Die Neurologie ist ein faszinierendes und entscheidendes Feld in der medizinischen Wissenschaft, das sich mit der Diagnose und Behandlung von Erkrankungen des Nervensystems befasst. Ein tiefes Verständnis der Anatomie und Physiologie ist grundlegend für alle medizinischen Fachbereiche, besonders aber in der Neurologie. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Einblick in die Grundlagen der Anatomie, Physiologie und Neurologie und richtet sich an alle, die ein fundiertes Verständnis des Nervensystems erlangen möchten.
Das Gehirn: Steuerzentrale des Körpers
Das Gehirn (Encephalon) ist der Teil des zentralen Nervensystems, der innerhalb des knöchernen Schädels liegt und diesen ausfüllt. Es besteht aus unzähligen Nervenzellen, die über zuführende und wegführende Nervenbahnen mit dem Organismus verbunden sind und ihn steuern.
Das Gehirnvolumen (Mensch) beträgt etwa 20 bis 22 Gramm pro Kilogramm Körpermasse. Das Gewicht (Gehirn) macht mit 1,5 bis zwei Kilogramm ungefähr drei Prozent des Körpergewichts aus. Ein Mensch hat ungefähr 100 Milliarden Gehirnzellen, die das zentrale Nervensystem, unser Gehirn, aufbauen und untereinander verknüpft sind. Die Zahl dieser Verknüpfungen wird auf 100 Billionen geschätzt.
Gliazellen: Das stützende Gewebe
Die Nervenzellen im Gehirn sind eingebettet in ein stützendes Gewebe aus Gliazellen. Diese Zellen unterstützen die Neuronen, indem sie Nährstoffe bereitstellen, die neuronale Umgebung sauber halten und die Myelinscheiden bilden, die die Geschwindigkeit der Signalübertragung erhöhen. Eine wichtige Art von Gliazellen sind die Oligodendrozyten im ZNS und die Schwann-Zellen im PNS.
Hirnhäute: Schutz des Gehirns
Das Gehirn ist von drei Hirnhäuten umgeben:
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- Dura mater
- Arachnoidea
- Pia mater
Diese Schutzhüllen und ihre Funktion sind essenziell für den Schutz des empfindlichen Gehirngewebes.
Gehirn-Aufbau: Fünf Abschnitte
Das menschliche Gehirn lässt sich grob in fünf Abschnitte gliedern:
- Großhirn (Telencephalon)
- Zwischenhirn (Diencephalon)
- Mittelhirn (Mesencephalon)
- Kleinhirn (Cerebellum)
- Nachhirn (Myelencephalon, Medulla oblongata)
Die verschiedenen Anteile der Großhirnrinde übernehmen ganz unterschiedliche Funktionen.
Die Hauptstrukturen des Gehirns und ihre Funktionen
Großhirn (Telencephalon)
Das Großhirn ist der größte und schwerste Teil des Gehirns und ähnelt mit seinen Falten und Furchen einem Walnusskern. In der Hirnrinde - dem äußeren Bereich des Großhirns - sind die Lern-, Sprech- und Denkfähigkeit sowie das Bewusstsein und das Gedächtnis verankert. Hier laufen die Informationen aus den Sinnesorganen zusammen, werden verarbeitet und schließlich im Gedächtnis gespeichert. Im Großhirn sitzen auf der einen Seite Sprache und Logik, auf der anderen Seite Kreativität und Orientierungssinn.
Zwischenhirn (Diencephalon)
Das Zwischenhirn besteht unter anderem aus dem Thalamus und dem Hypothalamus. Im Thalamus werden Sinneseindrücke verarbeitet; über den Hypothalamus werden der Schlaf-Wach-Rhythmus, Hunger und Durst, das Schmerz- und Temperaturempfinden und der Sexualtrieb gesteuert. Die Hypophyse ist mit dem Hypothalamus über einen Stiel verbunden.
