Zellen: spezialisierte Arbeiter des Gehirns

Copyright: Meike Ufer
Autor: Leonie Seng

Sie sind winzig klein und leisten dennoch große Arbeit, im Gehirn würde ohne sie gar nichts funktionieren: die Zellen. Durch ihre spezialisierten Eigenschaften und die geschickte Kommunikation untereinander bestimmen sie, wie das Gehirn tickt.

Wissenschaftliche Betreuung: Oliver von Bohlen und Halbach

Veröffentlicht: 10.04.2012

Das Wichtigste in Kürze
  • Im Gehirn gibt es zwei wichtige Zellpopulationen: Neurone und Gliazellen.
  • Neuesten Schätzungen zufolge gibt es im Gehirn etwa 86 Milliarden Neurone und ebensoviele Gliazellen.
  • Neurone bestehen aus einem Zellkörper und mehreren Fortsätzen: einem Axon, das Reize weiterleitet, und meist mehreren Dendriten, die Reize empfangen.
  • Neurone werden in unterschiedliche Klassen aufgeteilt, je nach Anzahl der Fortsätze, dem Sitz im Körper oder der Funktion der Zelle.
  • Auch Gliazellen werden in verschiedenen Typen klassifiziert. Eine wichtige Funktion erfüllen die Oligodendroglia: Sie ummanteln die Axone von Neuronen und beschleunigen dadurch die Reizweiterleitung.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Gliazellen

Gliazellen/-/glia cells

Gliazellen stellen neben den Neuronen die zweite Gruppe große Gruppe von Zellen im Gehirn. Sie wurden lange Zeit als die inaktiven Elemente des Gehirns, als „Nervenkitt“ bezeichnet. Heute weiss man, dass die verschiedenen Typen von Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen) klar definierte Aufgaben im Nervensystem erfüllen. So reagieren sie z. B. auf Krankheitserreger, spielen eine wichtige Rolle bei der Ernährung der Nervenzellen oder isolieren Nervenfasern. Ihr Anteil im Vergleich zu den Neuronen liegt bei etwas über 50 Prozent.

Der Zellkörper der Neurone

Der Zellkörper oder Perikaryon ist das Stoffwechselzentrum von Neuronen. Er ist üblicherweise etwa 20 Mikrometer groß. Hier werden fast alle Stoffe synthetisiert, welche die Zelle braucht, und von dort in Axone und Dendriten transportiert. Der Zellkörper, der auch Zytosoma genannt wird, ist gefüllt mit Cytosol.

Als Cytosol werden die flüssigen Bestandteile des Zytoplasmas der Zellen bezeichnet. Es besteht aus Wasser, darin gelösten Ionen, sowie kleinen und größeren wasserlöslichen Molekülen, wie etwa Proteinen. Das Cytosol wird von einem Netzwerk von fadenförmigen Proteinsträngen in unterschiedlicher Anordnung und Dicke durchzogen, darunter Mikrotubuli, Aktinfilamente und Intermediärfilamente, die zusammen das Cytoskelett bilden. Darin eingelagert finden sich die gleichen Strukturen wie in allen tierischen Zellen: die Organellen. Dazu zählt der Zellkern, der das genetische Material enthält, die DNA. Auch Mitochondrien, Ribosome, Golgiapparat gehören zu den Organellen. Eine Besonderheit der Nervenzelle ist die hohe Anzahl des rauen endoplasmatischen Reticulums, welches man einfärben und als so genannte Nisslscholle darstellen kann.

Soma

Soma/-/cell body

Der Zellkörper, auch Soma genannt, ist das Stoffwechselzentrum der Zelle. Er trägt neben den Zellorganellen – zum Beispiel die Mitochondrien – auch den Zellkern mit den Erbanlagen. Vom Zellkörper gehen die Dendriten und das Axon (langer faserartiger Fortsatz von Nervenzellen) ab.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Axon

Axon/-/axon

Das Axon ist der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist. Ein Axon kann sich vielfach verzweigen, und so eine Vielzahl nachgeschalteter Nervenzellen erreichen. Seine Länge kann mehr als einen Meter betragen. Das Axon endet in einer oder mehreren Synapse(n).

