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Name: Janka, 2017.04

Saltatorische Erregungsleitung

Die menschliche Nervenzelle (Neuron) gliedert sich in zwei Abschnitte: Den Zellkörper, auch Soma genannt, und das Axon, die längliche Fortleitung.

Die Ursprungsstelle des Axons am Zellkörper heißt Axonhügel. Dort entsteht das Aktionspotential.

Damit dieses als Signal weitergeleitet werden kann, muss es entlang des Axons immer wieder neu aufgebaut werden: Die Depolarisation einer Nervenzelle führt zu einer Ladungsveränderung, durch die sich auch in den benachbarten Membranbereichen die ladungsabhängigen Natrium-Kanäle öffnen, sodass dort weitere Aktionspotentiale entstehen.

Im kurz zuvor erregten Membranbereich kann dabei wegen der Refraktärzeit kein weiteres Aktionspotential entstehen, sodass das Signal nur in eine Richtung weitergeleitet wird und nicht zum Ursprungsort zurückläuft.

 

Würde ein Aktionspotential über die gesamte Länge des Axons auf diese Weise weitergeleitet werden, würde dies vergleichsweise viel Zeit und Energie in Anspruch nehmen. Die Leitungsgeschwindigkeit bei marklosen Nerven hängt vom Durchmesser der Axone ab und kann von wenigen Zentimetern pro Sekunde (bei sehr dünnen Nervenfasern) bis zu 100 Metern pro Sekunde (etwa bei den Riesenaxonen von Tintenfischen mit einem Millimeter Durchmesser) betragen.

Bei Wirbeltieren kommen diese Riesenaxone nicht vor; eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit muss also auf andere Weise erreicht werden.

Dafür sind Myelinscheiden von großer Bedeutung. Diese finden sich bei den Nervenzellen der meisten Wirbeltiere und bestehen aus doppelten Membranschichten, welche bis zu 160 Mal um das Axon gewickelt sind. Dadurch ist die Nervenfaser an dieser Stelle elektrisch isoliert und es gibt dort kaum spannungsabhängige Natrium-Kanäle. Diese finden sich nur an den Ranvierschen Schnürringen (auch: Markscheide), die alle 0,2 bis 2 Millimeter auftreten und die einzigen Stellen eines myelinisierten Axons sind, an denen die Isolierung unterbrochen ist. Somit kann nur dort ein Aktionspotential entstehen.

 

 

Ist dies der Fall, strömen die Natrium-Ionen im Inneren des Axons bis zum nächsten Schnürring und lösen durch die so veränderte Spannung dort wiederum eine Depolarisation aus.

So wird das Aktionspotential scheinbar sprunghaft von einer Markscheide zur nächsten weitergegeben. Deshalb spricht man von saltatorischer Erregungsleitung (lat.: saltare = springen).

 

Diese Form der Erregungsleitung bedeutet für die Wirbeltier-Nervenzellen einen deutlichen Vorteil bei der Leitungsgeschwindigkeit; so können bei vergeleichsweise geringem Axon-Durchmesser Leitungsgeschwindigkeiten von bis zu 150 Metern pro Sekunde erreicht werden.

Zudem ist die saltatorische Erregungsleitung deutlich ökonomischer, da das Ruhepotential nur an den Schnürringen erhalten und wiederhergestellt werden muss und somit deutlich weniger ATP für die Natrium-Kalium-Ionenpumpen aufgebracht werden muss.

 

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