Lernziele
Wenn Sie diese Seite durchgearbeitet haben, sollten Sie wissen
- dass Nervenzellen andere nachgeschaltete Neurone erregen oder hemmen können,
- wie ein Reflexbogen funktioniert und welche Rolle dabei sensorische, hemmende und erregende Neurone sowie Interneurone spielen.
Einfaches Beispiel
Überlegen wir uns zunächst, wie das kleinste System aussehen kann, das aus mehr als einer Nervenzelle besteht. Offensichtlich handelt es sich hier um ein System, das aus zwei Nervenzellen besteht. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten:
Verschaltung von zwei Nervenzellen, schematisch
Autor: Ulrich Helmich 2017, Lizenz: siehe Seitenende.
Im oberen Teil der Abbildung sehen wir zwei Nervenzellen, wobei die linke einen hemmenden Einfluss auf die rechte Nervenzelle hat. Im unteren Teil der Zeichnung hat die linke Nervenzelle einen erregenden (aktivierenden) Einfluss auf die Folgezelle.
Die beiden linken Neurone sind in der gleichen Farbe dargestellt. Denn nicht das Neuron an sich ist hemmend oder erregend, sondern die Synapse zur Folgezelle ist erregend oder hemmend, was ja auch durch die Minus- und Plus-Symbole an den Synapsen dargestellt wird.
Weitere Einzelheiten hierzu erfahren Sie auf den Seiten über erregende und hemmende Synapsen im Abschnitt über Synaptische Übertragung und Verschaltung von Nervenzellen. Im Unterricht der gymnasialen Oberstufe wird dieses komplexe Thema aber erst einige Wochen später behandelt, darum werden wir an dieser Stelle noch nicht näher darauf eingehen.
Komplexeres Beispiel
In jedem Schulbuch findet man das Beispiel eines Reflexbogens. Ich habe einen solchen Reflexbogen mal aufgezeichnet, allerdings in stark vereinfachter Form:
Der Kniesehnenreflex
Autor: Ulrich Helmich 2017, Lizenz: siehe Seitenende.
Sinn dieses Reflexbogens ist es, zu verhindern, dass sich beide Muskeln gleichzeitig kontrahieren (sich zusammenziehen), weil das zu einem Muskelkrampf führen würde.
Wenn der Arzt mit seinem Hämmerchen auf die berühmte Stelle unter der Kniescheibe schlägt, wird der Strecker-Muskel etwas gedehnt. Nun kommen besondere Nervenzellen ins Spiel, nämlich die Rezeptoren.
Station 1: Muskelspindel
In die Muskeln eingebettet sind spezielle Dehnungs-Rezeptoren, die Muskelspindeln.
Muskelspindeln sind Muskelfasern, die von feinen Nervenendigungen umsponnen sind. Wird der Muskel gedehnt, so wird auch die Muskelspindel in die Länge gezogen. Die spiralförmig gewundenen Nervenfasern werden auseinander gezogen, was dann zu einer Reihe von Aktionspotenzialen in der sensorischen Faser führt.
Station 2: Sensorische Fasern
Die sensorischen Fasern sind Axone, welche die Aktionspotenziale, die in der Muskelspindel entstehen, zum Rückenmark weiterleiten.
Die sensorischen Fasern verzweigen sich am Ende und können somit Synapsen zu verschiedenen anderen Nervenzellen ausbilden. Eine Synapse bildet sich mit einem Motoneuron (4a), eine andere Synapse mit einem hemmenden Interneuron (3).
Station 3: Hemmende Interneurone
Das Interneuron 3 in der Abbildung hat nun die Aufgabe, das Motoneuron 4b zu hemmen. Das ist für den Kniesehnenreflex sehr wichtig, wie wir gleich bei Station 4 sehen werden.
Station 4: Motorische Neurone
Beim Kniesehnenreflex spielen zwei motorische Neurone eine entscheidende Rolle. Das eine Neuron (4a) zieht zum Strecker. Wird der Strecker gedehnt, so werden auch die Muskelspindeln im Strecker auseinander gezogen, und die sensorischen Fasern feuern Aktionspotenziale zum Rückenmark. Über erregende Synapsen sind diese sensorischen Fasern (2) mit einem Motoneuron verbunden, das nun Aktionspotenziale zurück zum Strecker schickt, der sich daraufhin zusammenzieht. Das Bein schnellt nach oben, wenn der Hammer der Arztes die Kniescheibe triff. Damit wäre die Rolle des Motoneurons 4a geklärt. Wozu ist aber das Motoneuron 4b gut?
Es muss verhindert werden, dass sich der Antagonist (Gegenspieler) des Streckers, der Beuger also, ebenfalls zusammenzieht. Das würde nämlich zu einem Muskelkrampf führen. Also muss der Beuger gehemmt werden. Und für diese Hemmung ist das hemmende Interneuron (3) zuständig. Dieses hemmende Interneuron "dämpft" das Motoneuron 4b durch seine hemmende Synapse und verhindert somit, dass das motorische Neuron 4b Aktionspotenziale zum Beuger sendet.
Funktion des Kniesehnenreflexes
Der Kniesehnenreflex hat die Funktion, "beim Aufspringen auf den Boden ... die Streckmuskulatur reflektorisch zu kontrahieren und das Gewicht des Körpers aufzufangen" (Lexikon der Biologie).
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