Nach welchem Prinzip arbeiten Neuronen?

Neuronen sind erregbare Zellen, die die Informationen in Form elektrischer Signale aufnehmen. Dabei arbeiten sie nach dem »Ein-Aus-Prinzip«. Hier spielt es keine Rolle, ob der Reiz aus der Umgebung, aus dem Körperinnern oder auch von einem anderen Neuron kommt. Ist der Reiz stark genug und erreicht die so genannte Reizschwelle, führt er zu einer Veränderung des elektrischen Potenzials innerhalb des Neurons und somit zu einer Reizübertragung.

Befindet sich ein Neuron im Ruhezustand, dringen positiv geladene Natriumionen vom Innern der Zellmembran nach außen, wobei das Zellinnere eine negative Ladung, die Zellmembran eine positive Ladung aufweist (Ruhepotenzial). Empfängt das Neuron einen Reiz in Höhe der Reizschwelle, kehren sich die Ladungsverhältnisse um (Depolarisation). Positiv geladene Ionen der äußeren Membran strömen ins Zellinnere und laden es kurzfristig positiv. Diese Ladung breitet sich auf dem Neuron aus und verursacht eine Störung des elektrischen Gleichgewichts, die Aktionspotenzial genannt wird. So pflanzt sich die Erregung entlang des Axons mit hoher Geschwindigkeit fort. Ist das Ende des Aktionspotenzials erreicht, so kehrt das Neuron bis zur nächsten Stimulation zu seinem Ruhepotenzial zurück. Der Verlauf der Nervenimpulse ist daher vergleichbar mit dem Strom, der in Batterien oder elektrischen Schaltkreisen fließt, obwohl es hier die negativ geladenen Ionen sind, die das Gleichgewicht zwischen positiv und negativ stören und so einen elektrischen Strom verursachen. Wird eine Batterie stimuliert, der Schalter also auf »Ein« gestellt, bewegen sich die negativ geladenen Ionen in Richtung der positiven Ionen, stören das Gleichgewicht und erzeugen elektrische Energie.