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Hirnstamm
Im unteren Schädelbereich befindet sich die Hirnbasis, die - entsprechend der knöchernen Schädelbasis - stärker modelliert ist. Hier liegt der Hirnstamm. Der Hirnstamm ist der stammesgeschichtlich älteste Teil des Gehirns und besteht aus Mittelhirn, Medulla oblongata und Brücke (Pons). Der Hirnstamm, der entwicklungsgeschichtlich älteste Teil des Gehirns, ist für die grundlegenden Lebensfunktionen zuständig. Er steuert die Herzfrequenz, den Blutdruck und die Atmung sowie Reflexe wie den Lidschluss-, Schluck- oder Hustenreflex.
Mittelhirn (Mesencephalon)
Das Mesencephalon ist der kleinste Abschnitt des Gehirns.
Medulla oblongata (Myelencephalon)
Das auch als Nachhirn bezeichnete Meyelencephalon stellt den Übergang zwischen Gehirn und Rückenmark dar.
Kleinhirn (Cerebellum)
Oberhalb des Hirnstamms und unterhalb der beiden Großhirnhemisphären sitzt das Kleinhirn. Das Kleinhirn koordiniert unsere Bewegungen und das Gleichgewicht und speichert erlernte Bewegungen.
Graue und weiße Substanz
Die graue Substanz im Gehirn besteht in erster Linie aus Nervenzellkörpern. Der Name kommt daher, dass die Nervenzellen im lebenden Organismus rosa sind, sich nach dessen Tod aber grau verfärben. Aus grauer Substanz bestehen etwa die Großhirnrinde, die Basalganglien, die Kleinhirnrinde und die Hirnnervenkerne. Etwa 80 Prozent der Hirndurchblutung sind für die Versorgung der grauen Substanz notwendig. Die Basalganglien sind eine Gruppe Großhirn- und Zwischenhirnkerne aus grauer Substanz.
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Neben der grauen Substanz gibt es noch die weiße Substanz, die aus den Nervenzellfortsätzen, den Nervenfasern (Axonen), besteht. Die weiße Substanz findet sich im Mark von Großhirn und Kleinhirn.
Hirnnerven
Dem Gehirn entspringen zwölf paarige Nerven, die den Kopf, den Hals und Organe im Rumpf versorgen. Diese Menge kann bis zum 50. Lebensjahr geringfügig schwanken, nimmt aber danach ab (zusammen mit dem Sauerstoff- und Glukoseverbrauch).
Blutversorgung und Schutzmechanismen des Gehirns
Zwischen 15 und 20 Prozent des Herzminutenvolumens entfällt auf die Blutversorgung des Gehirns. In Schlaf- und Wachphasen wird das Gehirn stets etwa gleichermaßen durchblutet. Auch bei Blutdrucksteigerungen, Blutdruckabfall, starker körperlicher Anstrengung oder sogar unregelmäßigem Herzschlag ändert sich die Durchblutung des Gehirns kaum - außer, wenn der systolische Blutdruck stark abfällt (unter 70 mmHg) oder stark ansteigt (über 180 mmHg).
Die Blutversorgung des Gehirns erfolgt über die rechte und linke innere Halsschlagader (Arteria carotis interna), die aus der gemeinsamen Halsschlagader (Arteria communis) entspringen, und über die Arteria vertebralis, die aus den Wirbelkörpern kommt und durch das Hinterhauptsloch in die Schädelhöhle eintritt. Durch weitere Arterien werden diese zu einem Gefäßring (Circulus arteriosus cerebri) geschlossen, der die Basis des Zwischenhirns umfasst.
Durch diesen Gefäßring wird sichergestellt, dass der Blutbedarf des empfindlichen Gehirns auch bei Schwankungen in der Blutzufuhr immer ausreichend ist. Der Gefäßring und seine Äste liegen zwischen zwei Hirnhäuten (der Spinngewebshaut und der inneren Hirnhaut) im sogenannten Subarachnoidalraum und sind dort von Liquor (Hirn-Rückenmarksflüssigkeit) umgeben, der die dünnwandigen Gefäße schützt.