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Die Blut-Hirn-Schranke

Die Blut-Hirn-Schranke (BHS), ist eine physiologische Barriere zwischen dem Blutkreislauf und dem Zentralnervensystem. Aufgrund ihrer sehr selektiven Filterfunktion schützt die BHS das Gehirn einerseits vor Krankheitserregern und Giftstoffen. Andererseits erschwert diese Schutzfunktion zuweilen auch den Transfer von Neurotransmittern und Wirkstoffen, mit denen Ärzte eine neurobiologische Erkrankung behandeln wollen.

Für die BHS sind vor allem zwei Zelltypen wichtig. Zum einen die Endothelzellen der Kapillaren: Sie kleiden die Blutgefäße zum Blut hin aus. Die Zellen sind über so genannte tight junctions eng miteinander verknüpft – das sind schmale Bänder von Membranproteinen, die sich straff um die Zellen herum winden. Diese tight junctions haben einen großen Anteil an der Schrankenfunktion der BHS. Zum anderen prägen Astrozyten die BHS: Sie bedecken mit ihren Fortsätzen („Füßchen“) die Kapillargefäße. Die Astrocyten haben zwar keine direkte Schrankenfunktion, aber sie haben direkten Einfluss auf die Endothelzellen und induzieren in diesen die Funktion und  Dichtigkeit der BHS, indem sie etwa die Bildung von tight junctions anregen.
 

Astrozyt

Astrozyt/-/astrocyte, astroglia

Astrozyten sind die größten unter den Gliazellen. Zu ihren Aufgaben gehören z.B. die Immunabwehr (auch Blut-​Hirn-​Schranke) oder die Wiederaufnahme ausgeschütteter Neurotransmitter (Botenstoffen im Gehirn).

Zellen zählen im Gehirn

Die Zahl der Zellen im Gehirn ist schwierig zu bestimmen, schließlich kann man sie nicht alle einzeln zählen. Zudem ist nicht jedes Gehirn gleich, sodass sich zwangsläufig immer Abweichungen finden. Lange arbeitete man darum mit Schätzungen, denen zufolge es im Gehirn etwa 100 Milliarden Neurone und etwa zehnmal so viele Gliazellen geben soll. Diese Zahlen finden sich in vielen Publikationen und Lehrbüchern. Neuere Studien einer Forschergruppe um Suzana Herculano-Houzel von der Universität von Rio de Janeiro ergeben jedoch ein anderes Bild. Die Forscher lösten vier Gehirne verstorbener Männer auf, nahmen jeweils Proben von den Flüssigkeiten und zählten nach. Das Ergebnis war überraschend: Demnach beherbergt ein männliches Gehirn mit einem Gewicht von etwa 1,4 Kilogramm etwa 86 Milliarden Neurone – und etwa ebenso viele Gliazellen.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Gliazellen

Gliazellen/-/glia cells

Gliazellen stellen neben den Neuronen die zweite Gruppe große Gruppe von Zellen im Gehirn. Sie wurden lange Zeit als die inaktiven Elemente des Gehirns, als „Nervenkitt“ bezeichnet. Heute weiss man, dass die verschiedenen Typen von Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen) klar definierte Aufgaben im Nervensystem erfüllen. So reagieren sie z. B. auf Krankheitserreger, spielen eine wichtige Rolle bei der Ernährung der Nervenzellen oder isolieren Nervenfasern. Ihr Anteil im Vergleich zu den Neuronen liegt bei etwas über 50 Prozent.

Kein Haus ohne Mauern und Dach – kein Organ ohne Zellen. Sie sind winzig klein und daher mit bloßem Auge kaum erkennbar. Doch sie leisten auch im Gehirn die grundlegende Arbeit: Während Sie diese Zeile lesen, sind es die schier unzähligen Gehirnzellen, die Sie durch ihren spezifischen Aufbau und ihre geschickte Kommunikation über Synapsen dazu befähigen, die Sätze zu verstehen.

Ein näherer Blick auf die Architektur des Gehirns lohnt sich also – aber wie? Sind die meisten Gehirnzellen doch nur etwa zehn bis 50 Mikrometer groß und damit 100 bis 20 mal kleiner als die Dicke Ihres kleinen Fingernagels. Die geringe Größe der Zellen hielt Wissenschaftler Jahrzehnte lang auf Trab. Selbst nach der Entwicklung des Mikroskops im 17. Jahrhundert, die einen großen Schritt in Richtung Histologie – also der wissenschaftlichen Untersuchung biologischen Gewebes – bedeutete, gab es weitere Hindernisse zu überwinden. Erst im 19. Jahrhundert kamen Wissenschaftler auf die Idee, die Gehirnmasse in Formaldehyd einzulegen – so ließ sich das sonst wackelpuddingartige Denkorgan in hauchdünne Scheiben schneiden und unter dem Mikroskop betrachten.

