Funktion der Nervenzellen: Welchen Zweck erfüllen sie?

Unser Körper besteht aus unzähligen Zellen. Ungefähr 100.000.000 von ihnen sind Nervenzellen, auch Neuronen genannt. Was ist die Funktion der Nervenzellen? Im Folgenden werden ihre Bestandteile, ihr Aufbau und ihre Funktionen erläutert.  

Bestimmt hast Du Dich schon einmal gefragt, wie sich die Information durch unseren Körper bewegt. Wie kommt es dazu, dass wir, wenn wir aus Versehen auf eine heiße Herdplatte fassen, sofort reflexartig die Hand zurückziehen, ohne erst einmal bewusst darüber nachzudenken? Wie und wann bewerten wir diese Situation? Wie bewerten wir, ob etwas heiß oder kalt ist,… weich ist oder kratzt? Unsere Nervenzellen (Neuronen) sind verantwortlich dafür, diese Signale zu empfangen und durch unseren Körper zu leiten.

Im Laufe dieses Artikels werden wir vertiefen, was eine Nervenzelle bzw. ein Neuron ist, aus welchen Teilen sie besteht, ihre Klassifikationen erläutern und beschreiben wie ihre Bildung verbessert werden kann.

Grundlegende Konzepte, um die Funktion der Nervenzellen zu verstehen

Bevor wir die Funktion der Nervenzellen näher kennen lernen ist es wichtig, den Begriff Nervenzelle (Neuron) zu definieren und die Teile zu erklären, aus denen sie besteht.

Die Nervenzellen (Neuronen) sind Zellen des Nervensystems. Die grundlegenden Funktionen der Nervenzellen sind der Erhalt und die Weiterleitung von Informationen durch elektrische Impulse über lange Kommunikationsnetzwerke, die im ganzen Nervensystem verteilt sind. Um diese Funktion der Nervenzellen ausführen zu können, muss diese aus verschiedenen Teilen bestehen:

Zellkörper (Soma): ist der Hauptteil der Nervenzelle, dort befindet sich der Zellkern.

Axon: Ist eine Nervenfaser, welche die elektrischen Signale an andere Nervenzellen (Neuronen) weiterleitet. An seinem Ende, das am weitesten vom Zellkörper entfernt ist, besitzt es eine Vielzahl an Endigungen, sogenannte Axonterminale, die an viele weitere Nervenzellen angeknüpft sind.

Dendriten: sind Verlängerungen der Nervenzelle in Form von kleinen Ästchen, durch welche die Nervenzelle ankommende Information von anderen Nervenzellen empfangen.

Den Nervenzellen kommunizieren untereinander (empfangen und verschicken von Information an andere Nervenzellen) über eine Synapse. Dabei handelt es sich um eine Stelle die sich zwischen dem Axon einer Nervenzelle und den Dendriten einer anderen Nervenzelle befindet, über welche Information gesendet wird. Diese Lücke zwischen den beiden Nervenzellen wird synaptischer Spalt genannt.

Funktion der Nervenzellen

Es gibt unzählige Aufgaben, die unser Körper erledigt und unzählige Informationen, die von unserem Gehirn an unser Nervensystem gesendet werden müssen. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass sich die einzelnen Nervenzellen spezialisieren. Obwohl die Funktion der Nervenzellen generell gesehen das Senden und Empfangen von Informationen ist, gibt es sehr viel verschiedene Arten von Nervenzellen (Neuronen). Diese lassen sich in Abhängigkeit von folgenden Eigenschaften klassifizieren:

Funktion der Nervenzellen:

• Motorische Neuronen/ efferente Nervenzellen: Sind dafür verantwortlich die Information in Form von elektrischen Impulsen aus dem zentralen Nervensystem (ZNS) zu den Muskeln und Drüsen zu schicken.
• Sensorische Neuronen/ afferente Nervenzellen: Neuronen, die unser Gehirn mit der Umwelt verbinden. Sie nehmen die Informationen über unsere Sinne auf; wie Druck, Schmerzen, Temperatur, Geschmäcker, Gerüche, etc.
• Interneuronen/ Schaltneurone, Zwischenneurone: Nervenzellen, die afferente Neuronen mit efferenten Neuronen verbinden.

