Ausstülpung auf Nervenzellen: Definition und Funktionen

Die Ausstülpung auf Nervenzellen bezieht sich auf verschiedene Strukturen und Prozesse im Nervensystem. Um das Thema umfassend zu beleuchten, werden im Folgenden die Hirnanhangdrüse (Hypophyse), die Nervenzellen (Neurone) und der Isocortex detailliert betrachtet.

Die Hirnanhangdrüse (Hypophyse)

Die Hirnanhangdrüse, auch Hypophyse genannt, ist eine etwa erbsen- bis kirschgroße Ausstülpung an der Unterseite des Gehirns. Sie liegt gut geschützt in einer Vertiefung des Schädelknochens, etwa in der Mitte des Kopfes auf Höhe der Augen. Sie ist ein entscheidendes Organ, das verschiedene Körperfunktionen und die Produktion vieler Hormone im Körper steuert.

Aufgaben und Funktionen

Die Hypophyse bildet eine Reihe von Hormonen, die auf die meisten Hormondrüsen im Körper oder direkt auf bestimmte Organe wirken. Zudem hat sie die Aufgabe, das unwillkürliche (vegetative) Nervensystem zu steuern. Dieses überwacht und reguliert den Energie-, Wärme- und Wasserhaushalt - und damit die Körpertemperatur, den Herzschlag und die Urinausscheidung, ebenso Schlaf, Hunger und Durst. Bei der Erfüllung beider Aufgaben spielt auch der Hypothalamus, ein Teil des Zwischenhirns, eine Rolle.

Struktur der Hirnanhangdrüse

Die Hirnanhangdrüse gliedert sich in verschiedene Bereiche:

• Vorderlappen (Adenohypophyse): Macht etwa drei Viertel der Hirnanhangdrüse aus und produziert Hormone wie:
  • Thyreoidea-stimulierendes Hormon (TSH): beeinflusst die Schilddrüse.
  • Adrenokortikotropes Hormon (ACTH): regt die Nebennieren an.
  • Follikel-stimulierendes Hormon (FSH) und luteinisierendes Hormon (LH): wirken auf die Eierstöcke und Hoden.
• Hinterlappen (Neurohypophyse): Besteht hauptsächlich aus einem Geflecht von Nervenfasern, die dem Hypothalamus entstammen. Hier werden Hormone wie Oxytocin und antidiuretisches Hormon (ADH) freigesetzt.
  • Oxytocin: wirkt auf die Gebärmutter und die Brustdrüse und löst zum Beispiel die Wehen aus.
  • Antidiuretisches Hormon (ADH): steuert die Wasseraufnahme in der Niere und verengt die Blutgefäße. Dadurch kann sich der Blutdruck erhöhen.
• Zwischenteil (Pars intermedia): Bereich zwischen beiden Lappen, der Melanozyten-stimulierende Hormone (MSH) bildet. Diese fördern unter anderem in der Haut die Bildung von Melanin, einem Farbstoff, der vor schädlichen UV-Strahlen schützt.
• Hypophysenstiel: Verbindet die Hirnanhangdrüse mit dem Zwischenhirn.

Regulation der Hormonproduktion

Die Hormonproduktion der Hirnanhangdrüse wird auf zwei Arten reguliert:

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• Über den Hypothalamus: Dieser bildet anregende Hormone (Releasing-Hormone) oder hemmende Hormone (Inhibiting-Hormone).
• Über den Hormonspiegel im Blut: So bringt beispielsweise TSH die Schilddrüse dazu, je nach Bedarf mehr oder weniger Schilddrüsenhormone zu bilden. Enthält das Blut genug Schilddrüsenhormone, hört die Hirnanhangdrüse auf, TSH zu produzieren. Ist der Hormonspiegel zu niedrig, kurbelt die Hirnanhangdrüse die Produktion von TSH an. Die Schilddrüse produziert dann mehr Schilddrüsenhormone.

