Einteilung des Zentralnervensystems und des peripheren Nervensystems

Das menschliche Nervensystem, ein komplexes Netzwerk, das die Grundlage für unsere Wahrnehmung, unser Verhalten und unsere physiologischen Funktionen bildet, lässt sich in zwei Hauptkomponenten unterteilen: das zentrale Nervensystem (ZNS) und das periphere Nervensystem (PNS). Diese beiden Systeme arbeiten untrennbar zusammen, um Informationen zu empfangen, zu verarbeiten und darauf zu reagieren, wodurch wir mit unserer Umwelt interagieren und unser inneres Gleichgewicht aufrechterhalten können.

Überblick über das Nervensystem

Das Nervensystem ist die zentrale Informations- und Kommunikationsplattform unseres Körpers. Es umfasst alle Nervenzellen im menschlichen Körper sowie das Gehirn. Es erstreckt sich als faszinierendes Netzwerk durch unseren gesamten Organismus und dient der Erfassung, Weiterleitung und Verarbeitung von Informationen. Das Nervensystem kann man sich wie ein Netz vorstellen, welches die gesamten Neuronen und Gliazellen beinhaltet.

Die Funktion des Nervensystems

Mithilfe seiner Sinnesorgane und des Nervensystems informiert sich der Mensch über seine Umwelt. Das Nervensystem nimmt Sinnesreize auf, verarbeitet sie und löst Reaktionen wie Muskelbewegungen oder Schmerzempfindungen aus. Die wichtigsten Aufgaben des Nervensystems liegen darin, Reize der Umwelt aufzunehmen und diese zu verarbeiten. Als Folge dieser Verarbeitung werden Erregungen über Nervenzellen zu Erfolgsorganen geleitet, um dort eine Reaktion auszulösen.

Aufbau des Nervensystems

Der Aufbau des menschlichen Nervensystems besteht aus dem zentralen Nervensystem (ZNS) und dem peripheren Nervensystem (PNS). Das Nervensystem kann entweder aufgrund seiner Topographie (Anatomie) oder seiner Funktion eingeteilt werden. Betrachtet man die Anatomie, hat das Nervensystem des Menschen einen ganz bestimmten Aufbau. Die kleinsten funktionellen Einheiten bilden die Nervenzellen (Neuronen) mit ihren umgebenden Gliazellen die Grundbausteine unseres Nervensystems.

Das zentrale Nervensystem (ZNS)

Einfach erklärt besteht das menschliche Nervensystem aus zwei Komponenten - dem zentralen und dem peripheren Nervensystem. Das zentrale Nervensystem (ZNS) umfasst dabei Gehirn und Rückenmark. Das zentrale Nervensystem, bestehend aus Rückenmark und Gehirn, wird vom knöchernen Schädel und dem Wirbelkanal geschützt. Es liegt anatomisch betrachtet zentral im Körper.

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Funktion des ZNS

Als Kontrollzentrum des Körpers ist es für alle zentralen und höheren kognitiven Funktionen verantwortlich. Aufgabe des ZNS ist es, Informationen aus der Peripherie zu empfangen, sie zu verarbeiten und Befehle für passende Reaktionen auszusenden. Das ZNS bekommt seine Informationen vom peripheren Nervensystem, verarbeitet sie und schickt Befehle mit passenden Reaktionen an das periphere Nervensystem zurück. Signalverarbeitung, Denken, Fühlen und Erinnern, aber auch überlebenswichtige Funktionen wie die Atmung, Herzschlag und Bewegungskoordination wären ohne das zentrale Nervensystem nicht möglich.

Bestandteile des ZNS

Das Zentrale Nervensystem (ZNS) setzt sich aus zwei Komponenten zusammen: dem Gehirn und dem Rückenmark. Bei Betrachtung der Gewebestruktur ist zu erkennen, dass sowohl Gehirn als auch Rückenmark aus einer grauen und weißen Substanz bestehen. Die graue Substanz, die vor allem aus Nervenzellkörpern besteht, befindet sich in der Großhirnrinde (Kortex) und im schmetterlingsförmigen Teil des Rückenmarks. Sie dient der Reizaufnahme und Reizverarbeitung. Die weiße Substanz bildet im Gehirn das innenliegende Gewebe aus Nervenfasern (Axone). Hier sind Nervenzellen durch millionenfache Verbindungen verschaltet und für die Reizweiterleitung verantwortlich.