Dort sah man dann aber nur eine einheitlich cremefarbene Gehirnmasse – bis die Zellen einige Jahre später durch spezielle Färbemethoden sichtbar gemacht werden konnten. Kampf um die Neuronendoktrin

Mit diesen Methoden untersuchen Forscher heute noch das Gewebe – und entdeckten neben einigen weiteren vor allem zwei wichtige Zelltypen im Gehirn: Neurone und Gliazellen.

Auge

Augapfel/Bulbus oculi/eye bulb

Das Auge ist das Sinnesorgan zur Wahrnehmung von Lichtreizen – von elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Frequenzbereiches. Das für den Menschen sichtbare Licht liegt im Bereich zwischen 380 und 780 Nanometer.

Synapse

Synapse/-/synapse

Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen und dient deren Kommunikation. Sie besteht aus einem präsynaptischen Bereich – dem Endknöpfchen des Senderneurons – und einem postsynaptischen Bereich – dem Bereich des Empfängerneurons mit seinen Rezeptoren. Dazwischen liegt der sogenannte synaptische Spalt.

Histologie

Histologie/-/histology

Die Histologie ist die Gewebelehre. In ihr werden Gewebeproben untersucht. Das Gewebe wird mit unterschiedlichen Verfahren aufgearbeitet und eingefärbt und in dünne Schichten geschnitten, die eine Untersuchung am Mikroskop erlauben.

Neuronendoktrin

Neuroendoktrin/-/neuron doctrine

Die Neuronendoktrin bildet die Grundlage für unser heutiges Verständnis des Nervensystems. Demnach besteht das Gehirn nicht aus einem einzigen, zusammenhängenden Nervennetz, sondern aus individuellen Nervenzellen, die über Kontaktstellen miteinander kommunizieren. Dies entdeckte der Italiener Ramon y Cajal Ende des 19. Jahrhunders, als er Nervenzellpräparate von Hühnern und Säugetieren anfärbte. Er nutzte dabei eine Färbetechnik, die Camillo Golgi entwickelt hatte. Für ihre Leistung durften sich die beiden – dummerweise zerstrittenen – Forscher im Jahr 1906 den Medizin-​Nobelpreis teilen.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Gliazellen

Gliazellen/-/glia cells

Gliazellen stellen neben den Neuronen die zweite Gruppe große Gruppe von Zellen im Gehirn. Sie wurden lange Zeit als die inaktiven Elemente des Gehirns, als „Nervenkitt“ bezeichnet. Heute weiss man, dass die verschiedenen Typen von Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen) klar definierte Aufgaben im Nervensystem erfüllen. So reagieren sie z. B. auf Krankheitserreger, spielen eine wichtige Rolle bei der Ernährung der Nervenzellen oder isolieren Nervenfasern. Ihr Anteil im Vergleich zu den Neuronen liegt bei etwas über 50 Prozent.

Neurone – die Kommunikativen

Am bekanntesten und wohl auch wichtigsten sind sicherlich die Neurone oder Nervenzellen. Im Gehirn gibt es nach neuesten Schätzungen einer Forschergruppe aus Rio de Janeiro etwa 86 Milliarden davon – fast so viele wie Sterne in der Milchstraße (siehe Info-​Kasten). Die Neurone steuern Ihr gesamtes Verhalten, Ihre Empfindungen, Träume, Gefühle und Ihre Persönlichkeit, indem sie Eindrücke der Wahrnehmung vermitteln. Während Sie diesen Artikel lesen, leiten die Nervenzellen die visuelle Information Ihrer Augen mittels elektrischer Impulse weiter ans Gehirn.