Nervenzellen (Neurone)

Nervenzellen sind die Spezialisten für Strom im Körper. Als kleinste funktionelle Einheiten des Nervensystems leiten sie elektrische Signale aus dem Körper ins Gehirn und umgekehrt. Sie geben Befehle des Gehirns in Form von elektrischen Impulsen an den jeweiligen Empfänger weiter.

Aufbau einer Nervenzelle

Ein Neuron besteht aus:

• Zellkörper (Soma): Enthält den Zellkern.
• Dendriten: Empfangen Signale von anderen Nervenzellen und leiten sie zum Zellkörper weiter.
• Axon: Ein langer, dicker Fortsatz, der Signale vom Zellkörper zu anderen Nervenzellen oder Zielzellen (z.B. Muskelzellen) weiterleitet. Die längsten Axone im menschlichen Körper - die den Ischias-Nerv ausmachen - messen etwa einen Meter.
• Synaptische Endknöpfe: Am Ende des Axons, wo die Umwandlung des elektrischen Reizes in ein chemisches Signal stattfindet.

Funktionsweise der Nervenzellen

1. Die Dendriten einer Nervenzelle empfangen ein Signal und leiten es an den Axonhügel im Zellkörper weiter.
2. Hier werden eingehende Signale gesammelt (Membranpotential) und erst weitergegeben, wenn ein bestimmter Schwellwert überschritten ist.
3. Am Ende des Axons sitzen synaptische Endknöpfe. Hier geschieht die Umwandlung des elektrischen Reizes in ein chemisches Signal.
4. Ein chemischer Botenstoff (Neurotransmitter) wandert daraufhin von den Synapsen zu den Dendriten einer nachgeschalteten Nervenzelle.
5. Diese empfangen den Reiz wiederum als elektrisches Signal. So verläuft die Übertragung als eine Art Kettenreaktion immer weiter bis zum Gehirn, welches das Signal verarbeitet.

Gliazellen

Gliazellen sind selbst nicht direkt an der Reizweiterleitung beteiligt, erfüllen aber dennoch äußerst wichtige Funktionen im Nervensystem. Als Stützzellen schützen sie die Neurone, indem sie sie elektrisch abschirmen (was für eine schnelle Erregungsleitung wichtig ist) oder eingedrungenen Stoffen im Blut den Zugang zum Gehirn versperren. Zudem sind die Gliazellen für die Versorgung der Neurone mit Nährstoffen zuständig. Sie steuern auch den Fluss der zerebrospinalen Flüssigkeit (auch Liquor oder Nervenwasser genannt), die Gehirn und Rückenmark bei Erschütterungen abfedert.

Der Isocortex (Neocortex)

Der Isocortex, auch Neocortex genannt, ist der jüngste und zugleich einer der zentralsten Teile der Großhirnrinde. Er spielt eine entscheidende Rolle bei der Verarbeitung komplexer kognitiver Fähigkeiten und zeichnet sich durch seinen charakteristischen sechsschichtigen Aufbau aus.

Entwicklung und Struktur

Die Großhirnhemisphären entstehen als beidseitige Ausstülpung der lateralen Wand des Prosencephalons. Durch schrittweise Vergößerung der Aussackungen kommt es ebenfalls zu deren Ausdehnung, wodurch immer mehr afferente und efferente Neurone den Cortex mit dem Hirnstamm und dem Rückenmark in Verbindung bringen.

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Der Isocortex besteht aus grauer Substanz, die aus sechs Schichten aufgebaut ist. Als erstes werden die Neurone der tieferen Schicht gebildet, worauf Neurone der höheren Schichten folgen. Nahe der Hirnventrikel befinden sich die tieferen Schichten, während die oberflächlichen sich weiter außen in der Marginalzone befinden. Es gibt verschiedene Zellschichten, die je nach Entwicklungsstadium einem Prinzip nachgehen. Die sogenannte Intermediärzone befindet sich zwischen der Ventrikulär- und Marginalzone. Zwischen Ventrikulär- und Intermediärzone bildet sich die sogenannte Subventrikulärzone aus. Zwischen Intermediär- und Marginalzone kommt es zur Ausbildung der kortikalen Platte, bei der es sich anatomisch um eine weitere Zellschicht handelt. Diese kortikale Platte bildet die Schichten, also Laminae, II bis V des Isocortex. Die Zellen, die zu Beginn migrieren, bilden die Schicht VI, die sogenannte Lamina multiformis, und anschließend die Schicht V, welche die Lamina pyramidalis interna darstellt.

