Die Aufgaben des Nervensystems in der Biologie

Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das alle Körperfunktionen steuert und für die Reizwahrnehmung, Reizverarbeitung und Reaktionssteuerung verantwortlich ist. Es bildet einen Regelkreis des Verhaltens auf äußere (externale) und innere (internale) Reize.

Einführung in das Nervensystem

Das Nervensystem ist ein faszinierendes Steuerungssystem des Körpers. Es ermöglicht uns, unsere Umwelt wahrzunehmen, Informationen zu verarbeiten und darauf zu reagieren. Es kommuniziert mit der Umwelt und steuert gleichzeitig vielfältige Mechanismen im Inneren. Es 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.

Aufbau des Nervensystems

Das Nervensystem kann entweder aufgrund seiner Topographie (Anatomie) oder seiner Funktion eingeteilt werden. Nach Anatomie unterscheidet man in Zentrales und Peripheres Nervenssystem. Das Nervensystem kann zum einen in zentrales (ZNS) und peripheres System (PNS) differenziert werden. Das ZNS besteht aus Hirn und Rückenmark, das PNS aus allen anderen Nervenbahnen. Zum anderen kann in somatisches und vegetatives Nervensystem unterteilt werden.

Topographische Einteilung

Das Nervensystem kann topographisch in zwei Bereiche eingeteilt werden. Dabei wird zwischen dem Zentralnervensystem (ZNS) und dem peripheren Nervensystem (PNS) unterschieden.

Zentrales Nervensystem (ZNS)

Das Zentrale Nervensystem (ZNS) setzt sich aus zwei Komponenten zusammen: dem Gehirn und dem Rückenmark. Wie der Name schon sagt, werden die zentralen Informationen im ZNS verarbeitet. Diese Informationen erhält das ZNS durch das periphere Nervensystem.

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Das Zentrale Nervensystem des Menschen ist ein faszinierendes Organ, dessen wichtigster Bestandteil das Gehirn ist. Es befindet sich sicher eingebettet im Schädel und dem Wirbelkanal in der Wirbelsäule.

• Gehirn: Das Großhirn (Cerebrum) ist der größte und evolutionär jüngste Teil des Gehirns. Es besteht aus zwei Hemisphären und ist von besonderer Bedeutung für höhere geistige Funktionen. Die graue Substanz der Großhirnrinde enthält die Nervenzellkörper, während die weiße Substanz aus Nervenfasern besteht. Die Hirnhäute sind drei Schichten weiche Hirnhaut, Spinnwebenhaut und harte Hirnhaut, die das Gehirn schützend umgeben. Das Zwischenhirn (Diencephalon) ist eine zentrale Schaltstelle für Sinnesreize und steuert wichtige vegetative Funktionen. Es produziert Neurohormone und reguliert den Tag-Nacht-Rhythmus durch die Ausschüttung von Melatonin. Das Mittelhirn (Mesencephalon) koordiniert als Teil des Hirnstamms die Verbindung zwischen Sinnesorganen und Muskulatur. Das Hinterhirn, bestehend aus Kleinhirn und Brücke, spielt eine zentrale Rolle bei der Bewegungskoordination. Das Kleinhirn ist essentiell für das Erlernen von Bewegungsabläufen und die Feinabstimmung von Bewegungen. Das Nachhirn (verlängertes Mark) bildet den Übergang zwischen Rückenmark und Gehirn. Es beherbergt lebenswichtige Steuerungszentren für Atmung und Kreislauf sowie verschiedene Reflexzentren.
• Rückenmark: Das Rückenmark fungiert als wichtiges Verbindungsstück zwischen Gehirn und Körper. Es leitet nicht nur Informationen weiter, sondern ist auch an der Verarbeitung von Reflexen beteiligt. Es erstreckt sich als wichtiger Nervenstrang vom Hinterhauptsloch bis zum ersten Lendenwirbel. Der Aufbau des Rückenmarks zeigt eine charakteristische Organisation: An beiden Seiten treten Nervenfasern ein und aus, die sich zu Nervenwurzeln vereinigen. Die vorderen (ventralen) Wurzeln enthalten motorische Axone, die Signale vom Rückenmark zu den Muskeln leiten. Im Querschnitt zeigt das Rückenmark eine charakteristische Struktur mit grauer und weißer Substanz. Die graue Substanz in Schmetterlingsform enthält die Nervenzellkörper und bildet das Vorder- und Hinterhorn.

Peripheres Nervensystem (PNS)

Peripherie meint hierbei den Körper, mit Ausnahme des Gehirns und des Rückenmarks. Im allgemeinen Gebrauch wird der Begriff Peripherie als eine Art Randgebiet beschrieben. Die Aufnahme und Weiterleitung eines Reizes kannst Du Dir in dieser Reihenfolge merken: erst PNS, dann ZNS und zum Schluss wieder PNS.

Das periphere Nervensystem wird zum einen von afferenten Neuronen gebildet. Afferente Neurone sind solche, die sensibel, beziehungsweise sensorisch sind. Sie ziehen vom peripheren zum zentralen Nervensystem. Davon lässt sich die zweite Komponente des PNS unterscheiden, die efferenten Nervenfasern. Efferente Nervenfasern sind die motorischen Neurone. Diese ziehen vom ZNS aus in die Peripherie, und zwar gezielt zu dem Organ, welches angesteuert werden soll (Erfolgsorgan).

