Erregungsweiterleitung

Zu diesem wichtigen Thema gibt es eine ganze Reihe von Seiten auf meiner Homepage www.u-helmich.de:

Wir wollen hier nur das Wesentliche kurz behandeln - schließlich befindet sich diese Seite im Ordner "Stichworte".

Unter Erregungsweiterleitung versteht man das "Wandern" oder "Springen" der Aktionspotenziale über das lange Axon der Nervenzelle bis zur synaptischen Endigung.

Für das Bio-Abitur ist es wichtig, dass man zwischen marklosen und markhaltigen Axonen unterscheidet. Bei den marklosen Axonen liegt das Axon quasi "nackt" vor, bei den markhaltigen Axonen ist es von einer Myelinscheide umgeben, die von den Ranvierschen Schnürringen regelmäßig unterbrochen wird.

Wie ein Aktionspotenzial entsteht, sollte Ihnen klar sein. Wenn nicht, gehen Sie kurz auf die entsprechende Seite in diesem Stichwortverzeichnis.

Erregungsweiterleitung am marklosen Axon

Wenn das Axon nicht von einer Myelinscheide umgeben ist, erfolgt die "Wanderung" des Aktionspotenzials folgendermaßen:

Erregungsweiterleitung am marklosen Axon
Autor: Ulrich Helmich 04/2025, Lizenz: Public domain

Dieses Bild zeigt vereinfacht, wie ein elektrisches Signal (Aktionspotenzial) in einem Axon ohne Isolierschicht weitergeleitet wird.

In der Mitte des Axons sieht man ein Aktionspotenzial. Dort sind viele Natrium-Ionen (Na⁺) in das Innere des Axons eingedrungen. Deshalb ist dort die Na⁺-Konzentration höher als im Ruhezustand. Links und rechts davon ist die Konzentration noch niedrig – so wie es normalerweise im Ruhezustand ist.

Durch diesen Unterschied in der Konzentration wandern einige Na⁺-Ionen zu den benachbarten Bereichen – das nennt man Diffusion. Die Pfeile im Bild zeigen, wohin die Ionen sich bewegen.

Die Ionen, die nach links wandern, haben keine Wirkung, weil dieser Bereich gerade in einer sogenannten Refraktärphase ist – er kann noch kein neues Signal empfangen. Das ist im Bild rot markiert.

Die Ionen, die nach rechts wandern, lösen dort ein neues Aktionspotenzial aus. Denn ein Signal entsteht immer, wenn genug Na⁺-Ionen ins Axon strömen – egal, ob sie von außen oder aus dem benachbarten Bereich kommen.

Sobald einige Ionen einströmen, öffnet die Membran weitere Kanäle, sodass noch mehr Ionen folgen – ein sich selbst verstärkender Prozess (positive Rückkopplung). Die wenigen Ionen, die nach rechts wandern, reichen also aus, um im nächsten Abschnitt ein neues Aktionspotenzial auszulösen – genauso stark wie das vorherige. So breitet sich das Signal Schritt für Schritt entlang des Axons aus, ohne schwächer zu werden.

Erregungsweiterleitung am markhaltigen Axon

Das markhaltige Axon ist abschnittsweise von Myelinscheiden umhüllt – das sind isolierende Schichten. Zwischen diesen Abschnitten gibt es kleine Lücken, die Ranvierschen Schnürringe. Nur dort kann das Signal "weitergegeben" werden.

Wenn an einem Schnürring ein Aktionspotenzial entsteht, strömen viele positive Natrium-Ionen (Na⁺) ins Axon. Dadurch wird das Innere an dieser Stelle positiv geladen.

Diese positive Ladung erzeugt ein elektrisches Feld, das sich sehr schnell entlang des Axons ausbreitet – und zwar unter der Myelinscheide, also im Inneren des Axons. Dieses elektrische Feld beeinflusst den nächsten Schnürring und bringt dort die Membran dazu, sich zu öffnen. So können auch dort Na⁺-Ionen einströmen, und ein neues Aktionspotenzial entsteht.

Wichtig ist: Die Ionen müssen nicht die ganze Strecke wandern. Es reicht, dass das elektrische Feld sie "antreibt" – vergleichbar mit einer Welle, die sich schnell weiterbewegt, obwohl das Wasser selbst nur auf und ab schwingt. So springt das Signal von einem Schnürring zum nächsten. Man nennt das saltatorische Erregungsleitung ("saltare" heißt auf Latein "springen"). Durch die Myelinscheiden geht das viel schneller, weil das Signal nicht an jeder Stelle der Membran neu aufgebaut werden muss – nur an den Schnürringen.