrischer Reize weiter (folgende Abb.). Wenn du diese Zeilen liest, dann trifft Licht deine Netzhaut, wird dort in elektrische Signale umgewandelt und durch den Sehnerv an dein Gehirn gesendet. Alle Sinnesorgane funktionieren nach diesem Prinzip. Die Farbe Rot, der Geruch von Vanille oder fetzige Musik. Nüchtern betrachtet besteht deine „Wirklichkeit“ immer aus elektrischen Reizen, die das Gehirn interpretiert. Umgekehrt sendet dein Gehirn elektrische Reize aus, damit sich deine Muskeln zusammenziehen und du dich bewegen kannst. Wie funktioniert diese Reizweiterleitung?
| Aufbau einer Nervenzelle. Über die Dendriten bekommt die Zelle elektrische Signale (also Information), über das Axon sendet sie welche aus. Die rote Stelle markiert das Aktionspotenzial. |
Die genaue Funktionsweise ist extrem kompliziert, aber das Prinzip einfach zu verstehen. In Ruhe besteht zwischen Innen- und Außenseite der Nervenzelle eine Spannung von etwa -70 mV. Das nennt man das Ruhepotenzial (folgende Abb.). Das Minus deutet an, dass die Innenseite gegenüber der Außenseite negativ geladen ist. Wenn die Nervenzelle einen Reiz weiterleitet, dann kehrt sich an dieser Stelle die Spannung um, und es herrschen dann für kurze Zeit rund +50 mV. Das nennt man das Aktionspotenzial. Es läuft also eine positiv geladene Stelle durch eine sonst negativ geladene Nervenfaser (obige Abb.).
| Ausbreitung eines elektrischen Reizes in der Nervenfaser. Die Änderung der Spannung erfolgt durch die Diffusion von Na+ und K+. An der Vorderfront strömt Na+ ein und an der Hinterfront K+ aus. Die Voltangaben geben die Spannung zwischen innen und außen an. |
Die Spannungsänderung kommt durch die Diffusion von Natrium- und Kaliumionen durch die Zellwände des Nervs zu Stande. Du kannst also tatsächlich physikalisch erklären, warum in aufgewärmtem Zustand deine Reaktion besser ist. Wenn nämlich die Körpertemperatur steigt, dann ist die thermische Bewegung aller Teilchen schneller. Die Diffusion läuft schneller ab und erhöht somit auch die Nervenleit-geschwindigkeit (F1).
Wichtig: Die Ladungen und somit auch der Strom fließen quer zur Ausbreitungsrichtung des Signals. Es ist also anders als bei einem Gleichstromkreis, bei dem der Stromfluss parallel zum Leiter erfolgt (F2). Man kann die Nervenleitung recht gut mit dem Abbrennen einer Zündschnur vergleichen. Wenn das Aktionspotenzial eine Muskelzelle erreicht, dann zieht sich diese zusammen. Darin liegt die große Gefahr, wenn man einen Stromschlag bekommt.