Neuron

Allgemeines

Ein Neuron ist eine auf Erregungsleitung und Erregungsübertragung spezialisierte Zelle, die als Zelltyp in Gewebetieren und damit in nahezu allen vielzelligen Tieren vorkommt. Die Gesamtheit aller Nervenzellen eines Tieres bildet zusammen mit den Gliazellen das Nervensystem.

Eine für Säugetiere typische Nervenzelle hat einen Zellkörper und Zellfortsätze zweierlei Art: die Dendriten und den Neuriten bzw. das Axon. Die verästelten Dendriten nehmen vornehmlich Erregung von anderen Zellen auf. Der von Gliazellen umhüllte Neurit eines Neurons kann über einen Meter lang sein und dient zunächst der Fortleitung einer Erregung dieser Zelle in die Nähe anderer Zellen. Dabei wird eine Spannungsänderung über den Fortsatz weitergeleitet, indem kurzzeitige Ionenströme durch besondere Kanäle in der Zellmembran zugelassen werden.

Die Axonenden stehen über Synapsen in Kontakt zu anderen Nervenzellen, Muskelzellen (neuromuskuläre Endplatte) oder zu Drüsenzellen. Die Übertragung der Erregung erfolgt selten unmittelbar elektrisch, sondern meist mittels Botenstoffen (Neurotransmittern) chemisch. Einige Nervenzellen können auch Signalstoffe in die Blutbahn abgeben, z. B. modifizierte Neuronen im Nebennierenmark oder im Hypothalamus als Sekretion von Neurohormonen.

Schätzungen nach besteht das menschliche Gehirn aus knapp 100 Milliarden Neuronen und etwa ähnlich vielen Gliazellen.

Die Neuronen sind separate funktionierende Einheiten. Im Zellinneren befinden sich der Zellkern mit der DNA und Organellen: Energie liefernde Mitochondrien und Proteine bildende Ribosomen. Wie bei fast allen Zellen konzentrieren sich die Organellen auf den eigentlichen Zellkörper. Typisch für Neuronen sind ihre Neuriten, lange, dünne Zellfortsätze. Man unterscheidet zwei Arten:

• Dendriten
  Dendriten nehmen meist Nervensignale auf.
• Axone
  Axone senden meist Nervensignale aus.

Im Gegensatz zu den meisten anderen Zellen im menschlichen Körper sind Neurone nicht teilugnsfähig. Einmal ein Neuron, immer ein Neuron, bis zu dessen Tod. - 99,9% der Nervenzellen kommen niemals mit der Außenwelt in Kontakt, sondern beschäftigen sich nur mit sich selbst. Ihre Hauptaufgabe ist es, Impulse zu empfangen, zu kombinieren und neue Impulse zu erzeugen.

Um Neuronen besser untersuchen zu können, werden sie in Kulturen gehalten. Sind mehrere Neuronen in einer Zellkulturschale, bilden diese nach wenigen Tagen ein Netzwerk und verknüpfen sich miteinander. Nach wenigen Wochen beginnen sie selbständig mit der Erzeugung von Nervenimpulsen und bilden funktionierende Synapsen. Dies geschieht ganz ohne Anleitung, völlig spontan.

Aktivierung

"Wenn nun eine neuronale Aktivierung in einem Hirnareal stattfindet, ereignen sich zwei verschiedene zeitlich aufeinanderfolgende Phänomene (dies wurde mit Nahe-Infrarot- Spektroskopie untersucht (Grinvald et al., 1991)): Zu Beginn der Aktivierung kommt es durch einen höheren Energieumsatz der Neuronen zu einem verstärkten Sauerstoffverbrauch, der eine Zunahme des Desoxyhämoglobins bewirkt. Der Peak der maximalen Desoxyhämoglobinkonzentration tritt ca. 2,5 sec nach Stimulation (in den Versuchen von Grinvald et al.: visuelle Stimulation) auf. Dieser anfänglichen Antwort folgt ein vermehrter O 2 -Einstrom in das aktivierte Areal, welcher den benötigten Sauerstoffbedarf sogar übersteigt. Dabei ist das Areal, das von der reaktiven O 2 -Antwort betroffen ist, größer als das Areal, in dem der Anstieg des Desoxyhämoglobins beobachtet werden kann (Kim and Ugurbil, 1997). Die Erhöhung der Sauerstoffkonzentration findet ca. 5-6 sec nach Stimulation statt. Dies führt nun zu einem Signalanstieg in T2 und T2* gewichteten MR Bildern (Kim and Ugurbil, 1997), wobei der mittlere Signalanstieg für ein 1.5 Tesla Feld bei ca. 4.7 %, für ein 4 Tesla Feld bei ca. 15 % liegt (Aine, 1995). Wichtig anzumerken bleibt noch, dass das Signal, das bei der funktionellen Kernspintomographie gemessen wird, nicht nur auf der Blutoxygenierung allein basiert, sondern auch auf dem regionalen cerebralen Blutfluss (rCBF) und dem regionalen cerebralen Blutvolumen."

Schädigung und Regeneration

Jedes Neuron hat eine ganz eigene Form und ganz eigenen Synapsen. Dieses sind durch seine Entwicklung und Nutzung geprägt. Einige werden mit der Zeit schwächer und verschwinden schließlich ganz, andere verstärken sich. Diese Einzigartigkeit macht Krankheiten oder Schädigungen des Gehirns so gefährlich. Das Neuron wird nie wieder alle seine Verbindungen wiederherstellen können. Selbst wenn neues Wachstum auftritt, ist es langsam und zunächst ungerichtet. Dendriten und Axon tasten sich entsprechend den Nervensignalen vor.

Bei der Neurogenese befinden sich zunächst Vorläuferzellen in einem Stadium der Spezialisierung zwischen Stammzellen und voll entwickelten Neuronen. In diesem Stadium können sie sich zu Neuronen oder Gliazellen entwickeln.

Die Reparatur von Neuronen läuft, wenn überhaupt, nur langsam ab. Das geschädigte oder abgetrennte Axonende lässt sich mit sogenannten Wachstumsfaktoren dazu anregen, neu zu sprossen. Trifft ein solcher Spross auf eine leere Myelischeide, kann er hindurchwachsen.