Die meisten dieser kommunikativen Zellen befinden sich dabei nicht, wie man annehmen könnte, im größten Teil des Gehirns, dem Großhirn oder cerebralen Cortex Dort sind den Berechnungen zufolge nur etwa 19 Prozent der Nervenzellen angesiedelt. Zirka vier Fünftel der Neurone hingegen lassen sich im Kleinhirn finden. Dort sorgen sie für die Koordination, Feinabstimmung, unbewusste Planung sowie das Erlernen von Bewegungsabläufen – auch dank ihres einzigartigen Zellaufbaus.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Wahrnehmung

Wahrnehmung/Perceptio/perception

Der Begriff beschreibt den komplexen Prozess der Informationsgewinnung und –verarbeitung von Reizen aus der Umwelt sowie von inneren Zuständen eines Lebewesens. Das Gehirn kombiniert die Informationen, die teils bewusst und teils unbewusst wahrgenommen werden, zu einem subjektiv sinnvollen Gesamteindruck. Wenn die Daten, die es von den Sinnesorganen erhält, hierfür nicht ausreichen, ergänzt es diese mit Erfahrungswerten. Dies kann zu Fehlinterpretationen führen und erklärt, warum wir optischen Täuschungen erliegen oder auf Zaubertricks hereinfallen.

Auge

Augapfel/Bulbus oculi/eye bulb

Das Auge ist das Sinnesorgan zur Wahrnehmung von Lichtreizen – von elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Frequenzbereiches. Das für den Menschen sichtbare Licht liegt im Bereich zwischen 380 und 780 Nanometer.

Großhirn

Großhirn/Telencephalon/cerebrum

Das Großhirn umfasst die Großhirnrinde, (graue Substanz), die Nervenfasern (weiße Substanz) und die Basalganglien. Es ist der größte Teil des Gehirns. Die Rinde kann in vier Rindenfelder unterteilt werden: Temporallappen, Frontallappen, Okzipitallappen und Parietallappen.
Seine Aufgaben sind die Koordination von Wahrnehmung, Motivation, Lernen und Denken.

Cortex

Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex

Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm2.

Cerebellum

Kleinhirn/Cerebellum/cerebellum

Das Cerebellum (Kleinhirn) ist ein wichtiger Teil des Gehirns, an der Hinterseite des Hirnstamms und unterhalb des Okzipitallappens gelegen. Es besteht aus zwei Kleinhirnhemisphären, die vom Kleinhirncortex (Kleinhirnrinde) bedeckt werden und spielt unter anderem eine wichtige Rolle bei automatisierten motorischen Prozessen.

Aufbau von Neuronen

Neurone haben, wie alle Zellen, einen Zellkörper, der für den Stoffwechsel zuständig ist (siehe Info-​Kasten). Von diesem Zellkörper, den man auch Zytosoma nennt, gehen die Neuriten ab: meist ein Axon und ein oder mehrere Dendriten. Über die Dendriten und Axone kann eine Zelle Informationen empfangen und aussenden. Das Axon wirkt wie ein Kabel, das die Signale des Neurons weiterleitet. Es kann sich über Entfernungen von bis zu einem Meter und mehr erstrecken. Leiten die Axone zum Gehirn, spricht man von afferenten Nervenfasern. Steuerbefehle vom Gehirn in die Peripherie, also etwa zu den Muskeln, nennt man efferent.

Die Dendriten, die sich meist stark verzweigen, wirken wie die Antennen eines Neurons: Über Synapsen stehen sie in Kontakt mit Axonen oder Nervenzellkörpern, über welche sie hereinkommende Signale aufnehmen. Bis zu 10.000 Fortsätze kann ein einzelner Zellkörper haben. Weil die Dendriten sich oft wie die Wurzeln einer Pflanze in die Umgebung erstrecken, werden sie von Forschern auch als „Dendritenbäume“ bezeichnet.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Axon

Axon/-/axon

Das Axon ist der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist. Ein Axon kann sich vielfach verzweigen, und so eine Vielzahl nachgeschalteter Nervenzellen erreichen. Seine Länge kann mehr als einen Meter betragen. Das Axon endet in einer oder mehreren Synapse(n).

Axon

Axon/-/axon

Das Axon ist der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist. Ein Axon kann sich vielfach verzweigen, und so eine Vielzahl nachgeschalteter Nervenzellen erreichen. Seine Länge kann mehr als einen Meter betragen. Das Axon endet in einer oder mehreren Synapse(n).

