Vom Reiz zur Erregung

Sinneszellen sind die Messfühler des Körpers: Sie übersetzen Licht, Druck oder Duftstoffe in die Sprache der Nervenzellen.

• Reiz:physikalische oder chemische Einwirkung aus der Umwelt oder dem Körperinneren, z. B. Licht, Schall, Druck, Dehnung, Temperatur oder Duftstoffe.
• Sinneszelle:auf eine Reizart spezialisierte Zelle (Rezeptor), die Reize aufnimmt und in Erregung umwandelt; in Sinnesorganen liegen viele Sinneszellen zusammen.
• Adäquater Reiz:Reizart, für die eine Sinneszelle am empfindlichsten ist. Danach unterscheidet man Foto-, Mechano-, Chemo- und Thermorezeptoren.
• Inadäquater Reiz:andere Reizart, die nur bei großer Stärke wirkt; die Sinneszelle meldet trotzdem ihre eigene Empfindung — ein Stoß auf das Auge erzeugt Lichtblitze.
• Reizschwelle:kleinste Reizstärke, die in einer Sinneszelle gerade noch eine Erregung auslöst.
• Transduktion:Umwandlung der Reizenergie in eine Änderung des Membranpotenzials: Der Reiz öffnet Ionenkanäle, Kationen strömen ein, die Membran wird depolarisiert.
• Rezeptorpotenzial:die so entstandene, abgestufte Depolarisation der Sinneszelle; sie wächst mit der Reizstärke, meist etwa logarithmisch: Jede Verzehnfachung des Reizes erhöht sie um einen ähnlichen Betrag.

Das Rezeptorpotenzial selbst reicht nicht weit — für den Weg zum Zentralnervensystem wird es in Aktionspotenziale übersetzt.

• Transformation:Das Rezeptorpotenzial breitet sich passiv bis zum Axonanfang aus. Überschreitet es dort den Schwellenwert, entstehen APs — je größer das Rezeptorpotenzial, desto höher die AP-Frequenz.
• Streckrezeptor:Beim Flusskrebs stecken die Dendriten einer Sinneszelle in einem feinen Rezeptormuskel. Dehnung verformt ihre Membran, dehnungsempfindliche Kationenkanäle öffnen sich.
• Adaptation:Bei gleichbleibendem Reiz nehmen Rezeptorpotenzial und AP-Frequenz mit der Zeit ab; die Sinneszelle bleibt dabei voll funktionsfähig.
• Tonische Rezeptoren:adaptieren langsam und unvollständig; sie melden Stärke und Dauer eines Reizes, z. B. der langsam adaptierende Streckrezeptor des Flusskrebses.
• Phasische Rezeptoren:adaptieren rasch und oft vollständig; sie melden vor allem Änderungen, z. B. der rasch adaptierende Streckrezeptor des Flusskrebses oder das Pacini-Körperchen der Haut (Druck, Vibration).
• Bedeutung:Adaptation hebt Neues hervor und entlastet das Nervensystem: Gleichbleibende Reize wie die Kleidung auf der Haut treten in den Hintergrund.

Ziehe den Griff am Rezeptormuskel nach rechts, halte die Dehnung einige Sekunden und lass wieder los — mit der Tastatur: Griff anwählen, ←/→. Vergleiche danach den tonischen mit dem phasischen Rezeptor; die Kennlinien sammeln die Messpunkte.

Halte fest: Je stärker die Dehnung, desto größer das Rezeptorpotenzial und desto höher die AP-Frequenz; das Rezeptorpotenzial wächst dabei immer langsamer (etwa logarithmisch). Unterhalb der Reizschwelle entstehen keine APs. Der tonische Rezeptor feuert bei gehaltener Dehnung weiter, der phasische nur, solange sich die Dehnung ändert. (Modell mit gerundeten Werten.)