4 Fragen zu Reizleitung

Der Prozess von der Wahrnehmung eines Stimulus bis zur Muskelkontraktion umfasst mehrere Phasen: 1. **Reizaufnahme**: Ein sensorischer Reiz (z.B. Berührung, Licht, Geräusch) wird von spezialisierten Rezeptoren (z.B. Hautrezeptoren, Photorezeptoren im Auge, Haarzellen im Ohr) aufgenommen. 2. **Signaltransduktion**: Der aufgenommene Reiz wird in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dies geschieht durch die Veränderung des Membranpotentials der Rezeptorzellen. 3. **Signalweiterleitung**: Das elektrische Signal wird über sensorische Neuronen (afferente Nervenfasern) zum zentralen Nervensystem (ZNS) geleitet. Diese Neuronen leiten das Signal über das Rückenmark oder direkt zum Gehirn. 4. **Signalverarbeitung**: Im ZNS (Gehirn und Rückenmark) wird das Signal verarbeitet und interpretiert. Hier wird entschieden, welche Reaktion auf den Reiz erfolgen soll. 5. **Signalübertragung**: Wenn eine motorische Reaktion erforderlich ist, wird ein motorisches Signal über efferente Nervenfasern vom ZNS zu den entsprechenden Muskeln gesendet. 6. **Neuromuskuläre Übertragung**: Das motorische Signal erreicht die motorische Endplatte (Synapse zwischen einem motorischen Neuron und einer Muskelzelle). Hier wird das elektrische Signal in eine chemische Signalübertragung umgewandelt, indem Neurotransmitter (z.B. Acetylcholin) freigesetzt werden. 7. **Muskelkontraktion**: Die Neurotransmitter binden an Rezeptoren auf der Muskelzelle und lösen eine Depolarisation der Muskelmembran aus. Dies führt zur Freisetzung von Kalziumionen innerhalb der Muskelzelle, was die Interaktion von Aktin und Myosin (den kontraktilen Proteinen) ermöglicht und somit die Muskelkontraktion auslöst. Diese Phasen beschreiben den gesamten Prozess von der Reizaufnahme bis zur Ausführung einer Muskelkontraktion.

Chronaxie ist ein Begriff aus der Neurophysiologie und beschreibt die minimale Zeitdauer, die ein elektrischer Reiz mit doppelter Rheobase-Stärke benötigt, um eine Erregung in einem Nerv oder Muskel auszulösen. Die Rheobase ist dabei die minimale Reizstärke, die gerade noch eine Erregung hervorruft, wenn der Reiz unendlich lange anliegt. Chronaxie ist ein Maß für die Erregbarkeit von Gewebe und wird häufig verwendet, um die Eigenschaften von Nerven- und Muskelgewebe zu charakterisieren.

Reflexe werden so schnell ausgelöst, weil sie über eine direkte neuronale Verbindung zwischen sensorischen Neuronen und motorischen Neuronen im Rückenmark laufen, ohne dass das Gehirn involviert ist. Dieser Weg wird als Reflexbogen bezeichnet. Wenn ein sensorischer Reiz, wie z.B. ein Schmerzreiz, erkannt wird, wird ein Signal über sensorische Neuronen zum Rückenmark gesendet. Dort wird das Signal sofort auf motorische Neuronen übertragen, die dann eine schnelle Reaktion, wie das Zurückziehen der Hand, auslösen. Diese direkte Verbindung ermöglicht eine sehr schnelle Reaktionszeit, da die Verarbeitung im Gehirn umgangen wird.

Die Reizweiterleitung in Neuronen erfolgt durch einen Prozess, der als Aktionspotential bezeichnet wird. Hier sind die grundlegenden Schritte: 1. **Ruhepotential**: Neuronen haben ein Ruhepotential von etwa -70 mV, was bedeutet, dass das Innere der Zelle negativ geladen ist im Vergleich zur Außenseite. Dies wird durch die ungleiche Verteilung von Ionen, insbesondere Natrium (Na+) und Kalium (K+), aufrechterhalten. 2. **Reiz**: Wenn ein Neuron stimuliert wird (z.B. durch einen chemischen Reiz von einem anderen Neuron), kann dies zu einer Depolarisation führen. Das bedeutet, dass die Membran durchlässiger für Natriumionen wird, die in die Zelle strömen und die Innenseite positiver machen. 3. **Schwellenwert**: Wenn die Depolarisation einen bestimmten Schwellenwert erreicht (etwa -55 mV), wird ein Aktionspotential ausgelöst. Dies ist ein schneller Anstieg der Membranpotential, gefolgt von einer Repolarisation. 4. **Aktionspotential**: Das Aktionspotential breitet sich entlang des Axons des Neurons aus. Dies geschieht durch die Öffnung von spannungsabhängigen Natriumkanälen, gefolgt von der Öffnung von Kaliumkanälen, die das Innere der Zelle wieder negativ machen. 5. **Myelinisierung**: In myelinisierten Neuronen springt das Aktionspotential von einem Ranvierschen Schnürring zum nächsten, was die Geschwindigkeit der Reizweiterleitung erhöht (saltatorische Erregungsleitung). 6. **Synaptische Übertragung**: Am Ende des Axons wird das Aktionspotential in chemische Signale umgewandelt, die Neurotransmitter freisetzen. Diese binden an Rezeptoren auf der nächsten Zelle und setzen den Prozess erneut in Gang. Durch diese Mechanismen können Neuronen schnell und effizient Informationen im Nervensystem weiterleiten.