Als Synapsen bezeichnet man die Umschaltstellen zwischen zwei Neuronen oder zwischen einem Neuron und einem Zielorgan. An der Oberfläche von Neuronen befinden sich mehrere Synapsen, die gleichzeitig aktiv sind und entweder erregend sowie hemmend auf das Neuron wirken. Je nach Funktionsweise unterscheidet man elektrische und chemische Synapsen.
Elektrische Synapsen
Elektrische sind wesentlich seltener als chemisches Synapsen. Sie übertragen die Erregung zwischen zwei Zellen direkt über einen Ionenstrom. Diese Erregungsübertragung kann in beide Richtungen („bidirektional“) und ohne wesentlichen Zeitverlust erfolgen. Sie setzen sich aus einer präsynaptischen und einer postsynaptischen Zelle zusammen, die über sogenannte Gap Junctions verbunden sind. Wird nun die Präsynapse durch ein Aktionspotential depolarisiert, entsteht ein sogenanntes Potentialgefälle zwischen Prä- und Postsynapse. Dadurch kommt es zum Ionenstrom in Richtung der postsynaptischen Zelle. Kommt es dort wiederum zur Überschreitung des Schwellenpotentials, kann dort ein neues Aktionspotential ausgelöst werden. (Mehr dazu im Kapitel Aktionspotential). Man findet elektrische Synapsen zwischen neuronalen Zellen, z.B. in der Retina.
Chemische Synapsen
Chemische Synapsen sind die häufigste Synapsenform im menschlichen Körper. Anders als elektrische Synapsen geben sie die Information eines Neurons mithilfe eines Botenstoffes (Transmitter) an ein anderes Neuron oder ein Zielorgan weiter. Der Informationsfluss ist hier nur in eine Richtung möglich („unidirketional“), da die Postsynapse keine Transmitter ausschütten kann. Die Signalweiterleitung an einer chemischen Synapse erfolgt etwas verzögert (weniger als 0,5 msec).
Bei chemischen Synapsen führen ankommende Aktionspotentiale zur Öffnung präsynaptischer spannungsabhängiger Calcium-Kanäle und damit zum Einstrom von Calcium in die Präsynapse. Calcium wiederum ist essentiell für die Fusion der Neurotransmitter-Vesikel an der postsynaptischen Membran. Dort kommt es zur Ausschüttung dieser Neurotransmitter in den synaptischen Spalt. An der postsynaptischen Membran führen die Transmitter zum Ioneneinstrom in die postsynaptische Zelle. Wird hierdurch wieder das Schwellenpotential überschritten, entsteht ein Aktionspotential welches wiederum weitergeleitet wird. Der Transmitter wird wieder in die präsynaptische Zelle aufgenommen und recycelt. Als Transmitter dienen unter anderem Acetylcholin sowie Adrenalin und Noradrenalin.
Motorische Endplatte
Als motorische Endplatte bezeichnet man die Schnittstelle zwischen Nerven- und Muskelfasern. Das Axon des sogenannten α-Motoneurons das die Muskelfaser versorgt, verzweigt sich im Bereich der motorischen Endplatte nochmals in mehrere synaptische Endköpfchen. Hier findet die Erregungsübertragung auf die Muskeln statt. Als Neurotransmitter dieser chemischen Synapsen fungiert Acetylcholin.
Die Summe aller Muskelfasern die von einem α-Motoneuron innerviert werden bezeichnet man als motorische Einheit. Je weniger Muskelphasern gleichzeitig von einem Neuron innerviert werden, desto feinere Bewegungen sind möglich. Alle Muskelfasern einer motorischen Einheit gehören dem gleichen Skelettmuskelfasertyp (z.B. Typ I, siehe Muskelfasertypen) an, da dieser durch das innervierende α-Motoneuron bestimmt wird.
Quellen
Heinrich et al. (Hrsg.): Löffler/Petrides: Biochemie und Pathobiochemie. 9. Auflage Springer 2014, ISBN: 978-3-642-17971-6.
Trepel: Neuroanatomie: Struktur und Funktion. 5. Auflage Urban & Fischer 2011, ISBN: 978-3-437-41299-8.
Klinke et al.: Physiologie. 6. Auflage Thieme 2009, ISBN: 978-3-137-96006-5.
Abbildungen
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