Auch wenn sich zunächst vermuten lässt, dass das im ganzen Körper vorkommende PNS deutlich mehr Neurone beherbergt als das ZNS, ist das nicht so. Tatsächlich sind nur 1 % der Neurone des menschlichen Körpers dem PNS, der überwiegende Teil aber dem ZNS zuzuordnen. Diese Zentralisierung des Nervensystems lässt sich lediglich beim Menschen beobachten.

Nach der Lage der Nervenbahnen im Körper unterscheidet man zwischen einem zentralen und einem peripheren Nervensystem.

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Funktionelle Einteilung

Bei der eher funktionellen Einteilung wird zwischen dem somatischen und vegetativen Nervensystem unterschieden.

Somatisches Nervensystem (SNS)

Zum somatischen Nervensystem (SNS) zählen alle Anteile des Nervensystems, sowohl des PNS als auch des ZNS, die willkürlich beeinflussbar sind. 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.

Vegetatives Nervensystem (VNS)

Das vegetative Nervensystem (VNS) hingegen zeichnet sich dadurch aus, dass es nicht willkürlich gesteuert werden kann, sondern unwillkürlich beziehungsweise unbewusst abläuft. Früher wurde das VNS auch als autonomes Nervensystem bezeichnet, was nun durch die enge Zusammenarbeit mit dem ZNS als nicht mehr zeitgemäß angesehen wird. Das SNS erhält nämlich sehr wohl vom ZNS einigen Input und Signale. 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.

Die Nerven, die im vegetativen Nervensystem Signale an das Erfolgsorgan leiten, sind efferent und können in zwei Kategorien eingeteilt werden:

• Parasympathikus: Dieser Teil ist zuständig für das Entspannungssystem und arbeitet nach dem Prinzip "rest and digest". Er regt also die Verdauung an und sorgt dafür, dass der Körper sich nach einer Stressreaktion entspannen kann. Der Parasympathikus kümmert sich um die Körperfunktionen in Ruhe: Er aktiviert die Verdauung, kurbelt verschiedene Stoffwechselvorgänge an und sorgt für Entspannung.
• Sympathikus: Der Gegenspieler (Antagonist) des Parasympathikus ist der Sympathikus. Er arbeitet nach dem Prinzip "fight or flight". Dies bedeutet, dass er im Körper eine Stressreaktion auslöst, sodass dieser augenblicklich viel Energie zur Verfügung hat, welche er beispielsweise durch Muskelkraft einsetzen kann. Demzufolge ruft der Sympathikus eine Leistungssteigerung hervor. 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.

Das sympathische und parasympathische Nervensystem (Sympathikus und Parasympathikus) wirken im Körper meist als Gegenspieler.

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Sowohl das zentrale als auch das periphere Nervensystem enthalten willkürliche und unwillkürliche Anteile.

Aufgaben des Nervensystems

Die wichtigsten Aufgaben des Nervensystems liegen darin, Reize der Umwelt aufzunehmen und diese zu verarbeiten.

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 kann man sich wie ein Netz vorstellen, welches die gesamten Neuronen und Gliazellen beinhaltet. Aus der Umgebung eintreffende Reize werden von Sinneszellen (spezialisierte Nervenzellen) in elektrische Erregung umgewandelt. Neuronen (Nervenzellen) leiten diese Erregung weiter. Die vielen Milliarden Nervenzellen des menschlichen Körpers bilden untereinander zahlreiche Kontakte aus, die eine Verarbeitung der Information ermöglichen. Als Folge dieser Verarbeitung werden Erregungen über Nervenzellen zu Erfolgsorganen geleitet, um dort eine Reaktion auszulösen.

Gliazellen im Nervensystem

Am Aufbau des Nervengewebes sind beim Menschen (und anderen höheren Vielzellern) die Gliazellen beteiligt. Gliazellen umgeben die Nervenzellen und füllen vor allem im Gehirn die Räume zwischen den Nervenzellen aus. Deshalb werden sie auch als "Nervenleim" bezeichnet. Die Gliazellen Funktion ist dabei besonders wichtig. Diese speziellen Zellen unterscheiden sich in ihrer Struktur von anderen Gehirnzellen und übernehmen wichtige Aufgaben bei der Ernährung der Nervenzellen sowie der Informationsweiterleitung.

Neurobiologie in der 8. Klasse

Die Neurobiologie ist ein spannender Teilbereich der Biologie, der sich mit dem Aufbau und der Funktion des Nervensystems beschäftigt. In der 8. Klasse lernen Schülerinnen und Schüler, wie Nervenzellen (Neuronen) Reize aufnehmen, weiterleiten und verarbeiten. Wichtige Themen sind der Bau eines Neurons, die Reizweiterleitung, das Zentrale Nervensystem (Gehirn und Rückenmark) sowie die Synapsen. Auch die Bedeutung von Reflexen und die Rolle von Neurotransmittern werden behandelt.

Zusammenfassung

Das Nervensystem ist ein komplexes und lebenswichtiges System, das für die Steuerung und Koordination aller Körperfunktionen verantwortlich ist. Es besteht aus dem zentralen und peripheren Nervensystem, die wiederum in somatische und vegetative Anteile unterteilt werden können. Die Aufgaben des Nervensystems umfassen die Aufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung von Reizen sowie die Steuerung von Muskelbewegungen, Organfunktionen und Stoffwechselprozessen.

Weiterführende Informationen

Für weitere Informationen zum Thema Nervensystem empfehle ich die folgenden Ressourcen:

• BR-Telekolleg Biologie
• StudySmarter Lernplattform
• IQWiG-Gesundheitsinformationen
• topteach.ch Onlinetraining

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