Axon

Axon/-/axon

Das Axon ist der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist. Ein Axon kann sich vielfach verzweigen, und so eine Vielzahl nachgeschalteter Nervenzellen erreichen. Seine Länge kann mehr als einen Meter betragen. Das Axon endet in einer oder mehreren Synapse(n).

Afferenz

Afferenz/-/afferent nerve fiber

Als Afferenz werden zuführende Nervenfasern bezeichnet. Afferente Nervenfasern übermitteln sensorische Information aus der Peripherie – zum Beispiel Reize der Haut – zum zentralen Nervensystem. Das Gegenteil ist Efferenz.

Efferenz

Efferenz/-/efference

Ein Axon (langer, faserartiger Fortsatz von Nervenzellen), welches Signale vom zentralen Nervensystem weg in periphere Bereiche leitet, wie das zum Beispiel bei der Motorik der Fall ist, wird efferent genannt. Das Gegenteil ist Afferenz.

Synapse

Synapse/-/synapse

Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen und dient deren Kommunikation. Sie besteht aus einem präsynaptischen Bereich – dem Endknöpfchen des Senderneurons – und einem postsynaptischen Bereich – dem Bereich des Empfängerneurons mit seinen Rezeptoren. Dazwischen liegt der sogenannte synaptische Spalt.

Axon

Axon/-/axon

Das Axon ist der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist. Ein Axon kann sich vielfach verzweigen, und so eine Vielzahl nachgeschalteter Nervenzellen erreichen. Seine Länge kann mehr als einen Meter betragen. Das Axon endet in einer oder mehreren Synapse(n).

Soma

Soma/-/cell body

Der Zellkörper, auch Soma genannt, ist das Stoffwechselzentrum der Zelle. Er trägt neben den Zellorganellen – zum Beispiel die Mitochondrien – auch den Zellkern mit den Erbanlagen. Vom Zellkörper gehen die Dendriten und das Axon (langer faserartiger Fortsatz von Nervenzellen) ab.

Verschiedene Neuronen-​Typen

In der Hirnforschung werden verschiedene Typen von Neuronen unterschieden. Dabei weisen die Bezeichnungen mal auf das Aussehen, mal auf die Funktion oder die Eigenschaften der Zelle hin. Das führt dazu, dass eine Nervenzelle bisweilen in mehrere Kategorien fällt, was für Laien durchaus verwirrend sein kann. Hier der Versuch einer Übersicht:

Eine Art der Klassifizierung entsteht durch die Anzahl der Neuriten einer Nervenzelle. Die meisten Neurone besitzen neben dem Axon viele Dendriten. Diese werden daher als multipolar bezeichnet. Eine bipolare Nervenzelle hat ein Axon und einen Dendriten, eine unipolare Nervenzelle besitzt nur ein Axon, aber keine Dendriten. Eine weitere Klassifizierung unterscheidet zwischen „bedornten“ oder „unbedornten“ Neuronen, wenn die Dendriten wie eine Rose kleine Dornen oder „spines“ aufweisen oder nicht. An diesen Dornen werden zumeist erregende Synapsen ausgebildet.

Auch der Sitz im Körper und die spezifische Funktion einer Zelle können ausschlaggebend für ihre Bezeichnung sein. So werden Neurone, deren Neuriten an den sensorischen Oberflächen des Körpers sitzen, also zum Beispiel in der Haut oder in der Retina des Augapfels, als sensorische Neurone bezeichnet. Sie liefern Informationen an das Nervensystem weiter. Motorische Neurone oder Motoneurone haben Axone, die mit Muskeln Synapsen bilden und Bewegungen auslösen. Die meisten Neurone des Nervensystems sind jedoch mit anderen Neuronen verknüpft. Sie bezeichnet man als Interneurone. Sie haben meist kurze Axone und stehen mit Nervenzellen in der nahen Umgebung in Kontakt. Neurone, die mit anderen Nervenzellen im Kontakt stehen, deren Axone aber in weit entfernte Regionen des Gehirns reichen, nennt man Projektionsneurone.

Eine weitere Klassifizierung beruft sich auf die chemischen Eigenschaften von Nervenzellen. So werden jene Zellen, die an ihren Synapsen den Neurotransmitter Acetylcholin freisetzen, als cholinerg bezeichnet. Solche cholinergen Zellen sind zum Beispiel an der Kontrolle willkürlicher Bewegungen beteiligt.