Die Rolle des Gehirns im ZNS

Die vom Nervensystem gesammelten Informationen werden dann in elektrische Impulse umgewandelt und über Nervenfasern mit einer Geschwindigkeit von rund 400 km/h an das Gehirn weitergeleitet. Dort werden sie schließlich verarbeitet und gespeichert. Auf diese Weise werden nicht nur Bewegungsabläufe und die Funktion unserer Organe gesteuert. Darüber hinaus ermöglicht uns das zentrale Nervensystem komplexe Funktionen wie Gedächtnis (Lernen, Erinnerung), Bewusstsein, Gefühle, Verstand und Vernunft. Während du schläfst, bleibt dein Gehirn - ein Teil des zentralen Nervensystems - aktiv und verarbeitet riesige Mengen an Informationen. Es sortiert Erinnerungen und verbessert deine Fähigkeiten.

Die Rolle des Rückenmarks im ZNS

Das Rückenmark dient als wichtiger Verbindungsweg zwischen Gehirn und peripherem Nervensystem. Es leitet sensorische Informationen zum Gehirn und motorische Befehle vom Gehirn zu den Muskeln und Organen.

Wichtige Bestandteile des Gehirns

1. Hirnstamm: Regulation lebenswichtiger Funktionen (u.a. Atmung, Herzschlag)
2. Kleinhirn: Koordination von Bewegungen und Gleichgewicht
3. Zwischenhirn: Steuerung von Hormonen, Schlaf-Wach-Rhythmus, Körpertemperatur
4. Großhirn: Sitz von Bewusstsein, Denken, Sprache, Gedächtnis und Motorik

Das periphere Nervensystem (PNS)

Das periphere Nervensystem (PNS) umfasst die Innervation des Körpers, der Extremitäten und der Organe. Alle Nervenstrukturen außerhalb von Rückenmark und Gehirn sind Bestandteil des peripheren Nervensystems, in der Biologie oft mit PNS abgekürzt. Das Periphere Nervensystem ist ein Netzwerk von Nervenbahnen, das den Körper mit der Umgebung verbindet und die Menschen in die Lage versetzt, zu sehen, zu hören, zu fühlen und zu handeln. Ohne dieses komplexe System wäre man nicht fähig, die persönliche Umgebung wahrzunehmen oder die eigenen Muskelbewegungen zu kontrollieren. Somit ist das Periphere Nervensystem nicht nur von wissenschaftlichem Interesse, sondern auch von praktischer Bedeutung für das tägliche Leben.

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Funktion des PNS

Die im ganzen Körper verteilten Nervenfasern des peripheren Nervensystems senden Informationen an das ZNS. Dabei handelt es sich beispielsweise um wichtige Signale aus Muskel- und Sinneszellen, aber auch um überlebenswichtige Schmerzsignale, die sofortiges Handeln erfordern. Signale aus dem ZNS werden wiederum durch periphere Nervenbahnen an Muskelzellen übertragen. Das periphere Nervensystem empfängt Befehle aus dem ZNS und sendet Signale aus dem Körper an das Gehirn. Das PNS verbindet allerdings die Organe, Muskeln und Sinneszellen des Körpers mit dem ZNS und ermöglicht somit die Übertragung von sensorischen Informationen und motorischen Befehlen zwischen dem Gehirn und den Körperregionen.

Bestandteile des PNS

Das PNS besteht aus 12 Hirnnerven und 31 Spinalnerven, die dem Rückenmark entspringen. Als peripheres Nervensystem werden all jene Nerven zusammengefasst, die nicht zum ZNS gehören. Das PNS wird darüber hinaus durch Hirn- und Spinalnerven sowie durch autonome Nerven und zusätzliche Ganglien gebildet. Von den soeben erwähnten peripheren Nerven bilden zwei verschiedene Arten das Periphere Nervensystem: Hirnnerven und Spinalnerven.

