Hallo Uwe,
Vorweg eine Seite zum Thema „Neuron“, die ich sehr gut finde:
http://www.drd.de/helmich/bio/neu/reihe1/start.html
Ich will dir erstmal einen Überblick über Bau und Funktion von Nervenzellen (=Neuronen) geben und am Schluß werde ich deine Fragen beantworten, was du dann aber eigentlich selbst können solltest.
Folglich hat jede Zelle auch entsprechend
viele „Eingänge“ von anderen Zellen, ( von denen seltener
gesprochen wird ??? ).
Das hängt nicht ursächlich miteinander zusammen. Die Ein- und Ausgänge einer Nervenzelle sind unterschiedlich. Es gibt - je nach Aufgabe - Zellen, die viel mehr Ein- als Ausgänge haben und umgekehrt.
Die Ausgänge und Eingänge sind
Leitungen, auf denen elektische Spannungen anstehen und
übertragen werden.
Die Haupt-Ausgangsleitung nennt man Axon. Über das Axon wird von der Nervenzelle aktiv eine Erregung weitergeleitet. Axone können mehrere Meter (!!) lang sein. Am Ende verzweigen sich die Axone oft. An den Enden wird das elektrische Signal in ein chemisches umgewandelt und auf eine weitere Nervenzelle oder eine Effektorzelle (zB. Muskelzelle)übertragen.
Die Eingänge sind die sog. Dendriten. Der Zellkörper selbst (das Soma) kann aber auch als Eingang dienen. Dort befinden sich die Rezeptoren, welche die chemischen Signale erkennen und dann Ionenkanäle öffnen. Durch den Fluß der Ionen wird wieder ein elektrisches Feld erzeugt.
Die chemischen Übertragungsstellen sind sehr spezialisierte Gebilde, die man Synapsen nennt. Die Übertragung geht nur in eine Richtung, von der prä- zur postsynaptischen Zelle.
Bilder von Neuronen mit Erklärungen zum Aufbau findest du zB hier:
http://www.ship.edu/~cgboeree/neuron.gif
http://www.ims.uni-stuttgart.de/phonetik/joerg/sgtut…
Es ist die Rede von „Feuern“, Elementen wie
Kalium oder Natrium.
Zellen halten ein bestimmtes Ionenmillieu aufrecht. Auf beiden Seiten der Zellmembran sind unterschiedliche Ionenkonzentrationen. Da Ionen auch immer Ladungsträger sind, wirkt die Membran wie ein Kondensator. Die Na-Konzentration wird in der Zelle niedrig gehalten (aktiv, kostet Energie). Der Na-Ionen-Überschuß außen hält eine positive Ladung, das Zellinnere ist demgegenüber negativ geladen: Es gibt einen elektrisches Potenzial über der Membran, man sagt, die Zelle/Membran ist polarisiert). Die Membran ist jedoch ein klein wenig durchlässig für Kalium-Ionen, die versuchen, den negativen Ladungsüberschuß im Zellinneren auszugleichen: Sie strömen in die Zelle ein. Das geht aber nicht bis zum Ladungsausgleich, weil dem das chemische Potenzial entgegensteht. Es stellt sich ein Gleichgewischt zwischen den elektrischen und chemischen Triebkräften ein, das elektrochemische Gleichgewicht. Das liegt bei ca. -70 mV (innen zu außen) und wird als Ruhepotenzial bezeichnet.
Bei einer Erregung (chemisch oder elektrisch) öffnen nun Natriumkanäle, was die Membran also auch für Na-Ionen durchlässig macht. Jetzt können diese ihr elektrochemisches Ungleichgewicht ausgleichen und strömen massiv ins Zellinnere, wodurch das Ruhepotenzial gestört wird. Man spricht von einer Depolarisation.
In der Membran des Axon gibt es spannungsabhängige Na-Kanäle, die öffnen, denn das Potenzial einen Schwellenwert übersteigt. Ab dann wird das Potenzial über das Axon hinweg weitergeleitet, weil die benachbarten Kanäle mit depolarisiert werden. Dieses sogenannte Aktionspotenzial kann +50 mV erreichen.
Anschließend öffnen sich dann auch viele Kalium-Kanäle, so dass massiv Kalium ausströmt, um den jetzt ja verschobenen Gleichgewichtszustand zu erreichen (elektrisches und chemisches Potenzial treiben K nach außen). Danach ist das Zellinnere wieder negativ geladen (-70 mV). Jetzt setzen Ionen-Pumpen ein, welche unter Energieverbrauch Na gegen K austauschen, um die ursprüngliche Ionenverteilung des Ruhepotenzials wieder herzustellen.
Erreicht ein Aktionspotenzial das Ende des Axons, werden dort die chemischen Überträgerstoffe (Neurotransmitter) freigesetzt. Eine Zelle kann nur einen Typ von Neurotransmitter produzieren. Das kann aber bei der nachfolgenden (postsynaptischen) Zelle unterschiedliche Wirkungen haben: Der Transmitter bindet dort an ligandenabhängige Kanäle, die direkt oder indirekt für den Einstrom von positiven oder negativen Ionen in die Zelle sorgen. Jenachdem entsteht dort ein sog. postsynaptisches Potenzial (PSP), welches das Ruhepotenzial stört (=exzitatorisches bzw. erregendes PSP) oder stabilisiert (=inhibitorisches bzw. hemmendes PSP). Die Stärke der Erregung od. Hemmung ist spezifisch für die Synapse (hängt ab von Rezeptordichte, Transmittermenge, Rezeptorart, Ko-Liganden usw) und kann geändert werden (-> Lernvorgänge!).
Die PSP addieren sich praktisch, so dass man am Soma auch von einem Summenpotenzial spricht. Wenn dieses dann ausreicht, die spannungsabhängigen Na-Kanäle am Beginn des Axons zu öffnen, entsteht ein Aktionspotenzial, welches weitergeleitet wird (die Zelle „feuert“).
Nun zu deinen Fragen:
-> Die „Ausgänge“ verhalten sich alle gleich in ihrem
Spannungsverhalten ( gleichgeschaltet ) ?
Ja. AP!
-> Ist das Verhalten der Ausgänge von den Eingängen
bestimmt, und wenn ja, wie ( Reaktion auf Dynamik, Summe,
Pegel, ect. )?
Ja. Summe der PSP, wenn Schwellenwert überschritten wird, gibt’s ein AP.
-> Ist diese „Funktion“ bei allen Gehirnzellen gleich oder
gibt es einen „Lerneffekt“ mit unterschiedlichem Verhalten ?
Lernen beruht auf der Bildung bzw. Rückbildung von Synapsen und der Modulation der Übertragungsstärke an der Synapse.
-> Gibt es Informations-Quellen, die mir weiterhelfen
können ?
Siehe Links. Eine Google-Suche hilft auch. Buchtipp: Denken - Lernen - Vergessen von F.Vester.
Viele Grüße,
Jochen