Struktur:

1. Unipolare Nervenzellen: Sind Neuronen die nur einen einzigen kurzen Fortsatz besitzen, der aus dem Zellkörper austritt und gleichzeitig als Dendrit und Axon agiert (Informationseingang- und ausgang). Meistens sind das sensorische Neuronen.
2. Bipolare Nervenzellen: besitzen zwei Fortsätze, einer fungiert als Dendrit (Informationseingang) und der andere als Axon (Informationsausgang). Diese Nervenzellen befinden sich vor allem in der Retina, der Innenohrschnecke (Cochlea) und der Riechschleimhaut.
3. Multipolare Nervenzellen: Sind die am häufigsten vorkommenden Neuronen im zentralen Nervensystem (ZNS). Sie besitzen zahlreiche Dendriten (Informationseingänge) und ein Axon (Informationsausgang). Diese Nervenzellen befinden sich im Gehirn und dem Rückenmark.

Typen von Neurotransmittern, welche die Funktion der Nervenzellen unterstützen:

1. Serotonerge – sondern Serotonin ab (steht im Zusammenhang mit dem Gemütszustand).
2. Dopaminerge – sondern Dopamin ab (mit der Freude und dem Spaß assoziiert).
3. GABAerge – sondern GABA ab (wichtigster inhibitorischer Neurotransmitter).
4. Glutamaterge – sondern Glutamat ab (wichtigster exzitatorischer Neurotransmitter, steht in Zusammenhang mit dem Gedächtnis)
5. Cholingerge – sondern Acetylcholin ab (weit verbreiteter Neurotransmitter im zentralen Nervensystem. Vielfältige Funktionen)
6. Noradrenerge – sondern Noradrenalin ab (wirkt als Neurotransmitter und Hormon. Mit der Herzfrequenz und dem Blutdruck assoziiert).
7. Vasopressinerge – sondern Vasopressin ab (Schlüsselfunktion als Regulator der Homöostase von Flüssigkeiten, Zucker und Salzen im Blut).
8. Oxyitocinerge – sondern Oxytocin ab (mit der emotionalen Bindung und dem Sexualverhalten assoziiert).

Können neue Nervenzellen entstehen, um die Funktion der Nervenzellen zu verbessern?

Lange Zeit wurde geglaubt, dass im Laufe des Lebens keine neuen Nervenzellen im Gehirn entstehen können. Ein Wissenschaftlerteam des medizinischen Karolinska-Instituts (Schweden) führten mithilfe der Radiokarbonmethode ein Experiment zur Neurogenese durch. Laut dieser Studie lassen sich täglich bis zu 1400 Zellen im menschlichen Gehirn, genauer im Hippocampus, produzieren. Die Anzahl nimmt mit dem Alter jedoch stetig ab.

Dieser Prozess der Neuronenbildung wird Neurogenese genannt. Die Tatsache, dass sich selbst im Erwachsenenalter noch neue Nervenzellen bilden, spielt eine entscheidende Rolle in der Funktion der Nervenzellen, der Neuroplastizität (Gehirnplastizität), um sich an neue Situationen anpassen zu können.

Tipps, die helfen die Funktion der Nervenzellen zu fördern.

Wie immer spielen gesunde Lebensgewohnheiten eine entscheidende Rolle in der optimalen Entwicklung der Funktionen der Nervenzellen. Unser Gehirn dankt uns, wenn wir unseren Körper pflegen. “Mens sana in corpore sano” (Latein für: ein gesunder Geist in einem gesunden Körper).

Was können wir tun, um die Gehirnplastizität und Neurogenese zu unterstützen?

