Was ist ein Neuron?
Ein Neuron ist eine Nervenzelle, also eine auf die Leitung und Übertragung von Erregung spezialisierte Zelle. Neuronen sind die Grundeinheiten des Nervensystems: Sie nehmen Reize auf, leiten sie als elektrisches Signal weiter und geben sie an andere Zellen ab. Das menschliche Gehirn enthält rund 86 Milliarden solcher Zellen.
Ob du diesen Satz liest, deinen Arm bewegst oder dir etwas merkst: Immer sind Neuronen im Spiel. Sie bilden ein riesiges Kommunikationsnetz, das Sinnesorgane, Gehirn, Rückenmark und Muskeln miteinander verbindet. Jede Nervenzelle ist dabei auf eine einzige Aufgabe spezialisiert, das schnelle Verarbeiten und Weiterleiten von Information.
Anders als die meisten Körperzellen kann ein Neuron ein Signal nicht nur empfangen, sondern es gerichtet weitergeben. Genau diese Fähigkeit macht es zur Grundeinheit des Nervensystems. Deshalb lohnt es sich, zuerst den Bau der Zelle zu verstehen, denn ihre Form folgt exakt ihrer Funktion.
So ist ein Neuron aufgebaut
Ein Neuron besteht aus drei Grundteilen: den Dendriten, die Signale empfangen, dem Soma (Zellkörper) mit dem Zellkern, und dem Axon, das das Signal weiterleitet. Am Axonhügel entsteht das Aktionspotential. Viele Axone sind von einer Myelinscheide umhüllt, die von Ranvier-Schnürringen unterbrochen ist.
Die Form eines Neurons wirkt auf den ersten Blick wie ein verzweigter Baum, und das ist kein Zufall: Jeder Teil hat eine feste Aufgabe im Signalweg. Am besten prägst du dir die Bauteile in der Reihenfolge ein, in der ein Signal sie durchläuft. Das beschriftete Diagramm unten zeigt genau diesen Weg von links nach rechts.
Die Bauteile im Signalweg
Die Dendriten sind die stark verzweigten, meist kurzen Fortsätze am Zellkörper. Sie empfangen die Signale anderer Neuronen und leiten sie zum Soma. Weil ein Neuron oft tausende solcher Kontakte hat, kann es Informationen aus vielen Quellen gleichzeitig sammeln.
Das Soma, auch Zellkörper oder Perikaryon genannt, enthält den Zellkern und die wichtigsten Organellen. Hier laufen die eingehenden Signale zusammen und werden verrechnet. Übersteigt die Summe der Erregung einen bestimmten Schwellenwert, entsteht am Axonhügel, dem Übergang vom Soma zum Axon, ein Aktionspotential. Der Axonhügel gilt deshalb als Entstehungsort des Signals.
Das Axon ist der lange Fortsatz, der das Signal vom Soma wegleitet. Beim Menschen kann ein einzelnes Axon bis zu einen Meter lang werden, etwa von der Wirbelsäule bis in den Fuß. Viele Axone sind von einer Myelinscheide umhüllt, einer isolierenden Schicht aus Gliazellen. Im peripheren Nervensystem bilden sie Schwann-Zellen, im Zentralnervensystem Oligodendrozyten. Die Myelinscheide ist regelmäßig von Ranvier-Schnürringen unterbrochen, kleinen Lücken, die für die schnelle Erregungsleitung entscheidend sind. Am Ende des Axons sitzen die Endknöpfchen mit den Synapsen, über die das Signal an die nächste Zelle abgegeben wird.
| Bauteil | Aufgabe | Merkhilfe |
|---|---|---|
| Dendriten | empfangen Signale, leiten zum Soma | viele, kurz, der Eingang |
| Soma (Zellkörper) | verrechnet Signale, enthält den Zellkern | die Steuerzentrale |
| Axonhügel | löst bei Schwellenwert das Aktionspotential aus | der Startpunkt |
| Axon | leitet das Signal weiter, bis zu 1 m lang | eins, lang, der Ausgang |
| Endknöpfchen | gibt das Signal über die Synapse ab | die Abgabestelle |
Faustregel für die Klausur: viele Dendriten als Eingang, aber nur ein Axon als Ausgang. Dendriten leiten zum Zellkörper hin, das Axon leitet von ihm weg. Dieser Unterschied wird besonders häufig geprüft.