Um die Verwirrung komplett zu machen, werden manche Nervenzellen auch anhand ihres Aussehens und der Struktur ihrer Dendritenbäume eingeteilt. So gleicht der Zellkörper der Pyramidenzellen, die mit einem Durchmesser von bis zu 100 Mikrometern verhältnismäßig groß sind, einem Dreieck. Auch Sternzellen machen ihrem Namen alle Ehre. Körnerzellen wiederum haben ihre Bezeichnung erhalten, weil sie im Querschnitt des Hirngewebes körnig erscheinen. Und die Purkinje-​Zellen, die sich im Kleinhirn finden, sind schlicht nach ihrem Entdecker benannt.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Axon

Axon/-/axon

Das Axon ist der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist. Ein Axon kann sich vielfach verzweigen, und so eine Vielzahl nachgeschalteter Nervenzellen erreichen. Seine Länge kann mehr als einen Meter betragen. Das Axon endet in einer oder mehreren Synapse(n).

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Axon

Axon/-/axon

Das Axon ist der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist. Ein Axon kann sich vielfach verzweigen, und so eine Vielzahl nachgeschalteter Nervenzellen erreichen. Seine Länge kann mehr als einen Meter betragen. Das Axon endet in einer oder mehreren Synapse(n).

Synapse

Synapse/-/synapse

Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen und dient deren Kommunikation. Sie besteht aus einem präsynaptischen Bereich – dem Endknöpfchen des Senderneurons – und einem postsynaptischen Bereich – dem Bereich des Empfängerneurons mit seinen Rezeptoren. Dazwischen liegt der sogenannte synaptische Spalt.

Interneurone

Interneuron/-/interneuron

Ein kleines multipolares Neuron, das zwischen zwei andere Neurone geschaltet ist und Impulse von einer Nervenzelle zur anderen leitet. Im Zentralen Nervensystem sind Interneurone meist hemmend und nutzen die Botenstoffe GABA und Glycin.

Axon

Axon/-/axon

Das Axon ist der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist. Ein Axon kann sich vielfach verzweigen, und so eine Vielzahl nachgeschalteter Nervenzellen erreichen. Seine Länge kann mehr als einen Meter betragen. Das Axon endet in einer oder mehreren Synapse(n).

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Neurotransmitter

Neurotransmitter/-/neurotransmitter

Ein Neurotransmitter ist ein chemischer Botenstoff, eine Mittlersubstanz. An den Orten der Zell-​Zellkommunikation wird er vom Senderneuron ausgeschüttet und wirkt auf das Empfängerneuron erregend oder hemmend.

Acetylcholin

Acetylcholin/-/acetylcholine

Acetylcholin ist einer der wichtigsten Neurotransmitter, also der Botenstoffe im Gehirn. Es ist unter anderem verantwortlich für die Muskelkontraktion, da es die Übertragung zwischen Nerv und Muskel an den sogenannten neuromuskulären Endplatten vermittelt. Es war der erste der chemischen Botenstoffe, der entdeckt wurde – 1921, am Herzen eines Frosches durch Otto Loewi.

cholinerg

cholinerg/-/cholinergic

Cholinerge Neurone setzen bei der Reizweiterleitung Acetylcholin (wichtiger Botenstoff im Gehirn) frei.

cholinerg

cholinerg/-/cholinergic

Cholinerge Neurone setzen bei der Reizweiterleitung Acetylcholin (wichtiger Botenstoff im Gehirn) frei.

Soma

Soma/-/cell body

Der Zellkörper, auch Soma genannt, ist das Stoffwechselzentrum der Zelle. Er trägt neben den Zellorganellen – zum Beispiel die Mitochondrien – auch den Zellkern mit den Erbanlagen. Vom Zellkörper gehen die Dendriten und das Axon (langer faserartiger Fortsatz von Nervenzellen) ab.

Astrozyt

Astrozyt/-/astrocyte, astroglia

Astrozyten sind die größten unter den Gliazellen. Zu ihren Aufgaben gehören z.B. die Immunabwehr (auch Blut-​Hirn-​Schranke) oder die Wiederaufnahme ausgeschütteter Neurotransmitter (Botenstoffen im Gehirn).