1. Erholsamer Schlaf: Es ist nicht zwangsläufig notwendig genau 8 Stunden zu schlafen. Jede Person hat individuelle Bedürfnisse. Es gibt Menschen die mit 7 oder 7,5 Stunden Schlaf auskommen. Ein erholsamer Schlaf ist jedoch essenziell.
2. Moderate Übungen und stimulierende Aktivitäten: Neurogenese entsteht dann, wenn wir uns an unsere Umgebung anpassen. Dies geht mit Erfolgserlebnissen einher, herausfordernden Zielen, welche die Problemlösekapazitäten und Fertigkeiten erfordern.
3. Ein hohes Stresslevel vermeiden: Ein gewisses Maß an Stress kann positiv sein, ein dauerhaft erhöhtes Stressniveau wirkt sich jedoch negativ auf unser Leistungsvermögen und unsere Gesundheit aus. Gute Stressbewältigungstechniken sind dementsprechend wichtig für die Neurogenese.
4. Geschlechtsverkehr: Es ist eine gute Art und Weise stimulierende Aktivitäten auszuführen, sich körperlich zu betätigen und Stress abzubauen.
5. Gehirntraining: CogniFit ist ein führendes Programm zur kognitiven Stimulation. Die Aufgaben können online sowohl auf dem Handy, Tablet oder Computer durchgeführt werden. Ein Team von Neurologen und kognitiven Psychologen hat unterhaltsame klinische Aufgaben in Form von einfachen Spielen entwickelt. Mit diesen lassen sich grundlegende kognitive Fähigkeiten trainieren. Das Programm wurde wissenschaftlich durch Universitäten, Schulen und Krankenhäusern validiert.

Schlafentzug, Monotonie, konstante Routinen und ein hohes Stresslevel bremsen die Neurogenese.

Können Nervenzellen absterben?

Selbstverständlich. Dabei gibt es verschiedene Formen des Zelltods.

• Programmierter Zelltod (Apoptose): Wenn wir uns in der Kindheit mitten in der Entwicklung befinden, produziert das Gehirn mehr Nervenzellen, als es eigentlich benötigt. Das Gehirn kommt dann dann an den Punkt, an dem eine Nervenzelle, die keine nützliche Funktion ausübt, ihren eigenen Tod programmiert. Auch im hohen Alter geschieht dies ebenfalls noch bei Neuronen die kaum Informationen enthalten.
• Durch Ersticken: Für die Neuronen, genau wie für uns ganz generell, ist Sauerstoff unerlässlich. Wenn es zu Umständen kommt, in denen es an Sauerstoff mangelt, sterben die Nervenzellen ab.
• Aufgrund von Krankheiten: Alzheimer, Morbus- Parkinson, AIDS…
• Durch Stöße auf den Kopf: Starke Traumata führen zum Tod von Neuronen. Im Boxen ist dieses Phänomen sehr geläufig.
• Aufgrund von Vergiftungen: Der Konsum von Alkohol oder anderen Substanzen kann zu neuronalen Schäden führen, die aufgrund der Zerstörung der Nervenzellen zustande kommen.

Schlussfolgerungen zur Funktion der Nervenzellen

Wir haben gesehen, dass diese Zellen kleine Nachrichtenüberbringer sind, die in unserem ganzen Körper zu finden sind. Grob gesagt ist ihre Aufgabe Informationen zu empfangen und weiterzuleiten, sowohl von und zu bestimmten Strukturen (Muskeln oder Drüsen) als auch von und zu anderen Neuronen.

Wir können jetzt auch die Eingangsfrage beantworten: Wieso ziehen wir automatisch unsere Hand zurück, wenn uns etwas wehtut – ohne bewusst darüber nachzudenken? 

Die sensorischen Neuronen nehmen die Schmerzinformationen auf, die motorischen Nervenzellen wiederum senden das Signal die Hand wegzuziehen.

Wir wissen jetzt, dass es Unmengen an Informationen und Kommunikationsprozessen gibt, die über elektrische Impulse ausgeführt werden. Das geschieht kontinuierlich, jede Sekunde unseres Lebens.

Ebenfalls wissen wir jetzt, dass wir uns unser Leben lang weiterentwickeln und verändern. Die neuronalen Strukturen im Hippocampus variieren, zum einen aufgrund der Neurogenese und zum anderen aufgrund des Zelltods.

Übersetzt aus dem Spanischen. Original: Patricia Sanchez Seisdedos, Psychologin bei CogniFit.

Referenz:

Spalding, K. L., Bergmann, O., Alkass, K., Bernard, S., Salehpour, M., Huttner, H. B., … & Possnert, G. (2013). Dynamics of hippocampal neurogenesis in adult humans. Cell, 153(6), 1219-1227.

Katja Sandweg

Als klinische Psychologin interessiere ich mich insbesondere für das Gehirn und seine veränderten Funktionen im Zusammenhang mit psychischen Störungen. Um der Leserschaft diese Themen näher bringen zu können, informiere ich mich stetig über neue und interessante Informationen in diesem Bereich.