Saltatorische und kontinuierliche Erregungsleitung am Axon [Biologie, Neurobiologie, Oberstufe]

Summary

In diesem Video geht es um die Weiterleitung elektrischer Erregungen in Nervenzellen. Es werden zwei Arten der Weiterleitung vorgestellt: kontinuierliche und saltatorische Erregungsleitung. Die saltatorische Leitung ist schneller und tritt in myelinisierten Axonen auf, wo das Aktionspotenzial von einem Ranvier-Schnürring zum nächsten springt. Im Gegensatz dazu erfolgt die kontinuierliche Erregungsleitung in nicht-myelinisierten Axonen langsamer. Der Beitrag erklärt die zugrunde liegenden Prozesse der Depolarisation und Ionendynamik sowie die evolutionären Unterschiede zwischen wirbellosen und wirbeltieren Nervensystemen und deren Anpassungen zur Effizienzsteigerung.

Takeaways

• ⚡ Aktionspotenziale sind Nervenimpulse, die entlang der Axonmembran weitergeleitet werden.
• 🔄 Es gibt zwei Arten der Erregungsweiterleitung: kontinuierlich und saltatorisch.
• 🔬 Die saltatorische Weiterleitung erfolgt schneller und tritt bei Neuronen mit Myelinscheide auf.
• 🧫 Myelinscheiden bestehen aus einer lipidhaltigen Schicht, die das Axon wie eine Hülle umgibt.
• 🧠 Neuronen ohne Myelinscheide leiten Erregungen kontinuierlich weiter, was langsamer ist.
• 🔋 Aktionspotenziale entstehen durch den Einstrom von Natriumionen, was zu einer Depolarisation führt.
• 🌐 Die saltatorische Weiterleitung ermöglicht das Springen der Erregung von einem Ranvier-Schnürring zum nächsten.
• 🐙 Wirbellose Tiere, wie Tintenfische, haben keine Myelinscheiden, dafür aber dickere Axone für schnellere Impulsleitung.
• 🧲 Der elektrische Stromfluss durch das Axon wird durch die elektrostatische Anziehung von positiven und negativen Ionen erzeugt.
• ⏳ In der saltatorischen Weiterleitung müssen Aktionspotenziale nicht kontinuierlich regeneriert werden, wodurch Zeit und Energie gespart werden.

Q & A

Was ist ein Aktionspotenzial?

Ein Aktionspotenzial ist eine plötzliche und vorübergehende Änderung des Membranpotenzials einer Nervenzelle. Es tritt auf, wenn das Ruhepotenzial von etwa -70 mV kurzzeitig auf etwa +50 mV ansteigt.

Wie wird ein Aktionspotenzial in einem Axon weitergeleitet?

Ein Aktionspotenzial wird entlang des Axons weitergeleitet, indem es sich über die Axonmembran fortpflanzt. Dies geschieht entweder durch kontinuierliche oder saltatorische Erregungsweiterleitung, abhängig davon, ob das Axon myelinisiert ist oder nicht.

Was ist eine Myelinscheide und welche Funktion hat sie?

Die Myelinscheide ist eine lipidreiche Schicht, die bestimmte Axone umgibt. Sie dient als Isolierung und ermöglicht eine schnellere Weiterleitung von Aktionspotenzialen durch saltatorische Erregungsweiterleitung.

Was ist der Unterschied zwischen saltatorischer und kontinuierlicher Erregungsweiterleitung?

Bei der saltatorischen Erregungsweiterleitung springen die Aktionspotenziale von einem Schnürring zum nächsten, was die Leitung schneller macht. Bei der kontinuierlichen Weiterleitung erfolgt die Erregung entlang der gesamten Axonmembran und ist langsamer.

Wie wird die Geschwindigkeit der Aktionspotenziale bei nicht-myelinierten Axonen erhöht?

Bei nicht-myelinierten Axonen kann die Geschwindigkeit der Aktionspotenziale durch eine Vergrößerung des Axondurchmessers erhöht werden, da der elektrische Widerstand geringer wird.

Warum strömen Natriumionen in das Zellinnere, wenn die Natriumkanäle geöffnet werden?

Natriumionen strömen in das Zellinnere, weil sie einem Konzentrationsgradienten folgen – außerhalb der Zelle ist die Natriumkonzentration höher. Außerdem wird dieser Einstrom durch den elektrischen Gradient unterstützt, da das Zellinnere negativer geladen ist als das Zelläußere.

Warum pflanzt sich das Aktionspotenzial unidirektional (nur in eine Richtung) fort?

Das Aktionspotenzial kann sich nur in eine Richtung fortpflanzen, weil die spannungsgesteuerten Natriumkanäle in dem zuvor aktivierten Membranbereich refraktär sind und zeitweise nicht erneut aktiviert werden können.

Welche Rolle spielen die Schnürringe bei der saltatorischen Erregungsweiterleitung?

Die Schnürringe sind Stellen, an denen das Axon nicht von der Myelinscheide bedeckt ist und wo spannungsgesteuerte Ionenkanäle konzentriert sind. Hier werden neue Aktionspotenziale generiert, wodurch das Signal 'springt' und sich schneller fortbewegt.

Warum entwickeln wirbellose Tiere keine Myelinscheiden zur schnelleren Impulsweiterleitung?

Wirbellose Tiere haben stattdessen größere Axone entwickelt, um die Geschwindigkeit der Impulsweiterleitung zu erhöhen. Ein Beispiel dafür sind die Riesenneuronen des Tintenfisches.

Welche Nachteile hat die Erhöhung des Axondurchmessers bei wirbellosen Tieren?

Ein größerer Axondurchmesser erfordert mehr Platz und Energie, was ein Nachteil ist, da das Nervensystem viel Raum benötigt. Dies ist bei wirbellosen Tieren mit vielen Axonen, wie bei den Wirbeltieren, nicht immer praktikabel.