Vom Reiz zum Signal: die Erregungsleitung
Ein Neuron leitet Erregung als elektrisches Signal. In Ruhe liegt am Axon das Ruhepotential an. Reize summieren sich am Axonhügel; überschreiten sie den Schwellenwert, entsteht ein Aktionspotential, das entlang des Axons weiterläuft. Myelinisierte Fasern leiten dabei saltatorisch von Schnürring zu Schnürring, also besonders schnell.
Im Ruhezustand ist das Innere des Axons gegenüber der Außenseite negativ geladen. Diese Spannungsdifferenz heißt Ruhepotential und ist die Grundlage für jedes Signal. Erreicht die aufsummierte Erregung am Axonhügel den Schwellenwert, kippt die Ladung kurzzeitig um: Es entsteht ein Aktionspotential. Beides zusammen beschreibt man auch als das Membranpotential der Nervenzelle.
Das Aktionspotential wandert nun das Axon entlang. Wie schnell das geht, hängt entscheidend von der Myelinscheide ab. Bei marklosen, also unmyelinisierten Fasern läuft die Erregung kontinuierlich weiter und erreicht rund einen Meter pro Sekunde. Bei myelinisierten Fasern springt das Signal von einem Ranvier-Schnürring zum nächsten. Diese saltatorische Erregungsleitung ist deutlich schneller: Sie erreicht bis zu 100 Meter pro Sekunde, also etwa das Zehnfache.
| Merkmal | Kontinuierlich | Saltatorisch |
|---|---|---|
| Faser | marklos (ohne Myelin) | myelinisiert (mit Myelinscheide) |
| Ablauf | Erregung läuft Punkt für Punkt weiter | Signal springt von Schnürring zu Schnürring |
| Geschwindigkeit | rund 1 m/s | bis zu 100 m/s |
| Vorteil | einfacher Bau | rund zehnmal schneller |
Warum die Sprünge schneller sind, lässt sich anschaulich erklären: Zwischen den Schnürringen isoliert die Myelinscheide das Axon so gut, dass sich die Erregung ohne Aufwand ausbreitet. Erst an den Ranvier-Schnürringen wird das Signal aktiv neu aufgebaut. Statt jeden Punkt einzeln zu erregen, hüpft es also von Lücke zu Lücke und spart so wertvolle Zeit, ein Grund, warum wir blitzschnell reagieren können.
Was an der Synapse passiert
An der Synapse wird das Signal von einem Neuron auf die nächste Zelle übertragen. Meist läuft das chemisch ab: Das Endknöpfchen schüttet Botenstoffe, sogenannte Neurotransmitter, in den schmalen synaptischen Spalt aus. Diese docken an der Zielzelle an und lösen dort eine neue Erregung aus.
Ein Neuron ist nie allein. Damit Information von Zelle zu Zelle weiterläuft, braucht es eine Kontaktstelle, und genau das ist die Synapse. Sie besteht aus dem Endknöpfchen der abgebenden Zelle, einem winzigen Spalt und der Membran der empfangenden Zelle. Diese Verbindung übernimmt die eigentliche Erregungsübertragung zwischen zwei Neuronen.
Kommt das Aktionspotential am Endknöpfchen an, werden dort mit Neurotransmittern gefüllte Bläschen ausgeschüttet. Die Botenstoffe überqueren den nur wenige Nanometer breiten synaptischen Spalt und binden an passende Empfängerstellen der Zielzelle. Dort können sie eine neue Erregung auslösen oder die Zelle hemmen. So wird aus einem elektrischen Signal kurzzeitig ein chemisches und auf der anderen Seite wieder ein elektrisches.
