Einführung in die Psychologie (Deutsch)

Neuronale Kommunikation (Aktionspotential)

Nachdem wir nun die Grundstrukturen des Neurons und die Rolle, die diese Strukturen in der neuronalen Kommunikation spielen, kennengelernt haben, schauen wir uns das Signal selbst genauer an—wie es sich durch das Neuron bewegt und springt dann zum nächsten Neuron, wo der Prozess wiederholt wird.

Wir beginnen an der neuronalen Membran. Das Neuron existiert in einer flüssigen Umgebung—es ist von extrazellulärer Flüssigkeit umgeben und enthält intrazelluläre Flüssigkeit (d. H. Zytoplasma)., Die neuronale Membran hält diese beiden Flüssigkeiten getrennt—eine kritische Rolle, da das elektrische Signal, das das Neuron passiert, davon abhängt, dass sich die intra – und extrazellulären Flüssigkeiten elektrisch unterscheiden. Dieser Unterschied in der Ladung über die Membran, das Membranpotential genannt, liefert Energie für das Signal.

Die elektrische Ladung der Flüssigkeiten wird durch geladene Moleküle (Ionen) verursacht, die in der Flüssigkeit gelöst sind., Die semipermeable Natur der neuronalen Membran schränkt die Bewegung dieser geladenen Moleküle etwas ein, und infolgedessen neigen einige der geladenen Teilchen dazu, entweder innerhalb oder außerhalb der Zelle konzentrierter zu werden.

Zwischen den Signalen wird das Potential der Neuronenmembran in einem Bereitschaftszustand gehalten, der als Ruhepotential bezeichnet wird. Wie ein ausgestrecktes Gummiband, das darauf wartet, in Aktion zu treten, reihen sich Ionen auf beiden Seiten der Zellmembran an und sind bereit, über die Membran zu eilen, wenn das Neuron aktiv wird und die Membran ihre Tore öffnet (d. H.,, eine Natrium-Kalium-Pumpe, die Bewegung von Ionen über die Membran ermöglicht). Ionen in hochkonzentrierten Bereichen sind bereit, sich in Bereiche mit niedriger Konzentration zu bewegen, und positive Ionen sind bereit, sich in Bereiche mit negativer Ladung zu bewegen.

Im Ruhezustand befindet sich Natrium (Na+) in höheren Konzentrationen außerhalb der Zelle und neigt daher dazu, sich in die Zelle zu bewegen. Kalium (K+) hingegen ist konzentrierter in der Zelle und neigt dazu, sich aus der Zelle zu bewegen (). Außerdem ist das Innere der Zelle im Vergleich zur Außenseite leicht negativ geladen., Dies sorgt für eine zusätzliche Kraft auf Natrium und bewirkt, dass es sich in die Zelle bewegt.

Bei Ruhepotential ist Na+ (blaue Fünfecke) außerhalb der Zelle in der extrazellulären Flüssigkeit (blau dargestellt) stärker konzentriert, während K+ (violette Quadrate) in der Nähe der Membran im Zytoplasma oder in der intrazellulären Flüssigkeit stärker konzentriert ist., Andere Moleküle wie Chloridionen (gelbe Kreise) und negativ geladene Proteine (braune Quadrate) tragen zu einer positiven Nettoladung in der extrazellulären Flüssigkeit und einer negativen Nettoladung in der intrazellulären Flüssigkeit bei.

Aus diesem Ruhepotentialzustand empfängt das Neuron ein Signal und sein Zustand ändert sich abrupt ()., Wenn ein Neuron Signale an den Dendriten empfängt-aufgrund von Neurotransmittern von einem benachbarten Neuron, das an seine Rezeptoren bindet-öffnen sich kleine Poren oder Tore auf der neuronalen Membran, wodurch Na+ – Ionen, die sowohl durch Ladungs-als auch durch Konzentrationsunterschiede angetrieben werden, in die Zelle gelangen können. Mit diesem Zustrom positiver Ionen wird die innere Ladung der Zelle positiver. Wenn diese Ladung ein bestimmtes Niveau erreicht, das als Erregungsschwelle bezeichnet wird, wird das Neuron aktiv und das Aktionspotential beginnt.,

