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Erregungsübertragung an den Synapsen

Die präsynaptische Endigung enthält mehrere 100 synaptische Vesikel mit Neurotransmittern, und überträgt Informationen. Der syntaktische Spalt ist 20-40 nm breit und mit Polisacchariden gefüllt. Der synaptische Spalt verbindet die präsynaptische Endigung mit der postsynaptischen Zelle. Die postsynaptische Zelle ist die Zellmembran des nachgeschalteten Neurons und es sind andere Ionenkanäle als im Axon vorhanden.

Trifft ein Aktionspotenzial in einer präsynaptischen Endigung ein, wird dessen Zellmembran depolarisiert. Die Potenzialdifferenz geht gegen Null. Und die Konzentration von Ca2+ Ionen in der präsynaptischen Endigung steigt. Je größer die Impulsfrequenz ist, umso stärker ist auch der Anstieg.

Der Anstieg der intrazellulären Ca2+ Konzentration wirkt als ein Signal, das dazu führt, dass einige synaptische Vesikel mit der Zellmembran verschmelzen. Das nennt man Exocytose. Das Ausgangssignal wird dadurch verstärkt, dass jedes Vesikel mehrere 1000 Neurotransmitter enthält, welche zur postsynaptische Membran diffundieren.

Sie enthält transmittergesteuerte Ionenkanäle, die sich nur öffnen, wenn sich der passende Transmitter an sie bindet.

In der postsynaptischen Zellmembran befinden sich außerdem Enzyme, die den Neurotransmitter erneut spalten, also ist die Öffnung der Ionenkanäle zeitlich begrenzt. Ist der Transmitter gespalten, so öffnet sich der Kanal nicht mehr, da es sich nicht mehr um den passenden Transmitter handelt.

Durch den Ionenstrom verändert sich das Membranpotenzial der postsynaptischen Membran. Die Amplitude der Potentialänderung ist variabel, sie hängt von der Zahl der geöffneten Ionenkanäle ab. Dieses postsynaptische Potential (PSP) ist damit also der ausgeschütteten Transmittermenge proportional. Da das postsynaptische Potential sogesehen von der Erregung des präsynaptischen Neuron abhängig ist, ist eine Erregungsübertragung ohne Informationsverlust gewährleistet.

Synapse und synaptischer Spalt


Die Abbauprodukte des Transmitters werden recyclet. Acetylcholin wird zu Cholin und Essigsäure. Und das Cholin diffundiert zurück und wird aktiv aufgenommen. Durch Übertragung eines Essigsäurerestes entsteht wieder Acetylcholin. 

Die Erregung durch ein Aktionspotenzial besteht aus Dauer und Intensität. Diese Information wird an verschiedene Stellen des Neurons unterschiedlich codiert: Dendriten, der Körper und das postsynaptische Potential reagieren auf Erregung mit einer passiven Veränderung des Membranpotentials: es handelt sich hierbei um eine passive Potenzialverschiebung. Die Information über den Reiz wird analog codiert, d.h., dass die Form des Reizes nachgebildet wird. Im Axon werden die Informationen in Form von Nervenimpulsen weitergeleitet. Die Dauer der Erregung ist nicht in der Dauer eines einzelnen Impulses codiert, denn jeder Impuls dauert gleich lang. Es handelt sich um einen digitalen Impuls. Die Stärke der Erregung beeinflusst die Frequenz der Impulsfolge. Digitale Impulse sind immer identisch, unterscheiden sich aber in ihrer Frequenz. Analoge Impulse haben dieselbe Frequenz, aber unterscheiden sich in ihrer Amplitude.

Nerventellen empfangen über ihre Dendriten Informationen von bis zu 8000 anderen Neuronen. Da nicht alle Zellen denselben Transmitter ausschütten, es sind heute etwa 30 Transmittersubstanzen bekannt, lässt sich die Herkunft bestimmter Signale anhand der ausgeschütteten Substanzen erkennen. Sie öffnen Ionenkanäle, hierbei spricht man vom erregenden postsynaptischen Potential (ESP). Außerdem bewirken sie Hyperpolarisation, das postsynaptische Potential wird negativer, dabei handelt es sich um das hemmende, inhibitorische postsynaptische Potential.

Sind an den Dendriten eines Neuron verschiedene Synapsen gleichzeitig aktiv, beeinflussen sich deren postsynaptische Potentiale gegenseitig. Zum Beispiel die Aktionspotenzialbildung durch Summierung schwacher erregender postsynaptischen Potentiale. Hierbei spricht man von synaptischer Integration.

Die Erregung eines Neutrons entspricht der Summe der Signale, die diese Zelle über Ihre Synapsen empfängt.

jede Nervenzelle überprüft dabei anhand der Stärke der Erregung, ob eine Information wichtig genug ist, um weitergeleitet zu werden. Gleichzeitig werden eventuell hemmende Einflüsse berücksichtigt.


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