The Nervous System, Part 2 - Action! Potential!: Crash Course Anatomy & Physiology #9

Summary

In diesem Video wird erklärt, wie Neuronen im menschlichen Körper Signale durch elektrische Impulse, sogenannte Aktionspotenziale, übertragen. Diese Impulse entstehen durch eine Änderung des Membranpotentials der Neuronen, verursacht durch den Fluss von Ionen durch Kanäle in der Zellmembran. Verschiedene Arten von Kanälen reagieren auf unterschiedliche Reize, und die Frequenz der Impulse kodiert die Intensität des empfangenen Reizes. Das Video vergleicht den Körper mit einem Sack Batterien, in dem elektrische Ladungen in Bewegung gesetzt werden, um die Nervenkommunikation zu ermöglichen. Zum Schluss wird ein neuer YouTube-Kanal, 'Crash Course Kids', für jüngere Zuschauer angekündigt.

Takeaways

• 🧠 Unser Gehirn kommuniziert durch das Senden von Nervenimpulsen, die als Aktionspotentiale bezeichnet werden.
• 🔋 Neuronen sind wie kleine Batterien, die elektrische Ladung durch Ionenbewegungen erzeugen.
• ⚡ Die Ruhepotential eines Neurons beträgt etwa -70 Millivolt, was auf eine negative Ladungsdifferenz innerhalb der Zelle hindeutet.
• 💧 Die Ionenpumpe (Natrium-Kalium-Pumpe) ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des Elektrochemischen Gradienten in Neuronen.
• 🚪 Ionenkanäle im Neuronenmembran regulieren den Fluss von Ionen und sind für die Erzeugung von Aktionspotentialen verantwortlich.
• 🔑 Das Aktionspotential beginnt, wenn das Membranpotential eine Schwelle von etwa -55 Millivolt erreicht, was zu einer massiven Depolarisation führt.
• 🔄 Das Repolarisierungsprozess ist Teil des Aktionspotentials, bei dem Kaliumionen die Ladungsdifferenz wieder ausgleichen.
• 🚫 Die Refraktärphase ist eine Periode, in der ein Neuron nicht auf weitere Reize reagieren kann, während das Aktionspotential abläuft.
• 🏃‍♂️ Die Frequenz der Aktionspotentiale variiert je nach Stärke des Reizes und beeinflusst die Intensität der Reaktion, wie beim Aufheben eines Ei oder Zerquetschen einer Dose.
• ⚡️ Die Geschwindigkeit, mit der Aktionspotentiale sich fortpflanzen, wird beeinflusst von der Präsenz einer Myelinschicht um den Axon, was schnellere Signalübertragung ermöglicht.

Q & A

Wie kommunizieren Neuronen miteinander?

Neuronen kommunizieren durch das Senden von elektrischen Impulsen, die als Aktionspotentiale bezeichnet werden. Diese Impulse werden durch das Feuern von Nervenfasern entlang des Axons zu benachbarten Neuronen ausgelöst.

Was ist ein Aktionspotential und wie wird es entstehen?

Ein Aktionspotential ist ein schneller, kurzer Stromstoss, der entsteht, wenn ein Neuron genügend stimuliert wird. Es beginnt mit einem Depolarisierungsprozess, bei dem die Membranspannung des Neurons von etwa -70 Millivolt auf einen positiven Wert von etwa +40 Millivolt springt.

Wie funktioniert die Depolarisation eines Neurons?

Die Depolarisation tritt auf, wenn die Membranspannung des Neurons einen Schwellenwert von etwa -55 Millivolt erreicht. Dadurch öffnen sich die voltage-gated Sodiumkanäle, und es strotzen positive Natriumionen in das Neuron ein, was die Membranspannung positiv macht.

Was ist die Rolle des Natrium-Kalium-Pumps im Nervensystem?

Die Natrium-Kalium-Pumpe ist ein wichtiges Protein, das die Konzentration von Natrium- und Kaliumionen im und aus dem Neuron reguliert. Sie pumpt für jedes zwei Kaliumionen, die in das Neuron gepumpt werden, drei Natriumionen heraus, was zu einer elektrochemischen Gradiente führt und die Membranspannung des Neurons negativ hält.

Wie unterscheiden sich geregelte Potentiale von Aktionspotentialen?

Geregelte Potentiale sind kleine und lokalisierte Veränderungen der Membranspannung, die durch die Öffnung einiger Ionenkanäle entstehen. Im Gegensatz dazu löst ein Aktionspotential eine Kettenreaktion aus, die den elektrischen Impuls entlang des gesamten Axons sendet.

Was ist die Refraktärperiode und warum ist sie wichtig?

Die Refraktärperiode ist eine Phase, in der ein Teil des Axons, während der Ionenkanäle geöffnet sind, nicht auf andere Reize reagieren kann. Sie verhindert, dass Signale auf dem Axon gleichzeitig in beide Richtungen gesendet werden, was für die korrekte Signalübermittlung notwendig ist.

Wie beeinflusst die Geschwindigkeit der Aktionspotentiale die Signalübertragung im Nervensystem?

Die Frequenz der Aktionspotentiale, also die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit, kann variieren, um die Intensität einer Reaktion oder eines Gefühls zu signalisieren. Je intensiver die Stimulation, desto häufiger die Aktionspotentiale.

Was sind myelinisierte Axone und wie erhöhen sie die Signalübertragungsgeschwindigkeit?

Myelinisierte Axone sind mit einer Schicht aus Myelin umhüllt, einer Art Fettsubstanz, die die Signalübertragung beschleunigt. Die Impulse können von einem Gap der Myelinscheide (Node of Ranvier) zum nächsten springen, was als saltatorische Leitung bezeichnet wird.

Wie interpretiert das Gehirn die Signale der Aktionspotentiale?

Das Gehirn interpretiert die Signale der Aktionspotentiale, indem es die Frequenz und das Muster der Impulse liest. Je nach Frequenz und Ort der Signale kann das Gehirn zwischen unterschiedlichen Empfindungen und Befehlen unterscheiden, wie zum Beispiel zwischen Wärme und Schmerz.

Was ist der Unterschied zwischen voltage-gated und ligand-gated Ionenkanälen?

Voltage-gated Ionenkanäle öffnen sich in Abhängigkeit von der Membranspannung, während ligand-gated Kanäle geöffnet werden, wenn ein spezifisches Neurotransmitter oder eine Hormone an sie bindet.