Bündel von Nervenfasern: Definition, Aufbau und Funktion

Nerven sind essenzielle Bestandteile des peripheren Nervensystems (PNS) und spielen eine zentrale Rolle im Informationsaustausch innerhalb des Organismus. Sie ermöglichen die Kommunikation zwischen dem zentralen Nervensystem (ZNS), bestehend aus Gehirn und Rückenmark, und den verschiedenen Körperregionen.

Was ist ein Nerv? Definition und Zusammensetzung

Als Nerven bezeichnet man Bündel von Nervenfasern, die zum peripheren Nervensystem gehören und den Informationsaustausch im Organismus gewährleisten. Im Wesentlichen handelt es sich um strangartige Gebilde, die aus einer Vielzahl von Nervenfasern (Nervenfibrillen) bestehen. Eine einzelne Nervenfaser setzt sich aus dem Axon eines Neurons und den umgebenden Schwann-Zellen zusammen. Diese Nervenfasern sind außerhalb des Zentralnervensystems durch Bindegewebe in unterschiedlicher Anzahl zu Bündeln zusammengefasst.

Die einzelnen Nervenstränge tragen in der Medizin lateinische Namen, wie beispielsweise der Nervus ischiadicus, dessen Schädigung zum Ischiassyndrom führen kann.

Aufbau des Nervengewebes

Das gesamte Nervengewebe besteht aus Nervenzellen (Neuronen) und einem Stützgewebe, der sogenannten Neuroglia.

Neuronen: Die Informationsträger

Die einzelne Nervenzelle, auch Ganglienzelle oder Neuron genannt, besitzt einen unregelmäßig sternförmigen Zellkörper mit verästelten, kurzen Fortsätzen (Dendriten) und einem längeren, zunächst unverästelten Fortsatz, dem Neuriten (Axon). Diese Einheit aus Nervenzelle und ihren Fortsätzen bildet das Neuron, die grundlegende Baueinheit des Nervensystems.

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• Dendritische Zone: Die Dendriten bilden die Rezeptormembran des Neurons und empfangen Erregungen (Input-Region).
• Neurit (Axon): Der Neurit leitet die Erregungen vom Zellkörper (Perikaryon) zu anderen Nervenzellen, Muskel- oder Drüsenzellen (Output-Region).
• Synapsen: Die Übertragung der Erregung auf andere Zellen erfolgt über spezielle Kontaktverbindungen, die Synapsen.

Im Cytoplasma finden sich feine Strukturen, die Neurofibrillen, welche die Neuriten und Dendriten durchziehen.

Gliazellen: Die Stützstruktur

Neben den Neuronen sind Gliazellen ein wichtiger Bestandteil des Nervengewebes. Sie übernehmen vielfältige Stütz- und Versorgungsfunktionen und tragen zur Aufrechterhaltung der Homöostase im Nervensystem bei. Im ZNS unterscheidet man vier Haupttypen von Gliazellen:

• Oligodendrozyten: Produzieren und erhalten die Myelinscheide, die die Axone umhüllt und für eine schnelle Erregungsleitung sorgt.
• Astrozyten: Versorgen Neuronen mit Nährstoffen, induzieren die Bildung der Blut-Hirn-Schranke und füllen den Extrazellularraum des ZNS aus. Sie puffern extrazelluläre Ionenkonzentrationen und setzen neuroaktive Moleküle frei. Astrozyten können durch die Expression von saurem Gliafaserprotein (GFAP) identifiziert werden.
• Mikroglia: Agieren als Immunzellen im ZNS und spielen eine Rolle bei Entzündungsprozessen und der Beseitigung von Zelltrümmern.
• Ependymzellen: Kleiden die Ventrikel des Gehirns und den Zentralkanal des Rückenmarks aus und übernehmen eine epithelähnliche Funktion.

Im PNS werden die Stützzellen als periphere Neuroglia bezeichnet und umfassen Schwann-Zellen und Mantelzellen. Schwann-Zellen bilden die Myelinscheide um die Axone, während Mantelzellen die Zellkörper der Nervenzellen umgeben.

