Nervenleitgeschwindigkeit
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LoslegenSynonyme: NLG, Leitungsgeschwindigkeit
Englisch: nerve conduction velocity
Definition
Die Nervenleitgeschwindigkeit, kurz NLG, ist die Geschwindigkeit, mit der elektrische Impulse entlang einer Nervenfaser übertragen werden.
Physiologie
Die Nervenleitgeschwindigkeit der verschiedenen Typen von Nervenfasern ist unterschiedlich ausgeprägt. Dicke und myelinisierte Axone leiten den elektrischen Impuls schneller als dünne, unmyelinisierte Fasern. Die Leitgeschwindigkeiten typischer menschlicher Nervenfasern liegen in einem Bereich von ca. 1 bis 100 m/s.
Die Nervenleitgeschwindigkeit von peripheren Nervenfasern lässt sich klinisch mithilfe der Elektroneurografie bestimmen. Dabei wird der Nerv künstlich stimuliert und an zwei getrennten Messpunkten die elektrische Reaktion abgeleitet. Die Nervenleitgeschwindigkeit entspricht dann dem Quotienten aus der räumlichen Distanz der beiden Messorte und der zwischen ihnen auftretenden zeitlichen Verzögerung (Latenzzeit).
Einteilung
Die Einteilung erfolgt nach Lloyd und Hunt (in römischen Ziffern), sowie Erlanger und Gasser, wobei die Bezeichnungen nach Lloyd und Hunt häufig nur für afferente Leitungsbahnen verwendet werden. In der Literatur finden sich daher teilweise unterschiedliche Bezeichnungen für ein und denselben Typ Nerv.
| Faserklasse | myelinisiert (markhaltig) | Leitungsgeschwindigkeit (m/s) | Vorkommen |
|---|---|---|---|
| Aα (I) | ++ | 60-120 | α-Motoneurone, Muskelspindel- und Sehenspindelafferenzen |
| Aβ (II) | ++ | 30-70 | Mechanoafferenzen der Haut |
| Aγ | + | 30-50 | Muskelspindelefferenzen |
| Aδ (III) | + | 10-30 | Thermoafferenzen, nozizeptive Afferenzen ("erster", heller Schmerz) |
| B | (+) | 5-20 | präganglionäre vegetative Fasern |
| C (IV) | - | 0,5-2 | postganglionäre vegetative Fasern, nozizeptive Afferenzen ("zweiter", dumpfer Schmerz) |
Berechnung
Die Nervenleitgeschwindigkeit lässt sich folgendermaßen berechnen:
| Nervenleitgeschwindigkeit = 2 λ/τ |
Dabei steht λ für die Membranlängskonstante und τ für die Membranzeitkonstante.
Herleitung
Die Membranlängskonstante λ gibt die Länge an, bei der die Membranspannung auf 1/e (≈37%) abgefallen ist. Sie setzt sich aus dem Radius r des Axons, dem Membranwiderstand Rm und dem intrazellulären Widerstand Ri zusammen. Durch Experimente an einem biologischen Kabel lässt sich folgende Formel ableiten:
| λ = √(r Rm/2 Ri) |
Die Membranzeitkonstante τ gibt die Zeit an, in der die Membranspannung auf den Bruchteil 1/e (≈37%) abgefallen ist. Sie setzt sich aus dem Membranwiderstand Rm und der Membrankapazität Cm zusammen
In einem vereinfachten Modell würde sich die Membranzeitkonstante folgendermaßen berechnen:
| τ = Rm * Cm |
Die Membrankapazität Cm lässt sich messen und ist proportional zur Membranfläche.
Trivia
Die Nervenleitgeschwindigkeiten der einzelnen Fasergruppen sind experimentell ermittelte Approximativwerte. Sie wurden ursprünglich bei Katzen ermittelt. Die entsprechenden Geschwindigkeiten beim Menschen können davon abweichen. Sie sollen etwa um 25% niedriger liegen.
Literatur
- Physiologie; Pape, Kurtz, Silbernagl; Georg Thieme Verlag Stuttgart, 7. Auflage
- Schmidt, R. F., Lang, F. & Heckmann, M. Physiologie des Menschen. Springer Publishing, 2010