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Reizaufnahme und -weiterleitung

Rezeptortypen

Sinneszellen (Rezeptoren) übernehmen die entscheidende Aufgabe, den Umweltreiz in die Sprache des Nervensystems zu übersetzen. Während die Stimuli (Reize) verschiedene Energieformen (mechanische, chemische, thermische oder elektomagnetische Energie) darstellen, ist die elektrische Energie die einzige Energieform, in der alle Reize innerhalb des Nervensystems weitergeleitet und verarbeitet werden. Bei Mechanorezeptoren wird eine mechanische Verformung des Gewebes direkt auf die Ionenkanäle übertragen. Daher ist die Amplitude der resultierenden Membranpotenziale direkt proportional zur Stärke der mechanischen Reizung. Im Gegensatz dazu wird der Umweltreiz von Chemo- und Thermorezeptoren bzw. elektomagnetischen Rezeptoren über mehr oder weniger komplexe Kaskaden auf ein intrazelluläres Second-Messenger-System übertragen. Hierbei kann ein schwacher Umweltreiz wie z.B. ein einzelnes Pheromon-Molekül millionenfach verstärkt werden.

Abb.1
3D-Animation zum Vorgang des Hörens
© Wiley-VCH
Tab.1
Sinne, Reizqualitäten und Mechanismus der Umwandlung
SinnesqualitätRezeptortypadäquater ReizÜbersetzung des Reizes in elektrische EnergiePotenzialänderung
TastenMechanorezeptormechanische Verformung des Gewebesmechanische Einwirkung auf KationenkanäleDepolarisation
Propriorezeption (Orientierung d. Körpers im Raum - z.B. Muskelspindeln)Mechanorezeptormechanische Verformung des Gewebesmechanische Einwirkung auf KationenkanäleDepolarisation
HörenMechanorezeptormechanische Verformung des Gewebesmechanische Einwirkung auf Kationenkanälerichtungsabhängig: Depolarisation oder Hyperpolarisation
LagesinnMechanorezeptormechanische Verformung des Gewebesmechanische Einwirkung auf Kationenkanälerichtungsabhängig: Depolarisation oder Hyperpolarisation
SchmerzChemorezeptorVorhandensein einer bestimmten Substanz in einer bestimmten Konzentrationintrazelluläres Second-Messenger-SystemDepolarisation
JuckreizChemorezeptorVorhandensein von Histamin in einer bestimmten Konzentrationintrazelluläres Second-Messenger-SystemDepolarisation
SchmeckenChemorezeptorVorhandensein einer bestimmten Substanz in einer bestimmten Konzentrationintrazelluläres Second-Messenger-SystemDepolarisation
RiechenChemorezeptorVorhandensein einer bestimmten Substanz in einer bestimmten Konzentrationintrazelluläres Second-Messenger-SystemDepolarisation
TemperaturThermorezeptorTemperaturdifferenz zwischen Körper und UmweltWirkung auf KationenkanäleDepolarisation
SehenElektromagnetischer RezeptorLichtintrazelluläres Second-Messenger-SystemHyperpolarisation

Damit zwischen verschiedenen Reizqualitäten in verschiedener Stärke unterschieden und differenziell angepasst reagiert werden kann, müssen die Organe der Reizaufnahme bestimmte Bedingungen erfüllen:

  1. Die spezifische Qualität (Modalität) eines Reizes wird durch selektiv sensible Rezeptortypen wahrgenommen, die ihre Erregung auf spezifischen Nervenbahnen zum zentralen Nervensystem weiterleiten, wo sie meist in ebenso abgegrenzten Zielgebieten verarbeitet werden.
  2. Die Lokalisation eines Reizes ergibt sich durch die räumliche Position und Größe eines spezifischen Rezeptorfeldes am Körper.
  3. Die Intensität eines Reizes wird über eine differenzierte Umsetzung der Reizstärke in elektrische Impulse erreicht.
  4. Schließlich wird der Zeitverlauf eines Stimulus (Timing) in einen spezifischen Zeitverlauf des Signals übersetzt.
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