Ein wichtiger Sonderfall ist die Verbindung zwischen Nerv und Muskel. Dort heißt die Synapse motorische Endplatte. Sie überträgt den Befehl des Nervensystems auf die Muskelfaser und sorgt dafür, dass sich der Muskel zusammenzieht. Ohne diese chemische Übertragung könnten wir keinen einzigen Schritt machen.
Die chemische Übertragung wirkt umständlich, hat aber einen großen Vorteil: Sie legt eine klare Richtung fest. Das Signal kann nur vom Endknöpfchen zur Zielzelle wandern, nicht zurück. Außerdem lässt sich die Übertragung fein steuern, verstärken oder hemmen, was das Nervensystem erst so flexibel macht.
Neuronentypen nach Bau und Funktion
Man ordnet Neuronen auf zwei Arten. Nach dem Bau unterscheidet man unipolare, pseudounipolare, bipolare und multipolare Neuronen, je nach Zahl und Anordnung der Fortsätze. Nach der Funktion gibt es sensorische (afferente) Neuronen, motorische (efferente) Neuronen und Interneuronen, die im Nervensystem vermitteln.
Nicht jedes Neuron sieht gleich aus, und nicht jedes hat dieselbe Aufgabe. Für die Klausur genügt es, die beiden gängigen Einteilungen sauber auseinanderzuhalten: eine nach dem äußeren Bau, die andere nach der Rolle im Nervensystem.
Einteilung nach dem Bau
Hier zählt man die Fortsätze am Zellkörper. Unipolare Neuronen haben nur einen Fortsatz, bipolare je einen Dendriten und ein Axon, und multipolare Neuronen viele Dendriten und ein Axon. Multipolare Neuronen sind der häufigste Typ im Gehirn. Als Sonderform gelten pseudounipolare Neuronen, bei denen sich der Fortsatz erst kurz nach dem Soma verzweigt; sie kommen oft bei sensorischen Zellen vor.
Einteilung nach der Funktion
Sensorische oder afferente Neuronen leiten Informationen von den Sinnesorganen zum Zentralnervensystem, also nach innen. Motorische oder efferente Neuronen leiten Befehle vom Zentralnervensystem zu den Muskeln und Drüsen, also nach außen. Interneuronen liegen dazwischen und verschalten die Signale innerhalb von Gehirn und Rückenmark. Die allermeisten Nervenzellen des Menschen sind Interneuronen.
| Typ (nach Funktion) | Richtung | Aufgabe |
|---|---|---|
| Sensorisch (afferent) | Sinnesorgan → ZNS | meldet Reize, etwa Berührung oder Licht |
| Motorisch (efferent) | ZNS → Muskel/Drüse | gibt Befehle, etwa für Bewegung |
| Interneuron | innerhalb des ZNS | verschaltet und verarbeitet Signale |
Das Neuron im Nervensystem
Ein einzelnes Neuron kann wenig, doch im Verbund entsteht das Nervensystem. Rund 86 Milliarden Neuronen bilden im Gehirn etwa 100 Billionen Synapsen. Über diese Verschaltung entstehen Wahrnehmung, Bewegung, Gedächtnis und Denken. Das Neuron ist also der Baustein, das Netzwerk ist die Leistung.
Neuronen arbeiten nie isoliert. Erst wenn sie sich zu Schaltkreisen verknüpfen, kann das Nervensystem seine Aufgaben erfüllen. Ein einfaches Beispiel ist der Reflexbogen: Ein sensorisches Neuron meldet einen Reiz, ein oder mehrere Interneuronen verschalten ihn, und ein motorisches Neuron löst die Reaktion aus, oft schneller, als das Bewusstsein mitkommt.
Damit dieses Netz zuverlässig arbeitet, sind die Neuronen nicht die einzigen Zellen im Nervensystem. Sogenannte Gliazellen umgeben und versorgen sie, bilden die Myelinscheiden und halten das chemische Umfeld stabil. Zwar leiten Gliazellen selbst keine Erregung, doch ohne sie könnten die Neuronen ihre Aufgabe nicht erfüllen.
