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Erregungsleitung und Myelin

  • Mechanismus
  • Prüfungsrelevanz: hoch

Myelin umhüllt das Axon wie eine Isolierung, sodass das Signal von Lücke zu Lücke springt; das macht es um ein Vielfaches schneller und sparsamer.

Aktualisiert

Auch genannt: Saltatorische Erregungsleitung, Nervenleitgeschwindigkeit

In 3D ansehen: Nervus ischiadicus (Ischiasnerv) · Rückenmark (Medulla spinalis) · Sehnerv (Nervus opticus)

Worum es geht

Ein Aktionspotenzial breitet sich aus, weil der von ihm erzeugte Strom den nächsten Membranabschnitt bis zur Schwelle depolarisiert. In marklosen Axonen geschieht dies kontinuierlich und langsam. Myelin (Schwann-Zellen in den Nerven, Oligodendrozyten in Gehirn und Rückenmark) isoliert das Axon, sodass der Strom zum nächsten Ranvier-Schnürring fließt, wo die Na⁺-Kanäle konzentriert sind: der Impuls springt von Schnürring zu Schnürring (saltatorische Erregungsleitung).

Wie es funktioniert, Schritt für Schritt

  1. An einer aktiven Stelle einströmendes Na⁺ breitet sich als lokaler Strom im Axon aus.
  2. In einem marklosen Axon fließt ein Großteil dieses Stroms in der Nähe nach außen ab, sodass nur die benachbarte Membran die Schwelle erreicht: langsame, kontinuierliche Ausbreitung.
  3. Myelin schaltet viele Membranschichten in Serie: die Kapazität sinkt und der Leckwiderstand steigt.
  4. Der Strom gelangt daher weiter entlang des Axons und erreicht den nächsten Ranvier-Schnürring noch stark genug, um ihn zu erregen.
  5. Spikes werden nur an den Schnürringen regeneriert, sodass der Impuls zu springen scheint (saltatorische Erregungsleitung) und weniger Ionen zurückgepumpt werden müssen.
  6. Geht das Myelin verloren, fließt der Strom vor dem nächsten Schnürring ab: die Leitung verlangsamt sich oder versagt (Leitungsblock).

Action potential

Action potential: Neuron 012345−100−80−60−40−200+20+40Time (ms)Membrane potential (mV)Rest −70 mVThreshold −55 mVARPRRPRestStimulusDepol.Repol.AHP

Rest −70 mVThreshold −55 mVPeak +35 mVDuration ≈ 1–2 ms

Tap a phase (the pills above or its band) or a refractory period (ARP, RRP) at the base of the plot.

  • Mainly Na⁺
  • Mainly K⁺
  • Rest
  • Threshold
  • ARP: absolute refractory period
  • RRP: relative refractory period
Derselbe Spike wird an jedem Ranvier-Schnürring regeneriert; tippen Sie auf die Phasen.

Ungefähre Leitgeschwindigkeiten

ParameterWert
Großes markhaltiges motorisches Axon (Aα)≈ 70–120 m/s
Dünne markhaltige Schmerzfaser (Aδ)≈ 5–30 m/s
Marklose C-Faser≈ 0,5–2 m/s

Ungefähre Werte eines gesunden Erwachsenen in Ruhe; jedes Labor legt eigene Referenzbereiche fest.

Klinischer Bezug

  • Multiple Sklerose: Immunangriff auf das Myelin des ZNS; Wärme oder Anstrengung können die Symptome vorübergehend verschlechtern, weil die Leitung in demyelinisierten Axonen bei höherer Temperatur leichter versagt.
  • Guillain-Barré-Syndrom: akute immunvermittelte Polyneuropathie, oft nach einer Infektion; Nervenleitungsstudien zeigen verlangsamte Geschwindigkeiten und Leitungsblock, und die Reflexe fehlen.
  • Kolumbien erlebte während des Zika-Ausbruchs 2015–2016 einen Anstieg der Guillain-Barré-Fälle, eine Erinnerung daran, dass Infektionen eine periphere Demyelinisierung auslösen können.

Testen Sie sich

Überlegen Sie die Antwort und tippen Sie dann auf die Frage.

Warum verursacht eine Demyelinisierung einen Leitungsblock und nicht nur eine Verlangsamung, obwohl das Axon selbst intakt ist?

Die internodale Membran hat wenige Na⁺-Kanäle. Ohne Myelin fließt der Strom ab, bevor er den nächsten Schnürring erreicht, der dann womöglich die Schwelle nicht erreicht, sodass der Impuls ausfällt.

Warum brauchen die schnellsten motorischen Axone sowohl einen größeren Durchmesser als auch Myelin?

Ein größerer Durchmesser senkt den Innenwiderstand, sodass sich der Strom weiter ausbreitet; Myelin senkt Kapazität und Leckstrom, sodass weniger Ladung verloren geht. Zusammen treiben sie die Geschwindigkeit auf etwa 100 m/s.

Ein Patient mit multipler Sklerose sieht nach einer heißen Dusche verschwommener. Was ist die physiologische Erklärung?

Höhere Temperatur verkürzt das Aktionspotenzial und die Öffnungszeit der Na⁺-Kanäle, sodass weniger Strom den nächsten Schnürring erreicht. Grenzwertig leitende demyelinisierte Axone blockieren dann (Uhthoff-Phänomen).

Warum unterscheiden sich Guillain-Barré-Syndrom und multiple Sklerose darin, wo sich die Demyelinisierung bei der Untersuchung zeigt?

Das Guillain-Barré-Syndrom trifft das Schwann-Zell-Myelin der peripheren Nerven: Schwäche mit Reflexverlust. Die MS trifft das Oligodendrozyten-Myelin im ZNS: Zeichen des ersten Motoneurons, Optikusneuritis, sensible Bahnen.

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Lehrinhalt zur Physiologie; kein Leitfaden für Diagnose oder Behandlung und kein Ersatz für den Rat einer medizinischen Fachperson. Die Werte sind ungefähre Referenzwerte. Ohne Dosierungen.

Quellen: Multiple Sclerosis (StatPearls (NCBI Bookshelf), 2024); Guillain-Barre Syndrome (StatPearls (NCBI Bookshelf), 2024); Zika virus disease, microcephaly and Guillain-Barré syndrome in Colombia: epidemiological situation during 21 months of the Zika virus outbreak, 2015-2017 (Archives of public health, 2017).

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