Neurobiologie
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Ein Fachgebiet der Biologie ist die Neurobiologie. In diesem Beitrag geben wir dir einen Überblick über alle Themen, die dazu gehören. Schau dir auch gleich unser Video dazu an!

Was ist die Neurobiologie?

Das Gebiet der Neurobiologie (engl. neurobiology) beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Funktionsweise von Nervenzellen (Neuronen) und Nervensystemen

Alle Lebewesen müssen in der Lage sein, Informationen aus ihrer Umwelt aufzunehmen und zu verarbeiten. Dazu besitzen sie Nervenzellen, die miteinander verknüpft sind. Neurobiologen wollen nun die Abläufe in unserem Körper verstehen, die uns ermöglichen Reize wahrzunehmen und als elektrische Signale weiterzuleiten.

Neuron, Dendrit, Axon, Endknöpfchen, Erregungsleitung
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Nervenzelle

Neurobiologie Zusammenfassung

Alle wichtigen Konzepte und Methoden der Neurobiologie haben wir hier kurz für dich zusammengefasst. 

  • Alle Nervenzellen in unserem Körper verknüpfen sich zum Nervensystem. Es bildet die Grundlage für die Weiterleitung von Signalen. 
  • Reizwahrnehmung und Erregungsleitung: Sinneszellen nehmen Reize wahr. Die Reize werden dann in Form von Erregungen (elektrischen Signalen) durch Nervenzellen an weitere Nervenzellen in Gehirn und Rückenmark übermittelt. Dazu herrscht an ihrer Membran eine Spannung vor. 
  • Erregungsübertragung: Die Übertragung der elektrischen Signale zwischen den Neuronen läuft über die Kontaktstellen (Synapsen), mithilfe von chemischen Botenstoffen.

Nervensystem

Das Nervensystem umfasst alle Nervenzellen deines Körpers. Es dient dazu, elektrische Signale im ganzen Körper weiterzuleiten. Dadurch ist es uns möglich, Reize aus unserer Umwelt (z.B. Geräusche, Farben) wahrzunehmen und entsprechend darauf zu reagieren. Mehr über das Nervensystem des Menschen erfährst du in unserem Video dazu!

Zum Video: Nervensystem
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Du kannst das gesamte Nervensystem nach unterschiedlichen Kriterien unterteilen. Nach seinem Aufbau kannst du es in das zentrale und das periphere Nervensystem gliedern. Wenn du die Funktionsweise betrachtest, kannst du das somatische und das vegetative Nervensystem unterscheiden.  

Zentrales Nervensystem

Das Zentrale Nervensystem (ZNS) besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark . Es ist für die neuronale Informationsverarbeitung zuständig. Daraufhin steuert es die Reaktionen deines Körpers, um auf die wahrgenommenen Umweltreize zu reagieren. Außerdem ist es für das Denken und Fühlen verantwortlich. Aber auch unbewusste Reflexe , ohne Beteiligung deines Gehirns, werden von hier aus reguliert. 

Mithilfe deines Zentralen Nervensystems kannst du dir merken wann deine Freunde Geburtstag haben, dich über das gute Wetter freuen oder deine Hand reflexartig von der heißen Herdplatte ziehen. 

Peripheres Nervensystem

Das Gegenstück zum zentralen Nervensystem ist das periphere Nervensystem (PNS). Dazu gehören alle Nervenzellen, die Signale zwischen dem zentralen Nervensystem und deinen Organen / Körperteilen hin- oder zurückschicken

Es gibt im peripheren Nervensystem also Nervenzellen die Informationen zum ZNS hinleiten und welche, die Signale vom ZNS wegleiten. 

Zum Beispiel leiten periphere Nervenzellen ein Signal, das durch das Hupen eines Autos ausgelöst wurde an dein Gehirn (ZNS). In deinem Gehirn wird der Reiz dann verarbeitet. Daraufhin leiten andere periphere Nervenzellen ein Signal von dort an deine Beine. Du gehst daher einen Schritt zur Seite. 