Liquor und Ventrikelsystem
Der Liquor ist die Flüssigkeit, welche das Gehirn und auch das Rückenmark schützend umgibt. Das Gehirn weist mehrere Hohlräume (Hirnkammern) auf, in denen der Liquor zirkuliert und die zusammen das Ventrikelsystem bilden.
Die Blut-Hirn-Schranke
Das empfindliche Gewebe im Gehirn ist durch die Blut-Hirn-Schranke gegen schädigende Substanzen im Blut (wie Gifte, Krankheitserreger, bestimmte Medikamente etc.) abgeschirmt.
Energieverbrauch und Gehirnkapazität
Der Energieverbrauch im Gehirn ist enorm hoch. Fast ein Viertel des Gesamtenergiebedarfs des Körpers entfällt auf das Gehirn. Die Glukosemenge, die täglich mit der Nahrung aufgenommen wird, wird bis zu zwei Drittel vom Gehirn beansprucht. Die Gehirnkapazität ist deutlich größer als die, die wir im Alltag tatsächlich nutzen. Das bedeutet: Ein Großteil unserer Gehirnkapazität ist ungenutzt.
Entwicklung des Gehirns
Die embryonale Entwicklung des Gehirns aus dem Neuralrohr zeichnet sich einerseits durch ein besonderes Größenwachstum aus, andererseits durch ein ungleichmäßiges Dickenwachstum der Wand und besondere Knickstellen. Dadurch wird das Gehirn schon frühzeitig in mehrere Abschnitte unterteilt.
Aus der Hirnanlage bilden sich zunächst drei hintereinander liegende Abschnitte (primäre Hirnbläschen) heraus, die dann das Vorderhirn, das Mittelhirn und das Rautenhirn bilden. In der weiteren Entwicklung entstehen daraus fünf weitere, sekundäre Hirnbläschen: Aus dem Vorderhirn entwickeln sich Großhirn und Zwischenhirn. Aus dem Rautenhirn gehen die Medulla oblongata, die Brücke und das Kleinhirn hervor. In der Schwangerschaft werden die meisten Gehirnzellen des Kindes gebildet. Das Ausmaß dieser Verbindungen liegt deutlich über dem tatsächlichen Bedarf. Säuglinge reagieren stark auf Reize. In dieser Entwicklungsphase unterscheidet sich die Fähigkeit zur Differenzierung von Gesichtern und Stimmlauten von den Fähigkeiten Erwachsener. Unterdrückung der meisten Eindrücke. Der Lernprozess beginnt mit der Auseinandersetzung mit äußeren Einflüssen.
Funktionen des Gehirns im Detail
Limbisches System
Das Limbische System regelt das Affekt- und Triebverhalten und dessen Verknüpfungen mit vegetativen Organfunktionen. Zwei wichtige Teilbereiche innerhalb des limbischen Systems sind die Amygdala (Mandelkern) und der Hippocampus. Der Hippocampus ist der Arbeitsspeicher unseres Gehirns und die Schaltstelle zwischen dem Kurz- und dem Langzeitgedächtnis.
Gedächtnis
Eine sehr wichtige Funktion des Gehirns ist das Gedächtnis - vom Ultrakurzzeit- über das Kurzzeit- bis zum Langzeitgedächtnis. Das Gedächtnis unterscheidet sich in Abhängigkeit der Speicherzeit und Kapazität in das Ultrakurzzeitgedächtnis, das Kurzzeitgedächtnis, das Arbeitsgedächtnis und das Langzeitgedächtnis. Physiologische Grundlage des Gedächtnisses ist der Papez-Neuronenkreis. Er sorgt für den Übergang von Inhalten vom Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis. Der Fachbegriff für Gedächtnis und Erinnerung lautet mnestische Funktion. Erinnerungen fallen in positiver Grundstimmung leichter. Für die Gedächtnisbildung ist der Papez-Kreis von großer Bedeutung. Er befindet sich im Zentrum des limbischen Systems. Das limbische System liegt oberhalb des Hirnstamms und ist bei allen Säugetieren vorhanden. Es wird davon ausgegangen, dass der Papez-Kreis der Speicherung von Gedächtnisinhalten dient. Die verschiedenen Gedächtnistypen entsprechen unterschiedlichen Formen der Gedächtnisspeicherung. Ein wesentlicher Unterschied zwischen diesen Gedächtnisspeichern besteht in der Länge der Informationsspeicherung. Die Inhalte aus dem sensorischen Gedächtnis gehen im Kurzzeitgedächtnis nach ca. Für das Abspeichern von Informationen im Langzeitgedächtnis ist wichtig, dass die abzuspeichernden Informationen wiederholt werden (Konsolidierung).