Zelltypen im Isocortex

Es gibt Pyramidenzellen und Nicht-Pyramidenzellen, wobei erstere den Großteil der Zellen ausmachen. Der Isocortex ist mit seinen sechs Zellschichten in kleine Funktionseinheiten, auch bezeichnet als vertikale Kolumnen, organisiert. Die Pyramidenzellen sind sehr große multipolare Neurone, die die efferenten Projektionsneurone des Kortex sind. Die Pyramidenzellen sind die wichtigsten Schnittstellen für die Afferenzen und Efferenzen des Cortex.

Funktionelle Bereiche

Funktionell können Primär-, Sekundär- und Assoziationsfelder unterschieden werden. Primärfelder erhalten ihre Afferenzen direkt vom Thalamus. Sie sind der Ort, an welchem die Sinnesbahnen enden und die motorischen Pyramidenbahnen beginnen. Die Sekundärfelder “interpretieren” Informationen und erhalten letztere aus den Primärfeldern. Nur einige der Assoziationsfelder, wie das Broca-Zentrum, haben eine genaue Funktion.

Funktionen des Isocortex

Der Isokortex hat viele Funktionen. Dazu gehören die sensorische Verarbeitung von Informationen, die Planung und Steuerung motorischer Abläufe, kognitive Funktionen wie Sprache, Lernen und Gedächtnis sowie auch die Verknüpfung von Informationen verschiedener Sinnesmodalitäten.

Klinische Bedeutung

Neurodegenerative Erkrankungen wie die Alzheimer-Krankheit können den Isocortex betreffen. Bei der Epilepsie gibt es einige Formen, die aus Fehlfunktionen im Isocortex resultieren können. Es gibt insgesamt viele Erkrankungen, die den Isocortex betreffen und häufig schwerwiegend verlaufen, da kognitive und funktionelle Fähigkeiten eingeschränkt werden.

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Spina bifida: Eine spezielle Form der Ausstülpung

Die Spina bifida, auch bekannt als "offener Rücken", ist eine angeborene Fehlbildung, bei der es zu einer Ausstülpung des Rückenmarks und der Rückenmarkshäute kommt. Obwohl dies keine Ausstülpung auf Nervenzellen im eigentlichen Sinne ist, betrifft sie das Nervensystem und kann zu neurologischen Schäden führen.

Definition und Formen

Spina bifida ist ein Neuralrohrdefekt, bei dem sich der Wirbelkanal während der embryonalen Entwicklung nicht vollständig verschließt. Es gibt verschiedene Formen und Schweregrade:

• Spina bifida occulta (versteckte Spina bifida): Ein fehlerhafter Verschluss des hinteren Teils der Wirbelsäule, der mit Haut bedeckt ist und in der Regel keine Symptome verursacht.
• Spina bifida aperta (offene Spina bifida): Eine Fehlbildung, bei der der Inhalt des Wirbelkanals nicht von Haut bedeckt ist. Es treten schwere Symptome wie Lähmungen und Blasen-/Darmfunktionsstörungen auf.
• Spina bifida cystica: Ähnlich wie eine Spina bifida aperta, wobei das Rückenmark von Hirnhaut bedeckt ist und bleibende Defizite in der Regel weniger schwerwiegend ausfallen. Bildet sich eine kleine Blase, die Liquor enthält, wird diese Ausstülpung als Meningozele bezeichnet. Falls die Ausstülpung auch Teile des Rückenmarks enthält, spricht man von einer Myelomeningozele.