Myelinisierung: Beschleunigung der Reizleitung

Bei den zerebrospinalen markhaltigen Nervenfasern ist das Axon kurz nach seinem Ursprung aus dem Zellkörper von einer Myelinscheide (Markscheide) umgeben, die wiederum von einer Schwann'schen Scheide umschlossen wird. Die Myelinscheide wirkt als Isolator und ermöglicht eine schnelle, sprunghafte Erregungsleitung (saltatorische Erregungsleitung). Sie umhüllt das Axon mit Ausnahme des Endes und der in etwa 1-mm-Abständen gelegenen periodischen Einschnürungen (Ranviersche Schnürringe). Die sympathischen marklosen Fasern besitzen lediglich eine Schwann'sche Scheide oder eine sehr zarte Markscheide.

Der Neurit bildet mit seinen Umhüllungen (Scheiden) die Nervenfaser. Die Nervenzellen liegen vor allem im Gehirn und Rückenmark. Von dort gehen alle Nerven aus, die willkürliche Bewegungen veranlassen.

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Arten von Nervenfasern

Man unterscheidet bei den zerebrospinalen Nerven zwischen 12 Paar vom Gehirn ausgehenden Hirnnerven und 31 Paar (beim Menschen) Rückenmarks- oder Spinalnerven.

• Sensorische Nerven (afferente Nerven): Leiten Erregungen von den Sinnesorganen zum Gehirn oder Rückenmark. Sie dienen der Wahrnehmung innerer und äußerer Reize und leiten die Eindrücke der Sinnesorgane, aber auch Schmerzempfindungen an das ZNS weiter.
• Motorische Nerven (efferente Nerven): Leiten Signale vom Gehirn oder Rückenmark zu den Muskeln und ermöglichen Reflexe und willkürliche, bewusste Bewegungen des Körpers.
• Gemischte Nerven: Viele Nerven enthalten sowohl afferente als auch efferente Fasern und können Reize in beide Richtungen weiterleiten.

Erregungsleitung im Nervensystem

Nervenzellen haben eine niedrige Erregbarkeitsschwelle. Der wirksame Reiz kann elektrisch, chemisch oder mechanisch sein. Die durch einen solchen Reiz ausgelöste physikochemische Änderung führt im Rezeptor zur Ausbildung eines Generatorpotenzials. Dies erzeugt zum Axon hin ein Aktionspotenzial, das normalerweise entlang des Axons bis zu dessen Ende propagiert (geleitet) wird.

Die nervöse Leitung als Aktionspotenzial ist ein aktiver, sich selbst propagierender, energieverbrauchender Vorgang, der den Impuls mit konstanter Amplitude und Geschwindigkeit fortleitet. Die Geschwindigkeit liegt zwischen 0,1 und 135 m/s und ist umso größer, je dicker und markhaltiger die Nervenfaser ist.

Im Ruhezustand ist die Nervenmembran im Inneren gegenüber außen elektrisch negativ geladen. Dieses Ruhepotenzial beträgt bei den meisten Neuronen etwa minus 70 mV. Es wird durch aktiven Transport bestimmter Teilchen durch die Membran entgegen dem bestehenden Konzentrationsgefälle aufrechterhalten. Es werden Natrium+-Ionen aus der Zelle in den Außenraum transportiert, in dem sie im Neutralzustand bereits eine rund 10-mal höhere Konzentration besitzen, und es werden Kalium-5+-Ionen ins Zellinnere transportiert, wo die Konzentration rund 200-mal höher ist als außen. Dieser energieverbrauchende Mechanismus wird als Natrium-Kalium-Pumpe bezeichnet.

Im Zustand der Erregung, oberhalb eines kritischen Depolarisationswertes (Zünd- oder Membranschwelle), erfolgt eine schlagartige Na-Permeabilitätssteigerung der Membran auf das rund 500-Fache, durch die das Zellinnere kurzzeitig positiv wird (rund +30 mV) durch den Einstrom von Natriumionen in die Faser (Depolarisation). Durch den unmittelbar darauffolgenden Austritt von Kaliumionen aus der Faser kommt es zur Repolarisation der Zelle und damit zum Abschluss der Spannungsspitze, deren Gesamtverlauf auch als Aktionspotential bezeichnet wird. Seine Amplitude ist für dieselbe Nervenfaser stets gleich hoch (Alles-oder-nichts-Gesetz) und pflanzt sich über das gesamte Axon fort. Bei den markhaltigen Nerven beschränkt sich dieser Natrium-Kalium-Austausch auf die Ranvierschen Schnürringe. Der Aktionsstrom verläuft hier sprunghaft und damit schneller von einem Schnürring zum anderen (saltatorische Erregungsleitung).

