Brainstorming-Aktivitäten im Klassenzimmer

 

Das menschliche Gehirn enthält etwa 100 Milliarden Zellen, Neuronen, die auf die Übertragung von Nervensignalen spezialisiert sind, hauptsächlich elektrischer Natur. Ein Neuron besteht aus mehreren Teilen mit spezifischen Funktionen: einem Zellkörper (oder Soma), der den Zellkern enthält, Dendriten und Axon. Das Nervensignal, das von anderen Neuronen oder von Rezeptororganen kommt, wird durch die Dendriten, kurze und verzweigte Fortsätze des Zellkörpers, aufgenommen und zum Zellkern weitergeleitet. Im Zellkörper wird das Signal verarbeitet und an das Axon weitergeleitet, das eine sehr lange Ausstülpung ist und die Aufgabe hat, das elektrische Signal zu anderen Zellen zu transportieren. Die Zellmembran trennt das Innere des Neurons von der äußeren interstitiellen Flüssigkeit. Axone sind manchmal über einen Großteil ihrer Länge von einer dicken Isolierschicht, der Myelinscheide, umgeben. Am Ende verzweigt sich das Axon in eine variable Anzahl von Endigungen, den Synapsen-Endknöpfchen, wo das elektrische Signal durch einen Neurotransmitter in ein chemisches Signal umgewandelt wird.

^{Quelle     Bild:    Online Medicine}

Neuronen haben einen Unterschied im elektrischen Potential zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Zellmembran, hauptsächlich verursacht durch eine unterschiedliche Konzentration von Natrium- (Na+) und Kaliumionen (K+) auf den beiden Seiten der Membran. Wenn das Neuron in Ruhe ist, d. h. keine Signale überträgt, hat dieser Potentialunterschied, das sogenannte Ruhepotential, Werte zwischen -60 mV und -80 mV. Die Zellmembran besitzt Ionenkanäle und -pumpen, die sich als Reaktion auf bestimmte Reize öffnen und schließen und so den Durchtritt von Ionen regulieren und folglich das elektrische Potential verändern.

 
Das Zellinnere ist reich an K+-Ionen und negativen Ionen, die an organische Makromoleküle gebunden sind, während das Zelläußere reich an Na+- und Cl--Ionen ist. Die Konzentration von Na+- und K+-Ionen wird durch drei Membranproteine reguliert, die als Ionenkanäle oder -pumpen bezeichnet werden:

• Natriumkanäle;
• Kaliumkanäle;
• die Natrium-Kalium-Pumpe.

Die Membran des Neurons besitzt viele Kaliumkanäle: Diese Kanäle befördern K+-Ionen von innen nach außen, wodurch die Negativität im Zellinneren erhöht wird. Andererseits können die negativen Ionen im Zellinneren nicht nach außen diffundieren, da sie zu groß sind, um die Membran zu durchqueren. 

Natriumkanäle sind nur wenige vorhanden und tendieren dazu, Natriumionen nach innen zu leiten.
Die Natrium-Kalium-Pumpe wirkt entgegen der natürlichen Flussrichtung der Ionen, indem sie Na+ nach außen und K+ nach innen pumpt. Im Ruhezustand ist die Membran praktisch undurchlässig für das Eindringen von Na+-Ionen.

Denken wir gemeinsam darüber nach: Neuronen sind die ältesten Zellen des Körpers: Sie sind nicht in der Lage, sich zu teilen, und im Falle von Verletzungen, die zu ihrem Tod führen, können die umliegenden Zellen sie nicht ersetzen. Mit den Jahren lässt die Funktionalität des Nervensystems nach: Die Forschung ist daher daran interessiert, neue Methoden zu finden, um die Fähigkeit des Gehirns zur Bildung neuer Neuronen (Neurogenese) zu fördern, um Lernen und Gedächtnis zu verbessern. Was kannst du tun, um deine Neuronen gesund zu halten? Wie kannst du deinen Geist trainieren?