Funktion eines Axons und seine Bedeutung im Nervensystem

Axone sind lange, schlanke Fasern, die vom Körper eines Neurons (Nervenzelle) ausgehen und deren Hauptfunktion darin besteht, Informationen an andere Neuronen, Muskelzellen oder Drüsen zu übertragen. Axone sind für alle Aspekte der Funktion des Nervensystems (einschließlich motorischer Kontrolle, Sinneswahrnehmung und kognitiver Funktion) unerlässlich und anfällig für Verletzungen, Infektionen und degenerative Erkrankungen.

Wie Axone funktionieren

Die Hauptfunktion eines Axons besteht darin, die Kommunikation innerhalb des Nervensystems und vom Nervensystem zu anderen Teilen des Körpers zu erleichtern.

Axone tun dies auf folgende Weise:

• Anatomie:Axone erstrecken sich vom Zellkörper eines Neurons (Soma genannt) zu anderen Neuronen, Muskelzellen oder Drüsen. Mit wenigen Ausnahmen hat jedes Neuron nur ein Axon, von dem einige Zweige, sogenannte Axon-Kollateralen, haben können, die auf mehrere Zellen gleichzeitig abzielen.
• Signalübertragung:Informationen werden in Form eines elektrischen Impulses übertragen, dem sogenannten Aktionspotential. Aktionspotentiale werden durch ihre „Alles-oder-Nichts“-Eigenschaft definiert, was bedeutet, dass die Größe des Signals nicht abnimmt, selbst wenn es sich über eine lange Kette von Neuronen bewegt. Ist der Reiz zu schwach und erreicht die Reizschwelle nicht, wird überhaupt kein Impuls erzeugt.
• Synaptische Übertragung:Am Ende von Axonen befinden sich spezielle Strukturen, sogenannte Axonterminals, die Informationen über eine Lücke zwischen Zellen, die sogenannte Synapse, übertragen. Dazu wandeln sie elektrische Signale in chemische Signale um.
• Neurotransmission:Wenn das Aktionspotential das Axonterminal erreicht, löst es die Freisetzung chemischer Botenstoffe, sogenannter Neurotransmitter, aus, die die Synapse passieren und an Rezeptoren auf der Zielzelle binden und so eine Reaktion auslösen.

Durch die Übertragung von Signalen in weniger als einer Tausendstelsekunde ermöglichen Axone wesentliche Funktionen wie Muskelbewegungen (sowohl freiwillige als auch unwillkürliche), Empfindungen (wie Schmerz oder Berührung) oder Kognition (die Fähigkeit, Wissen zu erwerben, zu verarbeiten und zu nutzen).

Art der Axone

Axone unterscheiden sich erheblich in ihrer Größe und spezifischen Funktion. Einige sind nur einen Millimeter kurz, während andere (wie der Ischiasnerv) weit über einen Meter lang sind. Axone mit einem größeren Durchmesser neigen dazu, Nervenimpulse schneller zu übertragen.

Aus einer breiteren Perspektive können Axone nach dem Teil des Nervensystems klassifiziert werden, den sie beeinflussen. Innerhalb dieses Klassifizierungssystems gibt es zwei Arten:

• Myelinisierte Axone: Diese Axone sind mit einer isolierenden Beschichtung namens Myelinscheide bedeckt, die dazu beiträgt, Nervenimpulse schneller weiterzuleiten und so schnelle und komplexere Bewegungen zu ermöglichen. Myelinisierte Axone kommen im gesamten Zentralnervensystem (Gehirn und Rückenmark) sowie im peripheren Nervensystem vor, das die willkürliche Bewegung der Skelettmuskulatur steuert.
• Unmyelinisierte Axone: Diese Axone sind nicht mit einer Myelinscheide bedeckt. Nicht myelinisierte Axone verbinden Neuronen im autonomen Nervensystem, die die unwillkürliche Bewegung glatter Muskeln wie des Herzens, der Blutgefäße und des Darms steuern. Nervenimpulse bewegen sich bei nicht myelinisierten Axonen langsamer, was eine gleichmäßige, gleichmäßige Bewegung mit weniger Variationen ermöglicht.

Axone können auch nach der Art des Neurons klassifiziert werden, aus dem sie hervorgehen, einschließlich:

• Sensorische Neuronen: Dies sind Nervenzellen, die Informationen weiterleiten, die es uns ermöglichen, Dinge wie Temperatur oder Schmerz zu hören, zu berühren, zu riechen, zu sehen oder zu fühlen.
• Motoneuronen: Dies sind Nervenzellen, die Muskelkontraktionen und Drüsenfunktionen steuern.
• Interneurone: Diese verbinden Nervenzellen mit Nervenzellen innerhalb derselben Region des Gehirns oder Rückenmarks. Auf diese Weise verbundene Neuronen bilden ein Netzwerk, das als neuronaler Schaltkreis bezeichnet wird.

Was passiert, wenn Axone beschädigt sind?

Axone sind empfindliche Strukturen, die anfällig für Verletzungen und Krankheiten sind. Störungen in der Struktur oder Funktion eines Axons können zu verschiedenen neurologischen Problemen führen.

Zu den Ursachen einer axonalen Verletzung gehören:

• Axonale Degeneration:Das Alter kann dazu führen, dass sich die Axone allmählich verschlechtern, was zu einem kognitiven Verfall führt. Das Gleiche kann bei neurodegenerativen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit, der Huntington-Krankheit, der Parkinson-Krankheit und der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS) auftreten, die tendenziell altersbedingt sind.
• Axonale Demyelinisierung:Bestimmte Krankheiten können zu einer fortschreitenden Zerstörung der Myelinscheide führen, die als Demyelinisierung bezeichnet wird. Dies kann zum Verlust der motorischen Funktion und zu abnormalen Empfindungen führen, die als periphere Neuropathie bezeichnet werden. Zu den Ursachen gehören Diabetes, Multiple Sklerose und progressive MultifokalerkrankungLeukenzephalopathie (PML), Alkoholismus und bestimmte Medikamente.
• Traumatische axonale Verletzung:Ein Kopf- und Rückenmarkstrauma kann zur Kompression oder Durchtrennung von Axonen führen. Je nach Ort und Schwere der Verletzung kann es zu Muskelschwäche, chronischen Schmerzen, Verlust der Darm- oder Blasenkontrolle, Lähmungen oder Koma kommen.
• Metabolische Enzephalopathie:Damit sind chemische Ungleichgewichte im Gehirn gemeint, die zu Gehirnentzündungen und axonalen Schäden führen. Dies kann durch einen Mangel an Vitaminen, Sauerstoff oder Glukose oder durch die Ansammlung von Giftstoffen infolge von Leber- oder Nierenversagen verursacht werden.
• Axonale Ischämie:Dies geschieht, wenn die verminderte Durchblutung des Gehirns den Neuronen den Sauerstoff entzieht, den sie zum Überleben benötigen. Ein häufiges Beispiel ist ein ischämischer Schlaganfall. Eine andere ist die subkortikale ischämische vaskuläre Demenz (SIVD), eine Form der Demenz, die mit Atherosklerose (Verhärtung der Arterien) in den tiefen Geweben des Gehirns einhergeht.
• Gehirninfektionen:Bestimmte Gehirninfektionen können axonale Schäden verursachen. Dazu gehören Erkrankungen wie zerebrale Malaria, die zu Anfällen, Koma oder Tod führen kann, sowie der AIDS-Demenzkomplex, eine Komplikation einer fortgeschrittenen, unbehandelten HIV-Infektion.