Wie funktioniert die Synapse?

Unser Körper führt tagtäglich unzählige Bewegungen aus. Damit du beispielsweise deinen Arm hebst, muss diese Information erst mal vom zentralen Nervensystem (ZNS) an deine Muskeln im Arm weitergeleitet werden. Die Information wird dabei von einer Nervenzelle auf die nächste übertragen bis sie schließlich im Arm ankommt. Den Ort, an dem zwei Nervenzellen auf einander treffen, bezeichnet man als Synapse. Wie die Information dort übertragen wird, werde ich dir im Folgenden erklären.

Synapsen sind also die Kontaktstellen zwischen einer Nervenzelle (präsynaptische Zelle) und einer nachfolgenden Nervenzelle (postsynaptische Zelle). Die Kontaktstelle zwischen zwei Nervenzellen nennt man interneuronale Synapsen. Eine Synapse zwischen einer Nervenzelle und einer Muskelzelle bezeichnet man als motorische Endplatte.

Es gibt erregende und hemmende Synapsen. Zudem kann man Synapsen auch nach der Art der Erregungsweiterleitung unterscheiden (chemische oder elektrische Synapse). Dazu gleich mehr.

Eine Synapse besteht aus der Membran des Endknöpfchens der vorgeschalteten Nervenzelle, (präsynaptischen Membran) und der Membran der nachgeschalteten Zelle (der postsynaptischen Membran) sowie dem Raum zwischen den beiden Membranen (synaptischer Spalt).

 

Chemische Synapsen

Sobald ein Aktionspotential über die Membran in das Endknöpfchen einläuft, öffnen sich spannungsabhängige Calciumkanäle, die sich in der präsynaptischen Membran befinden. Calcium strömt nun entlang des Konzentrationsgefälles in das Endknöpfchen. Dies hat zur Folge, dass die Vesikel, in denen sich Neurotransmitter befinden, mit der präsynaptischen Membran verschmelzen (Exocytose). Die Neurotransmitter werden durch die Exocytose in den synaptischen Spalt ausgeschüttet und binden an die Rezeptoren, die sich in der  postsynaptischen Membran befinden.  Diese öffnen sich  durch molekulare Strukturveränderung und es kommt zu einem Ioneneinstrom oder -ausstrom in die postsynaptische Zelle.

Bei erregenden Synapsen strömen Natrium-Ionen ein. Die postsynaptische Zelle wird depolarisiert (erhöhte Membranspannung).

Bei hemmenden Synapsen binden sie Neurotransmitter an Kalium- oder Chloridkanäle. Der Ausstrom dieser beiden Ionen bewirkt eine Hyperpolarisation (verringerte Membranspannung).

Die hemmenden und erregenden Synapsen wirken einander entgegen, sodass eine Bewegung korrekt ausgeführt wird. Sobald es zu einem Ungleichgewicht kommt, kann es zu Lähmungen oder zu zu stark ausgeprägten Bewegungen kommen.

Anschließend binden Enzyme, die sich im synaptischen Spalt befinden, an die Neurotransmitter. Durch diese molekulare Strukturveränderung lösen sich die Neurotransmitter wieder von den Rezeptoren. Die Transmitter werden durch den Einfluss der Enzyme gespalten. Ihre Bestandteile werden wieder in die Vesikeln im Endknöpfchen aufgenommen. Die Synapse ist regeneriert und es kann zu einer erneuten Erregungsweiterleitung kommen (s. Abb.1).

Abb. 1: Schematische Darstellung der Vorgänge an einer chemischen Synapse
Abb. 1: Schematische Darstellung der Vorgänge an einer chemischen Synapse

© Jasmin Zorn

Diese Video erklärt die Erregungsübertragung an einer Synaspe auch richtig gut.