Neuronale Verbindungen und Signalübertragung
Ein reibungsloses Funktionieren aller Organe und Gewebe im Körper sowie ein sinnvolles Verhalten sind nur möglich, wenn alle Organfunktionen von einer übergeordneten Kontrollinstanz koordiniert und kontrolliert werden und alle Informationen, die uns die Umwelt liefert, aufgenommen, verarbeitet und beantwortet werden. Diese Aufgabe leistet unser Gehirn, das Netzwerk aus Milliarden von Nervenzellen (Neuronen).
Die Gehirnzellen sind durch Synapsen, Kontaktstellen zwischen den Zellen, miteinander verbunden. Diese Kontaktstellen spielen eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung der Nachrichten. Informationen aus dem Körper oder der Umwelt gelangen etwa in Form von Hormonen über das Blut oder als elektrische Impulse aus den Sinneszellen über Nervenbahnen bis ins Gehirn. Dort werden sie bewertet und verarbeitet. Als Reaktion werden entsprechende Signale vom Gehirn wieder ausgesendet - zum Beispiel an Muskeln, um sich zu bewegen, an Drüsen, um Sekrete zu produzieren und abzugeben, oder an Sinnesorgane, um Reize aus der Umwelt zu beantworten.
Neurotransmitter und ihre Funktionen
An der Synapse werden Signale von einem Neuron zum nächsten Neuron weitergeleitet. Dies geschieht durch Neurotransmitter, die chemische Botenstoffe sind.
- Dopamin: Bewegung und Belohnung
- Serotonin: Stimmung und Schlaf
- Acetylcholin: Gedächtnis und Lernen
Das Nervensystem: Zentral und Peripher
Das Nervensystem umfasst alle Nervenzellen des menschlichen Körpers. Mit ihm kommuniziert er mit der Umwelt und steuert gleichzeitig vielfältige Mechanismen im Inneren. Das Nervensystem nimmt Sinnesreize auf, verarbeitet sie und löst Reaktionen wie Muskelbewegungen oder Schmerzempfindungen aus. Wer zum Beispiel auf eine heiße Herdplatte fasst, zieht die Hand reflexartig zurück - und die Nervenbahnen senden gleichzeitig ein Schmerzsignal ans Gehirn. Das Nervensystem enthält viele Milliarden Nervenzellen, sogenannte Neuronen. Allein im Gehirn sind es rund 100 Milliarden. Jede einzelne Nervenzelle besteht aus einem Körper und verschiedenen Fortsätzen. Die kürzeren Fortsätze (Dendriten) wirken wie Antennen: Über sie empfängt der Zellkörper Signale, zum Beispiel von anderen Nervenzellen.
Nach der Lage der Nervenbahnen im Körper unterscheidet man zwischen einem zentralen und einem peripheren Nervensystem. Das zentrale Nervensystem (ZNS) umfasst Nervenbahnen in Gehirn und Rückenmark. Es befindet sich sicher eingebettet im Schädel und dem Wirbelkanal in der Wirbelsäule. Das willkürliche Nervensystem (somatisches Nervensystem) steuert alle Vorgänge, die einem bewusst sind und die man willentlich beeinflussen kann. Dies sind zum Beispiel gezielte Bewegungen von Gesichtsmuskeln, Armen, Beinen und Rumpf.