Viele zusätzliche Poren öffnen sich, was zu einem massiven Zustrom von Na+ – Ionen und einem enormen positiven Anstieg des Membranpotentials, des Peakaktionspotentials, führt. Auf dem Höhepunkt des Spikes schließen sich die Natriumtore und die Kaliumtore öffnen sich. Wenn positiv geladene Kaliumionen austreten, beginnt die Zelle schnell mit der Repolarisation. Zuerst hyperpolarisiert es sich, wird etwas negativer als das Ruhepotential, und dann nivelliert es und kehrt zum Ruhepotential zurück.,

Während des Aktionspotentials ändert sich die elektrische Ladung über die Membran dramatisch.

Diese positive Spitze bildet das Aktionspotential: das elektrische Signal, das sich typischerweise vom Zellkörper das Axon hinunter zu den Axonanschlüssen bewegt. Das elektrische Signal bewegt sich wie eine Welle das Axon hinunter; An jedem Punkt diffundieren einige der Natriumionen, die in die Zelle gelangen, in den nächsten Abschnitt des Axons, wodurch die Ladung über die Erregungsschwelle hinaus angehoben und ein neuer Zustrom von Natriumionen ausgelöst wird., Das Aktionspotential bewegt sich den ganzen Weg das Axon hinunter zu den Terminaltasten.

Das Aktionspotential ist ein All-or-None-Phänomen. In einfachen Worten bedeutet dies, dass ein eingehendes Signal von einem anderen Neuron entweder ausreicht oder nicht ausreicht, um die Erregungsschwelle zu erreichen. Es gibt kein Dazwischen und es gibt kein Ausschalten eines Aktionspotentials, sobald es gestartet wird. Denken Sie daran, wie eine E-Mail oder eine Textnachricht zu senden. Sie können darüber nachdenken, alles zu senden, was Sie möchten, aber die Nachricht wird erst gesendet, wenn Sie auf die Schaltfläche Senden klicken. Sobald Sie die Nachricht gesendet haben, wird sie nicht mehr angehalten.,

Da es sich um alles oder nichts handelt, wird das Aktionspotential an jedem Punkt entlang des Axons in voller Stärke neu erstellt oder verbreitet. Ähnlich wie die beleuchtete Sicherung eines Feuerwerkskörpers verblasst sie nicht, wenn sie das Axon hinunterfährt. Es ist diese All-or-None-Eigenschaft, die die Tatsache erklärt, dass Ihr Gehirn eine Verletzung an einem entfernten Körperteil wie Ihrem Zeh genauso schmerzhaft wahrnimmt wie eine an Ihrer Nase.

Wie bereits erwähnt, geben die synaptischen Vesikel ihre Neurotransmitter in die Synapse frei, wenn das Aktionspotential am terminalen Knopf ankommt., Die Neurotransmitter wandern über die Synapse und binden an Rezeptoren auf den Dendriten des benachbarten Neurons, und der Prozess wiederholt sich im neuen Neuron (vorausgesetzt, das Signal ist ausreichend stark, um ein Aktionspotential auszulösen). Sobald das Signal abgegeben wird, driften überschüssige Neurotransmitter in der Synapse weg, werden in inaktive Fragmente zerlegt oder in einem als Reuptake bekannten Prozess resorbiert. Bei der Wiederaufnahme wird der Neurotransmitter zurück in das Neuron gepumpt, das ihn freigesetzt hat, um die Synapse zu löschen ()., Das Löschen der Synapse dient sowohl dazu, einen klaren „Ein“ – als auch „Aus“ – Zustand zwischen Signalen bereitzustellen und die Produktion von Neurotransmittern zu regulieren (volle synaptische Vesikel liefern Signale, dass keine zusätzlichen Neurotransmitter produziert werden müssen).

Bei der Wiederaufnahme wird ein Neurotransmitter von der Synapse zurück in das Axonterminal verschoben, von dem er freigegeben wurde.

Neuronale Kommunikation wird oft als elektrochemisches Ereignis bezeichnet., Die Bewegung des Aktionspotentials über die Länge des Axons ist ein elektrisches Ereignis, und die Bewegung des Neurotransmitters über den synaptischen Raum stellt den chemischen Teil des Prozesses dar.