Vegetatives Nervensystem

Du kannst das Nervensystem aber auch danach einteilen, ob Vorgänge bewusst oder unbewusst gesteuert werden. Dann kannst du zwei weitere Arten unterscheiden.

Das somatische Nervensystem ermöglicht, dass du deine Umwelt bewusst wahrnimmst. Als Reaktion auf die Wahrnehmung kannst du dann willentlich deine Muskeln steuern. 

Das vegetative Nervensystem (VNS) reguliert dagegen alle Vorgänge, die in deinem Körper unbewusst ablaufen. Dazu gehören zum Beispiel die Atmung, der Herzschlag oder die Verdauung.

Du kannst es noch weiter unterteilen in: 

Der Sympathikus übernimmt die Regulation deiner Organfunktionen in Stresssituationen, während der Parasympathikus in Ruhe die Kontrolle hat. Das enterische Nervensystem steuert die Abläufe in deinem Magen-Darm-Trakt. 

Weiterleitung von Signalen

Wenn du dir das Nervensystem genauer anschaust, siehst du, dass es aus vielen einzelnen Nervenzellen aufgebaut ist. Sie ermöglichen, dass Signale weitergeleitet werden können. 

Nervenzelle

Die Nervenzellen sind also die Bausteine der Nervensysteme. Es sind langgezogenen Zellen, die aus verschiedenen Abschnitten bestehen. 

Die Dendriten ermöglichen die Aufnahme von elektrischen Signalen. Der Zellkörper enthält alle wichtigen Zellorganellen . Daraus entspringt der lange Zellfortsatz – das Axon –  der die Signale dann weiterleitet. Schau dir hier unser Video dazu an und erfahre noch mehr Details zum Aufbau einer Nervenzelle!

Zum Video: Nervenzelle
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Damit die Erregungsleitung in den Nervenzellen stattfinden kann, muss an ihrer Membran eine Spannung vorherrschen (=Membranpotential ). Sie entsteht durch unterschiedliche Konzentrationen elektrisch geladener Teilchen (Ionen) inner- und außerhalb der Zelle. Um das Membranpotential durchgehend aufrecht zu erhalten, besitzen die Zellen Natrium-Kalium-Pumpen . Das sind Ionenpumpen, die Natrium- und Kaliumionen durch die Zellmembran transportieren. 

Ohne Erregung sprichst du beim Membranpotential einer Nervenzelle auch vom sogenannten Ruhepotential . Wenn ein Reiz eine Erregung auslöst, verändert sich die Spannung und es entsteht ein Aktionspotential. Es breitet sich entlang dem Axon der Nervenzelle aus und transportiert so das Signal durch die Zelle. 

Nachdem in einer Nervenzelle ein Aktionspotential entstanden ist, kann sie nicht direkt das nächste Signal weiterleiten. Den Zeitraum, indem eine Nervenzelle inaktiviert ist, nennst du Refraktärzeit

Übertragung von Signalen

Die elektrischen Signale müssen aber nicht nur innerhalb einer Nervenzelle weitergeleitet werden, sondern auch auf die nächste Zelle übertragen werden. Dazu dienen die Synapsen. 

Synapsen

Unter einer Synapse verstehst du die Kontaktstelle zweier Nervenzellen, an der Signale vermittelt werden. 

Eine spezielle Art der Synapse ist die motorische Endplatte . Sie ist die Verbindung zwischen einer Nerven- und einer Muskelzelle. 

An allen Synapsen wird das ankommende elektrische Signal in ein chemisches Signal umgewandelt. Dazu schüttet die erregte Nervenzelle Botenstoffe (Neurotransmitter) aus. Die Transmitter reizen dann eine zweite Zelle und lösen in ihr ein neues elektrisches Signal aus. Das kann entweder erregend (EPSP ) oder hemmend (IPSP) auf die Weiterleitung wirken. 

Es gibt allerdings auch bestimmte Stoffe, die die Erregungsübertragung an den Synapsen negativ beeinflussen. Sie heißen Synapsengifte . Du willst noch genauer wissen, wie eine Synapse aufgebaut ist und wie dort die Signale übertragen werden? Dann gibt es hier das richtige Video für dich!

Zum Video: Synapse
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