Das vegetative Nervensystem
Das vegetative Nervensystem (autonomes Nervensystem) regelt die Abläufe im Körper, die man nicht mit dem Willen steuern kann. Es ist ständig aktiv und reguliert beispielsweise Atmung, Herzschlag und Stoffwechsel. Hierzu empfängt es Signale aus dem Gehirn und sendet sie an den Körper. In der Gegenrichtung überträgt das vegetative Nervensystem Meldungen des Körpers zum Gehirn, zum Beispiel wie voll die Blase ist oder wie schnell das Herz schlägt. Das vegetative Nervensystem kann sehr rasch die Funktion des Körpers an andere Bedingungen anpassen. Ist einem Menschen beispielsweise warm, erhöht das System die Durchblutung der Haut und die Schweißbildung, um den Körper abzukühlen.
Sowohl das zentrale als auch das periphere Nervensystem enthalten willkürliche und unwillkürliche Anteile.
- sympathisches Nervensystem
- parasympathisches Nervensystem
- Eingeweide-Nervensystem (enterisches Nervensystem)
Das sympathische und parasympathische Nervensystem (Sympathikus und Parasympathikus) wirken im Körper meist als Gegenspieler: Der Sympathikus bereitet den Organismus auf körperliche und geistige Leistungen vor. Er sorgt dafür, dass das Herz schneller und kräftiger schlägt, erweitert die Atemwege, damit man besser atmen kann, und hemmt die Darmtätigkeit.
Der Parasympathikus kümmert sich um die Körperfunktionen in Ruhe: Er aktiviert die Verdauung, kurbelt verschiedene Stoffwechselvorgänge an und sorgt für Entspannung.
Neuronale Grundlagen: Neuronen und ihre Funktion
Neuronen sind die grundlegenden Bausteine des Nervensystems. Sie haben drei Hauptteile:
- Dendriten: Empfangen Signale von anderen Neuronen.
- Axon: Leitet Signale zu anderen Neuronen.
- Synapse: Verbindet den Axon eines Neurons mit dem Dendriten eines anderen Neurons.
Ein Neuron ist eine spezialisierte Zelle im Nervensystem, die elektrische und chemische Signale produziert und weiterleitet. Neuronen spielen eine entscheidende Rolle in der Kommunikation innerhalb des Nervensystems und sind essenziell für die Funktionalität des Körpers.
Arten von Neuronen
Das Nervensystem besteht aus verschiedenen Arten von Neuronen, darunter sensorische Neuronen, Motorneuronen und Interneuronen:
- Sensorische Neuronen: Diese übertragen Signale von den Sinnesorganen zum ZNS.
- Motorneuronen: Diese senden Signale vom ZNS zu den Muskeln.
- Interneuronen: Diese verbinden Neuronen innerhalb des ZNS und spielen eine Schlüsselrolle bei der Signalverarbeitung und Reflexen.
Jede Art von Neuron hat eine spezielle Rolle im Nervensystem, die für die Aufrechterhaltung der Körperfunktionen und -reaktionen entscheidend ist.
Neuroplastizität: Die Anpassungsfähigkeit des Gehirns
Die Neurologie umfasst auch die Erforschung komplexer Themen wie der Neuroplastizität, die die Fähigkeit des Gehirns beschreibt, sich zu verändern und neu zu organisieren, wenn es neue Informationen verarbeitet oder nach einer Verletzung heilt. Diese Fähigkeit ist entscheidend für das Verständnis von Rehabilitation und Therapie bei neurologischen Erkrankungen.
Neurologische Erkrankungen: Ein Überblick
Es gibt viele neurologische Erkrankungen, die das Nervensystem betreffen. Symptome, die auf eine neurologische Störung hinweisen können, umfassen Kopfschmerzen, Schwindel, Taubheitsgefühle, Schwäche, Sehstörungen und Sprachprobleme. Auch Probleme mit dem Gedächtnis, Koordinationsstörungen und Krampfanfälle können Anzeichen sein.
Hier sind einige der häufigsten:
- Schlaganfall: Eine plötzliche Unterbrechung der Blutversorgung des Gehirns.
- Epilepsie: Eine chronische Erkrankung, die durch wiederholte Anfälle gekennzeichnet ist.