Körnerzellen

Körnerzellen/-/granule cells

Relativ kleine Nervenzellen, die in Cortex (Großhirnrinde), Hippocampus, Riechkolben und Kleinhirn vorkommen. Sie können genauso hemmend wie erregend sein. Im Cortex liegen sie primär in Schicht IV. In der Rinde des Kleinhirns stellen sie 99% der Zellen und bilden die Parallelfasern.

Cerebellum

Kleinhirn/Cerebellum/cerebellum

Das Cerebellum (Kleinhirn) ist ein wichtiger Teil des Gehirns, an der Hinterseite des Hirnstamms und unterhalb des Okzipitallappens gelegen. Es besteht aus zwei Kleinhirnhemisphären, die vom Kleinhirncortex (Kleinhirnrinde) bedeckt werden und spielt unter anderem eine wichtige Rolle bei automatisierten motorischen Prozessen.

Gliazellen – mehr als stützender Leim

Um die zweite, wichtige Zellpopulation im Gehirn, die Gliazellen, halten sich trotz Gegenbelegen hartnäckig zwei Gerüchte. Das erste betrifft ihre Anzahl: Es gebe etwa zehnmal so viele Gliazellen wie Neuronen. Eine Studie von 2009 lässt aber vermuten, dass es wahrscheinlich genauso viele Gliazellen wie Neurone gibt. Das zweite Gerücht bezieht sich auf die Namensherkunft der Zellen: Das griechische Wort „glia“ bedeutet Leim. Lange Zeit glaubte man, die ausschließliche Funktion der Gliazellen sei, die Nachbarzellen zu isolieren, stützen und zu ernähren. Mark F. Bear veranschaulicht diese Aufgabe in dem Buch „Neurowissenschaften“ so: „Wäre das Gehirn ein Keks mit Schokoladenstücken, dann wären die Neuronen die Schokoladenstücke und die Gliazellen der Teig, der den übrigen Raum ausfüllt und bewirkt, dass die Schokoladenstücke an Ort und Stelle gehalten werden“.

Anfang der 80er Jahre entdeckten jedoch ein deutscher und ein amerikanischer Neurowissenschaftler parallel, dass auch die Membranen von Astrozyten, der häufigsten Gliazell-​Art im Gehirn, Rezeptoren für Neurotransmitter besitzen – und somit mit anderen Zellen in Kontakt treten können. Daneben haben die Astroglia, Astrozyten oder Spinnenzellen im zentralen Nervensystem aber auch die Aufgabe, als Verkehrslotsen und Türsteher zu fungieren: Sie regulieren das chemische Milieu im extrazellulären Raum, indem sie Kalium-​Ionen oder Glutamat aufnehmen können. Dadurch beeinflussen sie die Funktionen der benachbarten Zellen. Außerdem sind sie an der Blut-​Hirn-​Schranke beteiligt, die dafür zuständig ist, dass nur bestimmte Stoffe ins Gehirn hineingelangen (Siehe Info-​Kasten).

Gliazellen

Gliazellen/-/glia cells

Gliazellen stellen neben den Neuronen die zweite Gruppe große Gruppe von Zellen im Gehirn. Sie wurden lange Zeit als die inaktiven Elemente des Gehirns, als „Nervenkitt“ bezeichnet. Heute weiss man, dass die verschiedenen Typen von Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen) klar definierte Aufgaben im Nervensystem erfüllen. So reagieren sie z. B. auf Krankheitserreger, spielen eine wichtige Rolle bei der Ernährung der Nervenzellen oder isolieren Nervenfasern. Ihr Anteil im Vergleich zu den Neuronen liegt bei etwas über 50 Prozent.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Rezeptor

Rezeptor/-/receptor

Signalempfänger in der Zellmembran. Chemisch gesehen ein Protein, das dafür verantwortlich ist, dass eine Zelle ein externes Signal mit einer bestimmten Reaktion beantwortet. Das externe Signal kann beispielsweise ein chemischer Botenstoff (Transmitter) sein, den eine aktivierte Nervenzelle in den synaptischen Spalt entlässt. Ein Rezeptor in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennt das Signal und sorgt dafür, dass diese Zelle ebenfalls aktiviert wird. Rezeptoren sind sowohl spezifisch für die Signalsubstanzen, auf die sie reagieren, als auch in Bezug auf die Antwortprozesse, die sie auslösen.

