Wie wandern Informationen entlang des Axons eines sensorischen Neurons?

In sensorischen Neuronen werden Informationen in Form von elektrischen Signalen, sogenannten Aktionspotentialen, entlang des Axons an das Zentralnervensystem (ZNS) übertragen. Dieser Prozess wird als Signaltransduktion bezeichnet und umfasst eine Reihe molekularer und elektrischer Vorgänge, die wie folgt zusammengefasst werden können:

1. Reizerkennung :Sensorische Neuronen verfügen über spezielle Enden, die bestimmte Arten von Reizen erkennen, z. B. Berührung, Temperatur, Schmerz und chemische Substanzen. Wenn ein Sinnesrezeptor einen Reiz erkennt, wandelt er ihn in ein elektrisches Signal um.

2. Erzeugung von Rezeptorpotential :Der Reiz bewirkt eine Änderung des Membranpotentials des sensorischen Neurons, was zu einem abgestuften Potential führt, das als Rezeptorpotential bezeichnet wird. Dieses Potenzial ist eine lokalisierte Änderung des elektrischen Potenzials der Membran und breitet sich nicht entlang des Axons aus.

3. Depolarisation :Erreicht das Rezeptorpotential eine bestimmte Schwelle, löst es die Erzeugung eines Aktionspotentials aus. Dies geschieht durch die Öffnung spannungsgesteuerter Natriumkanäle (Na+) in der neuronalen Membran, wodurch ein Zustrom positiv geladener Natriumionen in das Neuron ermöglicht wird.

4. Ausbreitung des Aktionspotentials :Durch den Natriumeinstrom wird das Innere der Membran positiver und depolarisiert die Zelle. Diese Depolarisation breitet sich schnell entlang des Axons aus, öffnet regenerativ weitere spannungsgesteuerte Natriumkanäle und löst eine Kettenreaktion von Aktionspotentialen aus.

5. Salzleitung (in myelinisierten Neuronen) :In myelinisierten Axonen isoliert die Myelinscheide das Neuron außer in regelmäßigen Abständen, die als Ranvier-Knoten bezeichnet werden. Aktionspotenziale „springen“ von Knoten zu Knoten, was die Signalübertragung beschleunigt.

6. Repolarisation und Hyperpolarisation :Nachdem das Aktionspotential verstrichen ist, schließen sich die spannungsgesteuerten Natriumkanäle und die spannungsgesteuerten Kaliumkanäle (K+) öffnen sich. Kaliumionen verlassen das Neuron und stellen die negative Ladung in der Membran wieder her. Dieser Vorgang wird Repolarisation genannt. In einigen Fällen kann das Membranpotential kurzzeitig negativer als sein Ruhepotential werden, ein Zustand, der als Hyperpolarisation bezeichnet wird.

7. Refraktärzeiten :Nach einem Aktionspotential gibt es einen kurzen Zeitraum, in dem das Neuron kein weiteres Aktionspotential erzeugen kann. Dies wird Refraktärzeit genannt und verhindert die Rückwärtsausbreitung von Signalen.

8. Freisetzung von Neurotransmittern :Wenn das Aktionspotential das Axonende (das Ende des Axons im ZNS) erreicht, löst es die Freisetzung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt aus, der den Raum zwischen dem Neuron und seiner Zielzelle (normalerweise einem anderen Neuron) darstellt.

9. Synaptische Übertragung :Die vom sensorischen Neuron freigesetzten Neurotransmitter binden an Rezeptoren der Zielzelle, beeinflussen deren elektrische Eigenschaften und erzeugen möglicherweise ein neues Aktionspotential im nächsten Neuron, wodurch die Übertragung der sensorischen Informationen an das Gehirn oder Rückenmark fortgesetzt wird.

Diese Abfolge von Ereignissen ermöglicht es sensorischen Neuronen, sensorische Reize in elektrische Signale umzuwandeln, sie entlang ihrer Axone zu übertragen und Neurotransmitter freizusetzen, um mit anderen Neuronen im ZNS zu kommunizieren.