Ursachen und Häufigkeit

Die genaue Ursache der Spina bifida ist unbekannt, aber genetische und Umweltfaktoren spielen eine Rolle. Ein Mangel an Folsäure während der Schwangerschaft erhöht das Risiko. Neuralrohrdefekte sind nach angeborenen Herzfehlern die zweithäufigsten Geburtsdefekte.

Diagnose und Behandlung

Die Diagnose wird in der Regel durch Ultraschalluntersuchungen in der Schwangerschaft gestellt. Die Behandlung hängt von der Art der Spina bifida ab. Während bei der Spina bifida occulta oft keine Behandlung nötig ist, muss die offene Spina bifida operiert werden. Eine Schädigung des exponierten Nervengewebes bei Neuralrohrdefekten ist irreversibel, sodass der Prävention ein hoher Stellenwert zukommt.

Glossar: Wichtige Begriffe rund um das Gehirn

• Acetylcholin: Ein wichtiger Neurotransmitter im Nervensystem, der an Aufmerksamkeit, Lernen, Gedächtnis und Muskelkontraktion beteiligt ist.
• Adenohypophyse: Der Vorderlappen der Hirnanhangdrüse, der Hormone wie Prolaktin bildet und in das Blut abgibt.
• Adrenalin: Ein Stresshormon, das im Nebennierenmark produziert wird und die Herzfrequenz sowie die Stärke des Herzschlags steigert.
• Afferenz: Zuführende Nervenfasern, die sensorische Informationen aus der Peripherie zum zentralen Nervensystem übermitteln.
• Agnosie: Eine Störung des Erkennens, die durch Schädigungen oder Funktionsstörungen des Gehirns entsteht.
• Amyloid-Beta: Ein Peptid, das als Hauptbestandteil seniler Plaques für die Entstehung von Alzheimer verantwortlich gemacht wird.
• Apraxie: Schwierigkeit, eine zielgerichtete Bewegung auszuführen.
• Autonomes Nervensystem: Der Teil des Nervensystems, der überwiegend unbewusste Vitalfunktionen steuert.
• Axon: Der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist.
• Basalganglien: Eine Gruppe subcorticaler Kerne im Telencephalon, die eine wichtige Rolle bei motorischen Prozessen spielen.
• Biomarker: Eine Substanz, die Hinweise auf den physiologischen Zustand eines Organismus gibt.
• Broca-Areal: Ein Areal des präfrontalen Cortex, das maßgeblich an der motorischen Erzeugung von Sprache beteiligt ist.
• Cajal-Retzius-Zellen: Interneurone in den äußeren Schichten des Großhirns, die für die normale Entwicklung der Schichten des Isocortex sehr bedeutend sind.
• Dendriten: Fortsätze der Nervenzelle, die Signale von anderen Nervenzellen empfangen.
• Gliazellen: Stützzellen im Nervensystem, die Neurone schützen und versorgen.
• Hydrozephalus: Eine Ansammlung von Hirnwasser (Liquor) im Gehirn, die Druck auf das Gehirn ausüben kann.
• Hypophyse: Die Hirnanhangdrüse, die verschiedene Körperfunktionen und die Produktion vieler Hormone steuert.
• Hypothalamus: Ein Teil des Zwischenhirns, der an der Steuerung des vegetativen Nervensystems und der Hormonproduktion beteiligt ist.
• Isocortex: Der jüngste Teil der Großhirnrinde, der für komplexe kognitive Fähigkeiten verantwortlich ist.
• Meningozele: Eine Form der Spina bifida, bei der die Rückenmarkshäute durch eine Öffnung in der Wirbelsäule austreten.
• Myelomeningozele: Eine schwerere Form der Spina bifida, bei der auch Rückenmark und Rückenmarksnerven betroffen sind.
• Neuron: Eine Nervenzelle, die elektrische Signale leitet.
• Neurotransmitter: Chemische Botenstoffe, die Signale zwischen Nervenzellen übertragen.
• Spina bifida: Eine angeborene Fehlbildung, bei der sich der Wirbelkanal nicht vollständig verschließt.
• Synapse: Die Verbindungsstelle zwischen zwei Nervenzellen, an der die Signalübertragung stattfindet.

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