- Multiple Sklerose (MS): Eine Autoimmunerkrankung, die die Myelinschicht im ZNS angreift.
- Motoneuronenerkrankungen: Eine Gruppe von fortschreitenden neurologischen Erkrankungen, die das motorische Nervensystem betreffen.
- Demenzielle Erkrankungen: Gedächtnisstörungen wie z. B. demenzielle Erkrankungen treten immer häufiger auf. Dies ist u. a. Keine eigenständige Erkrankung, sondern Symptom einer Erkrankung oder Folge einer Einwirkung auf das Gehirn.
Behandlungsmöglichkeiten
Behandlungsmöglichkeiten bei neurologischen Störungen umfassen medikamentöse Therapien, Physiotherapie, Ergotherapie, Logopädie und in einigen Fällen chirurgische Eingriffe. Die spezifische Behandlung hängt von der Art und Schwere der Störung ab. Psychotherapie kann auch eine Rolle spielen.
Ergotherapie in der Neurologie
Die Ergotherapie ist ein wichtiger Bestandteil des Gesundheitswesens, und die Spezialisierung auf Neurologie eröffnet vielfältige berufliche Möglichkeiten. Hier lernst Du, wie Du Patienten mit neurologischen Störungen unterstützen kannst, um deren Lebensqualität zu verbessern.
Grundlagen der Ergotherapie
Wenn Du Dich für eine Spezialisierung in der neurologischen Ergotherapie entscheidest, wirst Du lernen, wie Du Patienten bei der Wiederherstellung ihrer körperlichen Funktionen helfen kannst. Typische Aufgaben umfassen:
- Bewertung der motorischen und sensorischen Fähigkeiten
- Therapieplanung und -durchführung zur Verbesserung der Fein- und Grobmotorik
- Unterstützung bei der Bewältigung alltäglicher Aktivitäten
- Beratung der Patienten und ihrer Familien
Ein Ergotherapeut arbeitet oft im interdisziplinären Team, um die bestmögliche Versorgung zu gewährleisten.
Diagnostische Methoden in der Ergotherapie
Zu den diagnostischen Methoden in der neurologischen Ergotherapie gehören verschiedene Tests und Bewertungen, die Dir helfen, die Behandlungsbedürfnisse Deiner Patienten zu ermitteln. Dazu zählen:
- Motorische Tests zur Bewertung von Kraft und Koordination
- Sensibilitätstests zur Überprüfung der sensorischen Wahrnehmung
- Kognitive Tests zur Bewertung der geistigen Fähigkeiten
- Aktivitätsanalysen zur Ermittlung der Fähigkeiten bei Alltagsaufgaben
Diese Tests ermöglichen es Dir, individuelle Therapiepläne zu entwickeln, die auf die spezifischen Bedürfnisse jedes Patienten zugeschnitten sind. Eine der fortschrittlichsten diagnostischen Methoden in der neurologischen Ergotherapie ist die Verwendung von Spiegeltherapie. Bei dieser Technik wird ein Spiegel so positioniert, dass die Bewegung der nicht betroffenen Extremität als Bewegung der betroffenen Extremität wahrgenommen wird.
Lernen und Gedächtnis: Neuronale Grundlagen
Lernen und die Ausbildung des Gedächtnisses sind Prozesse, die sowohl anatomisch als auch physiologisch eng miteinander verbunden sind. Der Begriff Lernen beschreibt das Erlangen von Erkenntnissen und ist die Basis für das Abspeichern von Inhalten im Gedächtnis. Neurophysiologische Grundlage des Lernens ist die neuronale Plastizität. Lernen umfasst also Auf- und Abbauprozesse des Gehirns.
Der Papez-Neuronenkreis
Physiologische Grundlage des Gedächtnisses ist der Papez-Neuronenkreis. Er sorgt für den Übergang von Inhalten vom Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis. Für die Gedächtnisbildung ist der Papez-Kreis von großer Bedeutung. Er befindet sich im Zentrum des limbischen Systems. Es wird davon ausgegangen, dass der Papez-Kreis der Speicherung von Gedächtnisinhalten dient.
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