Das Axon ist ein Teil des Neurons (Nervenzelle). Es ist der Fortsatz eines Neurons, welcher die elektrischen Erregungen vom Zellkörper aufnimmt und zum Endknöpfchen weiterleitet. Es handelt sich hierbei also um einen efferente Zellfortsatz.
Das Axon und seine umhüllenden Membranen, die Gliahülle, werden zusammen als Nervenfasern bezeichnet.
Axon + Gliahülle = Nervenfaser
Markhaltige Nervenfasern weisen eine Markscheide aus Myelin auf, die das Axon isoliert. Marklosen Nervenfasern fehlt diese isolierende Hülle.
Axon – Aufbau
Charakteristisch für das Axon (der Neurit) eines Neurons sind sein gleichbleibend geringer Durchmesser und seine Länge. Ein Axon kann über einen Meter lang werden!
Neurite bezeichnen alle Nervenfortsätze, unabhängig davon, ob sie umhüllt sind oder nicht. Ist ein Nervenfortsatz mit Gliazellen ummantelt, spricht man von einem Axon. Da die allermeisten Neuriten irgendwann mit Gliazellen ummantelt werden, werden die Begriffe Neurit und Axon gerne synonym verwendet.
Die meisten Neuronen besitzen ein Axon. Der Anfang des Axons wird durch den Axonhügel markiert. Der Axonhügel ist eine kegelförmige Verdickung und der Ort der Entstehung von Aktionspotentialen.
Dem Axonhügel schließt sich das kurze Initialsegment an. Dieses Segment ist immer ohne Gliahülle und leitet die Aktionspotentiale weiter.
Der charakteristische, lange und dünne Teil des Axons wird auch Hauptverlaufsstrecke genannt. Von ihm ist meistens die Rede, wenn von einem Axon gesprochen wird. Von der Hauptverlaufsstrecke können Verzweigungen abgehen, die sogenannten Kollaterale.
Das Axon verzweigt sich am Ende baumartig. Das Ende einer Endverzweigung wird Endknöpfchen genannt.
Endknöpfchen werden auch als Axonterminale bezeichnet.
Durch diese Endverzweigungen kann ein Neuron mit anderen Nervenzellen in Kontakt treten. Die Verbindung zweier Neuronen nennt man Synapse. Das Endknöpfchen stellt den präsynaptischen Teil der Synapse dar.
Synapsen dienen der Weiterleitung von Erregungen zwischen zwei oder mehreren Nervenzellen. Die Übertragung der Information kann durch chemische und elektrische Impulse ablaufen.
Abbildung 1: Aufbau eines Neurons
Axon – Aufgabe
Die Aufgabe eines Axons ist die Erregungsweiterleitung.
Informationen können zwischen Neuronen an den Synapsen ausgetauscht oder über Reize von der Umwelt aufgenommen werden.
Die Aufnahme der Reize geschieht an den Dendriten einer Zelle, die Abgabe an den Endknöpfchen.
Die aufgenommenen Reize werden zum Soma geleitet. An der Membran des Zellkörpers erfolgt die Verarbeitung zu elektrischen Signalen, welche an den Axonhügel weitergeleitet werden. Am Axonhügel werden die elektrischen Signale aufaddiert und in Form eines Aktionspotentials an die Hauptverlaufsstrecke weitergeleitet.
Das Aktionspotential wird anschließend über die Endknöpfchen an andere Neuronen oder Muskeln weitergegeben. Die Verbindung zwischen einem Neuron und einer Muskelzelle nennt man neuromuskuläre oder motorische Endplatte.
Es gibt zwei Möglichkeiten, Informationen an den Axonen weiterzuleiten:
- die saltatorische Erregungsleitung und
- die kontinuierliche Erregungsleitung.
Die kontinuierliche Erregungsleitung beschreibt die Weiterleitung von Reizen über das Axon durch eine unterbrechungsfreie, also kontinuierliche Auslösung eines Aktionspotentials.
Das bedeutet konkret, dass das Axon nicht mit einer Gliahülle ummantelt ist. Die kontinuierliche Erregungsleitung ist sehr langsam. Im Laufe der Evolution hat sich deshalb die saltatorische Erregungsleitung durchgesetzt.
Unter der saltatorischen Erregungsleitung versteht man die sprunghafte, gerichtete Weiterleitung des Aktionspotentials am markhaltigen Axon.
