Modellarbeit zum Weiterleiten von Aktionspotenzialen

Im zweiten Halbjahr der 13. Klasse beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler des Leistungskurses Biologie (von Frau Kluge/Beuermann) mit dem Thema Neurobiologie.

Im Februar haben sich die Schülerinnen und Schüler mit der Weiterleitung von Erregungen in Form von Aktionspotentialen befasst. Bei einem Aktionspotential handelt es sich um einen Nervenimpuls, welcher für die Weiterleitung von Reizen verantwortlich ist.

Das Nervensystem leitet Informationen in Form von elektrische Impulsen weiter. In der Vorstellung ähnelt diese Weiterleitung dem Umfallen einer Reihe von Dominosteinen, nachdem diese angestoßen wurden. Aus diesem Grund wurde zur Veranschaulichung ein Versuch mit Dominosteinen durchgeführt, bei dem die Weiterleitung von Aktionspotentialen mit und ohne Myelinscheide verdeutlicht / visualisiert wurde.

Um dies gut darzustellen wurden zwei unterschiedliche Reihen mit Dominosteinen aufgebaut. Eine Reihe aus hochkant aufgestellten Dominosteinen und eine gleichlange Reihe mit Strohhalmen als Brücke zwischen zwei hochkant aufgestellten Dominosteinen. (siehe Beitragsbild)
Im Folgenden wurden beide Reihen zeitgleich angestoßen und die Schülerinnen und Schüler beobachteten das Umfallen der Dominosteine beider Reihen, um mögliche Unterschiede festzustellen.

Es ließ sich beobachten, dass die Reihe, welche mit Strohhalmbrücken versehen war, deutlich schneller umfiel.

Auf die Erregungsweiterleitung am Axon einer Nervenzelle kann dieses Ergebnis nun wie folgt übertragen werden:
Besitzt ein Axon isolierende Myelinscheiden, so kann die Erregung von Schnürring (Dominostein) zu Schnürring springen. Dieser Vorgang wird als saltatorische Erregungsleitung bezeichnet.
Gibt es am Axon jedoch keine Myelinscheiden und Schürringe, so muss die Erregung über die gesamte Länge der Axonmembran erfolgen. Dieser Vorgang nennt sich kontinuierliche Erregungsweiterleitung und dauert deutlich länger als die saltatorische Erregungsleitung.

Somit lässt sich mit Hilfe der „Dominosteine“ veranschaulichen, dass die Geschwindigkeit der Erregungsweiterleitung der Nervenzellen von deren Bau abhängig ist.

Malte Conrady