Neurotransmitter

Neurotransmitter/-/neurotransmitter

Ein Neurotransmitter ist ein chemischer Botenstoff, eine Mittlersubstanz. An den Orten der Zell-​Zellkommunikation wird er vom Senderneuron ausgeschüttet und wirkt auf das Empfängerneuron erregend oder hemmend.

Astrozyt

Astrozyt/-/astrocyte, astroglia

Astrozyten sind die größten unter den Gliazellen. Zu ihren Aufgaben gehören z.B. die Immunabwehr (auch Blut-​Hirn-​Schranke) oder die Wiederaufnahme ausgeschütteter Neurotransmitter (Botenstoffen im Gehirn).

Glutamat

Glutamat/-/glutamate

Glutamat ist eine Aminosäure und der wichtigste erregende (exzitatorische) Neurotransmitter, der bei der Informationsübertragung zwischen Neuronen an deren Synapsen als Botenstoff dient.

Schnell dank Myelinschicht

Eine ganz besondere Funktion erfüllen die Oligodendroglia im zentralen Nervensystem und die Schwann-​Zellen im peripheren Nervensystem. Sie bilden fettreiche Membranen aus, die sie in mehreren Schichten um ein Axon wickeln, um diese zu isolieren. So bilden sie eine so genannte Myelinschicht (Myelin: griechisch für ‘Mark’) um die Axone. Da ein Axon in so einer Ummantelung aussieht wie ein Schwert in einer Scheide, sprechen Wissenschaftler auch von Markscheiden.

Die Markscheiden beschleunigen die Weiterleitung von Nervenimpulsen entlang der Axone – dank der Myelinschicht werden sie zu regelrechten Datenautobahnen. Der Trick dabei: Die Myelinschicht wird immer wieder von kleinen Lücken durchbrochen, den Ranvier-​Schnürringen. Die Weiterleitung der Reize im Axon erfolgt über elektrische Impulse. Weil aber an den Bereichen, an denen sich die Myelinschicht befindet, keine Erregung stattfinden kann, springt der elektrische Reiz sozusagen von Ranvier-​Schnürring zu Ranvier-​Schnürring. Die Forscher nennen das eine saltatorische Erregungsleitung. Sie macht die Informationsübertragung in unserem Gehirn so schnell – und zeigt anschaulich, wie eng Gliazellen und Neurone im Gehirn zusammenarbeiten, um uns zu dem zu befähigen, was wir tagtäglich tun.

Oligodendrozyten

Oligodendrozyten/-/oligodendrocytes

Zellen des Zentralen Nervensystems, die die Myelinscheide um die Nervenzellen bilden und so deren Leitungsgeschwindigkeit erhöhen. Sie gehören zu den Gliazellen.

Axon

Axon/-/axon

Das Axon ist der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist. Ein Axon kann sich vielfach verzweigen, und so eine Vielzahl nachgeschalteter Nervenzellen erreichen. Seine Länge kann mehr als einen Meter betragen. Das Axon endet in einer oder mehreren Synapse(n).

Myelin

Myelin/-/myelin

Myelin ist eine fetthaltige Substanz, die aus Gliazellen gebildet wird. Sie umhüllt die Axone (lange faserartige Fortsätze) von Nervenzellen und isoliert diese, so dass Nachrichten nicht ungehindert auf benachbarte Nervenzellen übergehen können. Zudem wird so die Signalleitung enorm beschleunigt.

Axon

Axon/-/axon

Das Axon ist der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist. Ein Axon kann sich vielfach verzweigen, und so eine Vielzahl nachgeschalteter Nervenzellen erreichen. Seine Länge kann mehr als einen Meter betragen. Das Axon endet in einer oder mehreren Synapse(n).

Gliazellen

Gliazellen/-/glia cells

Gliazellen stellen neben den Neuronen die zweite Gruppe große Gruppe von Zellen im Gehirn. Sie wurden lange Zeit als die inaktiven Elemente des Gehirns, als „Nervenkitt“ bezeichnet. Heute weiss man, dass die verschiedenen Typen von Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen) klar definierte Aufgaben im Nervensystem erfüllen. So reagieren sie z. B. auf Krankheitserreger, spielen eine wichtige Rolle bei der Ernährung der Nervenzellen oder isolieren Nervenfasern. Ihr Anteil im Vergleich zu den Neuronen liegt bei etwas über 50 Prozent.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

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