Für die saltatorische Erregungsleitung muss das Axon ummantelt sein. Im Zentralnervensystem werden die Axone von Oligodendrozyten umwickelt, im peripheren Nervensystem von Schwannschen Zellen. Beide Zellarten sind Gliazellen.
Oligodendrozyten im zentralen Nervensystem = Schwannsche Zellen im peripheren Nervensystem.
Dadurch werden die Nervenbahnen elektrisch isoliert und eine schnellere Signalübertragung kann stattfinden.
Axone sorgen aber nicht nur für die Erregungsweiterleitung. Sie transportieren auch andere Substanzen in ihren Nervenfasern. Axone können zum Beispiel Proteine, die für das Zytoskelett wichtig sind, oder kleinere Membranmaterialien und Neurotransmitter in Vesikeln vom Somata zu den Endknöpfchen transportieren. Diesen Vorgang nennt man axonalen Transport.
Markhaltige oder Myelinisierte Nervenfasern
Die Membranen, mit welchen sich die Gliazellen um das Axon wickeln, werden als Myelin bezeichnet.
Die Gliazellen wickeln sich während ihres Wachstums (im Kindes- und Jugendalter) mehrmals um das Axon. Das Cytoplasma mit Zellkern und Zellorganellen befindet sich in der äußeren Windung. Die inneren Windungen bestehen aus jeweils zwei aufeinanderliegenden Zellmembranen.
Diese dicht gepackten Schichten aus Lipiden und Proteinen werden Myelin und die gesamte Hülle Myelin- oder Markscheide genannt.
Die von Myelinscheiden umgebenen Zellen werden als myelinisierte Nervenzellen bezeichnet.
Aufgrund ihres hohen Lipidgehalts (bis zu 70 %) erscheint die Myelinscheide im Lichtmikroskop weiß. Da Lipide nur eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit besitzen, wirkt die Markscheide isolierend.
Im Zentralnervensystem werden Regionen mit viel Myelin "weiße Substanz" genannt. Die Anteile mit wenig Myelin und dafür vielen Zellkernen, wird "graue Substanz" genannt.
Die Kette der Schwannschen Zellen, die das Axon umhüllen, ist nicht lückenlos und glatt. Sie weist an den Grenzen zwischen zwei Schwannschen Zellen Einschnürungen auf, die als Ranvier-Schnürringe bezeichnet werden. Es handelt sich aber um einzelne, voneinander unabhängige Zellfortsätze.
In diesen etwa 1 μm breiten Bereichen ist die Zellmembran weitgehend ungeschützt. Der Abstand von zwei Schnürringen beträgt 1–3 mm, entsprechend der Breite einer Schwannschen Zelle.
Markhaltige Nervenfasern kommen nur bei Wirbeltieren vor.
Marklose oder nichtmyelinisierte Nervenfasern
Bei nicht-myelinisierten Nervenfasern umgibt die Schwannsche Zelle das Axon nur locker. Es bilden sich weder Myelinscheide noch Ranviersche Schnürringe. Oft sind mehrere Axone zusammen in eine Schwannsche Zelle eingebettet.
Die Nervenfasern der Eingeweidenerven von Wirbeltieren sowie die Nervenfasern der meisten Wirbellosen gehören diesem Typ an.
Abbildung 2: Schematische Darstellung myelinisierte (links) und nichtmyelinisierte (rechts) Nervenfasern
Mehrere hundert parallel liegende Nervenfasern werden zusammen mit versorgenden Blutgefäßen in einer Hülle aus Bindegewebe zu einem Bündel zusammengefasst und durchziehen als Nerven (z. B. Ischiasnerv) den Körper.
Axon - Das Wichtigste
Axone sind ein Teil der Neurone.
Ein Axon ist der Fortsatz eines Neurons.
Nervenfasern bestehen aus Axonen und der umhüllenden Membranen.
Axone leiten die elektronischen Erregungen (Aktionspotentiale) zu den Endknöpfchen weiter.
Man unterscheidet zwischen myelinisierten Nervenfasern und nicht myelinisierten Nervenfasern.
Myelinisierte Nervenfasern, auch markhaltige Nervenfasern genannt, kommen nur bei Wirbeltieren vor und ermöglichen die saltatorische Erregungsleitung.
Nichtmyelinisierte Nervenfasern geben die Erregung kontinuierlich weiter (kontinuierliche Erregungsleitung).
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