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Nervensysteme im Tierreich: Ein Überblick

Die Organisation des Nervensystems variiert stark im Tierreich und spiegelt die эволюцияären Anpassungen an unterschiedliche Lebensweisen wider.

Nervensysteme wirbelloser Tiere

• Hohltiere (z.B. Nesseltiere): Besitzen ein diffuses Nervennetz ohne zentrale Steuerungsinstanz. Die Informationsübertragung erfolgt an Synapsen in beide Richtungen.
• Stachelhäuter (z.B. Seesterne): Weisen einen zentralen Nervenring und radiäre Nervenstränge auf.
• Plattwürmer: Zeigen eine zunehmende Cephalisation (Kopfbildung) mit Längssträngen und Quersträngen, die ein Strickleiternetz bilden. Einige Plattwürmer besitzen bereits ein kleines Gehirn.
• Schlauchwürmer: Haben einen geringen Cephalisationsgrad mit einem Schlundring, über den die Nervenzellen zerstreut verteilt sind.
• Ringelwürmer: Besitzen ein Strickleiternervensystem mit Bauchmarkganglien und Kommissuren.
• Weichtiere: Die Entwicklung der Nervensysteme reicht von sehr einfach (Polyplacophora) bis hoch entwickelt (Cephalopoda mit starker Cephalisation und hoch entwickelten Sinnesorganen). Viele Mollusken besitzen ein Zentralnervensystem aus paarigen Ganglien. Kopffüßer wie Kraken zeigen eine hohe Intelligenz und komplexe Verhaltensweisen.
• Gliederfüßer: Das Zentralnervensystem ähnelt dem Bauchmark der Ringelwürmer, wobei übergeordnete Strukturen stärker ausgebildet sind. Bei vielen Insekten kommt es zur Tendenz einer Dezentralisierung mit relativ unabhängigem Agieren der Brustganglien und des Gehirns.

Nervensysteme der Wirbeltiere

Das Nervensystem der Wirbeltiere zeichnet sich durch die Verlagerung der nervösen Zentralorgane in das Körperinnere (Internation) und durch die Zentralisierung vieler Neuronengruppen zu einem Zentralorgan aus.

Klinische Aspekte: Erkrankungen und Schädigungen von Nerven

Nerven können von verschiedenen Erkrankungen und Schädigungen betroffen sein, die zu vielfältigen neurologischen Symptomen führen können. Zu den häufigsten Problemen gehören:

• Nervenentzündungen (Neuritis): Entzündungen der Nerven, die durch Infektionen, Autoimmunerkrankungen oder andere Ursachen ausgelöst werden können.
• Nervendegeneration: Abbau von Nervenzellen, der durch Alterung, genetische Faktoren oder äußere Einflüsse verursacht werden kann. Ein Beispiel hierfür ist die Amyotrophe Lateralsklerose (ALS), eine neurodegenerative Erkrankung der ersten und zweiten Motoneurone.
• Nerventumore: Gutartige oder bösartige Tumore, die von Nervenzellen oder Gliazellen ausgehen können. Beispiele hierfür sind Astrozytome, Oligodendrogliome und Ependymome.
• Verletzungen: Durchtrennung oder Quetschung von Nerven, beispielsweise durch Unfälle oder Operationen. Nervendegeneration tritt ein, wenn ein Nerv verletzt wird. Das vom Zellkörper isolierte Stück verliert seine Erregbarkeit und zerfällt allmählich.
• Demyelinisierende Erkrankungen: Erkrankungen, die die Myelinscheide der Nervenfasern schädigen und die Erregungsleitung beeinträchtigen. Beispiele hierfür sind Multiple Sklerose (MS) und das Guillain-Barré-Syndrom (GBS). MS ist eine chronische, entzündliche Autoimmunerkrankung, die zur Zerstörung von Oligodendrozyten und somit Demyelinisierung von Nerven im ZNS führt. GBS ist eine Familie von immunvermittelten demyelinisierenden Polyneuropathien, bei denen das Immunsystem die Myelinscheide und Schwann-Zellen angreift.
• Parkinson-Krankheit: Eine neurodegenerative Erkrankung, die durch den Verlust von Dopamin-produzierenden Neuronen in den Basalganglien (Stammganglien) des Gehirns verursacht wird.
• Tollwut (Rabies): Eine Virusinfektion, die vor allem neurales Gewebe befällt und in die peripheren motorischen und sensorischen Nerven eindringt, um retrograd zum ZNS zu wandern.

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