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Erregungsleitung


Die Entstehung und Fortleitung von Erregungen in Nerv und Muskel beruht auf positiv und negativ geladenen Ionen.


Das Innere der Nervenzelle enthält viele K+(Kalium)-Ionen und eine große Anzahl negativ geladener Anionen (A-), wie Phosphate oder Proteine. Dagegen findet sich außerhalb der Zelle eine hohe Na+(Natrium)- und Cl-(Chlorid)-Konzentration (20).

Die Zellmembran besitzt spezialisierte Ionenkanäle für Na+ und K+, die je nach Erregungszustand eine unterschiedliche Permeabilität aufweisen.

Da K+-Ionen durch die Membran nach außen diffundieren können, die negativ geladenen größeren Anionen aber nicht folgen können und Na+-Ionen aufgrund ihrer Größe nicht ins Zellinnere gelangen können, entsteht ein negativ geladenes Zellinneres und ein positiv geladenes Zelläußeres.

Man spricht vom sog. Ruhepotential. Die sich in Ruhe befindliche Nervenzelle weist eine Ladungsdifferenz von etwa -70 mV auf (20).

Wird die Nervenzelle erregt, so wird die Membran permeabel für die Na+-Ionen. Durch die zunehmend einströmenden positiven Ladungen entsteht am Axonhügel schließlich ein Aktionspotential .
Das Membranpotential kehrt sich schlagartig von negativ auf positiv um. Es entsteht eine Ladung von etwa +30 mV.
Infolge dieser Ladungsverschiebung werden auch die benachbarten Membranabschnitte der Nervenfaser für die Na+-Ionen durchlässiger. So kann sich das Aktionspotential über das gesamte Axon bis zur Synapse fortpflanzen (20).

Schließlich versetzt die Natrium-Kalium-Pumpe die Nervenzelle wieder in ihren Ruhezustand. In einem Pumpzyklus werden jeweils 3 Na+-Ionen aus der Zelle heraus und 2 K+-Ionen in die Zelle hinein gepumpt.
Man sprich hier vom sog. Repolarisationsvorgang. Erreicht die Na+-Innenkonzentration einen "Normalwert" von etwa 10 mmol/l, so wird die Pumpe inaktiv (20).

  
Fig: Aktionspotential und Na-K-Pumpe


Die Synapsen bilden den Übergang zwischen zwei Neuronen oder zwischen Nerv und Muskel, wobei letzere aufgrund ihrer besonderen Bauart als motorische Endplatte bezeichnet wird.

In der präsynaptischen Nervenendigung sind zahlreiche Vesikel mit Neurotransmittern lokalisiert. Durch einen Nervenimpuls werden diese Neurotransmitter freigesetzt und gelangen über den synaptischen Spalt an die Zielzelle und entfalten dort ihre Wirkung (34).

Abhängig von der Art des Neurotransmitters kann die Wirkung an der Synapse exitatorisch , d.h. die Zielzelle wird durch die Übertragung des Signals erregt oder inhibitorisch , d.h. die Zielzelle wird durch das Signal in ihrer Aktivität gehemmt sein (34).

Diese Wirkung an der postsynaptischen Membran hängt von der Art des Neurotransmitters ab; je nachdem ob dieser die Kanäle für positive, z.B. Na+- oder negative, z.B. Cl--Ionen beeinflußt.

  
Fig: Synapse