Wenn du das Neuron verstanden hast, hast du den Schlüssel zur gesamten Neurobiologie in der Hand. Alle weiteren Themen, vom Ruhepotential über das Aktionspotential bis zur Synapse und zur motorischen Endplatte, bauen auf diesem einen Grundbaustein auf. Sie beschreiben jeweils genauer, was in oder zwischen den Neuronen passiert, die du hier kennengelernt hast.
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Neuron, das Wichtigste
Ein Neuron ist die Nervenzelle als Grundeinheit des Nervensystems. Es besteht aus Dendriten, Soma und Axon, leitet Erregung elektrisch weiter und überträgt sie chemisch an der Synapse. Myelinisierte Fasern leiten saltatorisch bis zu 100 m/s. Man ordnet Neuronen nach Bau und nach Funktion in sensorisch, motorisch und Interneuron.
- Definition: auf Erregungsleitung und Erregungsübertragung spezialisierte Zelle.
- Bau: viele Dendriten (Eingang), Soma (Verrechnung), ein Axon (Ausgang).
- Axonhügel: Entstehungsort des Aktionspotentials.
- Erregungsleitung: kontinuierlich rund 1 m/s, saltatorisch bis 100 m/s.
- Synapse: chemische Übertragung über Neurotransmitter.
- Typen: nach Bau (uni-, bi-, multipolar), nach Funktion (sensorisch, motorisch, Interneuron).
Häufige Fragen zum Neuron
Ein Neuron ist eine Nervenzelle, also eine auf die Weiterleitung und Übertragung von Erregung spezialisierte Zelle. Neuronen sind die Grundeinheiten des Nervensystems. Das menschliche Gehirn enthält rund 86 Milliarden davon.
Aus Dendriten, die Signale empfangen, dem Zellkörper (Soma) mit dem Zellkern und dem Axon, das Signale weiterleitet. Am Axonhügel entsteht das Aktionspotential. Viele Axone tragen eine Myelinscheide mit Ranvier-Schnürringen; am Ende sitzen die Endknöpfchen mit den Synapsen.
Dendriten empfangen Signale und leiten sie zum Zellkörper. Das Axon leitet das Signal vom Zellkörper weg. Ein Neuron hat meist viele Dendriten, aber nur ein Axon, das beim Menschen bis zu einen Meter lang werden kann.
Es nimmt Reize auf, leitet sie als elektrische Erregung weiter und überträgt sie an andere Zellen. So transportiert und verarbeitet das Nervensystem Informationen zwischen Sinnesorganen, Gehirn, Rückenmark und Muskeln.
Das menschliche Gehirn enthält etwa 86 Milliarden Neuronen, die zusammen rund 100 Billionen Synapsen bilden. Die früher genannte Zahl von 100 Milliarden gilt heute als überholt.
Nach dem Bau: unipolar, pseudounipolar, bipolar und multipolar. Nach der Funktion: sensorische (afferente) Neuronen, motorische (efferente) Neuronen und Interneuronen, die im Nervensystem vermitteln.
Das Signal wird von einem Neuron auf die nächste Zelle übertragen, meist chemisch: Das Endknöpfchen schüttet Neurotransmitter in den synaptischen Spalt aus, die an der Zielzelle andocken und dort eine neue Erregung auslösen.
Marklose Fasern leiten kontinuierlich mit rund einem Meter pro Sekunde. Myelinisierte Fasern leiten saltatorisch von Schnürring zu Schnürring und erreichen bis zu 100 Meter pro Sekunde, also etwa zehnmal schneller.
Quellen
Die Inhalte stützen sich auf neurobiologische Standardquellen und ein anatomisches Fachportal:
- Nervenzelle (Aufbau, Arbeitsweise, Typen). Wikipedia. de.wikipedia.org
- Wie viele Nervenzellen hat das Gehirn? (86 Milliarden Neuronen). Helmholtz-Gemeinschaft. helmholtz.de
- Aufbau einer Nervenzelle (Struktur und Funktion). Kenhub. kenhub.com