Hirnnerven

Die Hirnnerven verknüpfen unsere Sinnesorgane mit dem Gehirn und der Muskulatur im Kopf- und Rumpfbereich. Die zwölf Hirnnerven innervieren hauptsächlich Strukturen im Kopf-Hals-Bereich und können sensible, motorische oder gemischte (sowohl sensible als auch motorische) Fasern enthalten. Entsprechend der Reihenfolge, in der sie aus dem Gehirn austreten, werden sie mit römischen Zahlen nummeriert. Zu den Hirnnerven gehören beispielsweise unser Riechnerv (I. Hirnnerv; Nervus olfactorius), der Sehnerv (II. Hirnnerv; Nervus opticus) und unser Gesichtsnerv (VII. Hirnnerv; Nervus facialis). Rund die Hälfte der Hirnnerven sind sogenannte gemischte Nerven, d. h. sie enthalten sowohl motorische als auch sensorische Fasern.

Spinalnerven

Die Spinalnerven sind ebenfalls gemischte Nerven. Von den Spinalnerven wiederum gibt es insgesamt 31 Paare, welche anhand des vorliegenden Abschnittes der Wirbelsäule nummeriert werden. Sie bilden sich aus den Nervenwurzeln im Rückenmark und verzweigen sich nach ihrem Austritt aus dem Wirbelkanal in 3-4 Äste, um verschiedene Körperbereiche versorgen zu können. Jeder Spinalnerv besteht jedoch aus zwei verschiedenen Wurzeln. Innerhalb der Vorderwurzel verlaufen motorische Fasern von Neuronen mit Sitz im Vorderhorn des Rückenmarks; sensible Nervenfasern mit Soma im Spinalganglion befinden sich hingegen in der Hinterwurzel. Die fertig gebildeten Spinalnerven verlassen die Wirbelsäule durch die sogenannten “Foramina intervertebralia” (Zwischenwirbellöcher), welche durch zwei benachbarte Wirbel entstehen. Nach dem Durchtritt durch die Zwischenwirbellöcher teilen sich die Spinalnerven in eine vordere (“Radix anterior”) und eine hintere Nervenwurzel (“Radix posterior”) auf.

Funktionelle Unterteilung des PNS

Das periphere Nervensystem wird funktionell in das somatische und das vegetative Nervensystem unterteilt.

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Somatisches Nervensystem

Das somatische Nervensystem (SNS) zählt alle Anteile des Nervensystems, sowohl des PNS als auch des ZNS, die willkürlich beeinflussbar sind. Das somatische Nervensystem empfängt über afferente Nervenbahnen Sinnesinformationen, über efferente Nervenbahnen sendet es die vom ZNS erhaltenen Signale für die Steuerung der Skelettmuskeln aus. Es umfasst alle bewussten und willentlichen Prozesse in deinem Körper, also jene, die du absichtlich steuern und beeinflussen kannst. Das somatische (willkürliche) Nervensystem steuert die Motorik der Skelettmuskulatur und damit alle bewussten, willentlichen Körperreaktionen und Reflexe, die als Reaktion auf unsere Umwelt erfolgen. Prinzipiell erfolgt die Reizübertragung bei Nerven in Form von elektrischen Impulsen, die man auch als “Aktionspotentiale” bezeichnet. Die efferenten Nervenfasern des Somatischen Nervensystems sind für die Motorik der Skelettmuskulatur verantwortlich. Im Gegensatz dazu besteht die Funktion der afferenten Fasern darin, Reize aus der Umgebung zur bewussten Wahrnehmung weiterzuleiten. Hierzu zählen die beiden Teilbereiche Sensorik und Sensibilität. Während die Sensorik den überwiegenden Anteil der Sinnesorgane umfasst (Sehen, Hören, Riechen, Schmecken, Gleichgewicht), sind die Bestandteile der Sensibilität prinzipiell zweiteilig gegliedert. Erstens gehören hierzu Reize der Haut, darunter etwa mechanische Reize, Schmerz und Temperatur. Zweitens zählt auch die Propriozeption zur Sensibilität. Propriozeption beschreibt die Eigenwahrnehmung des Körpers. Zudem ist das somatische Nervensystem für die Aufrechterhaltung der Homöostase, des Gleichgewichts des inneren Milieus und der Systeme im Körper, zuständig.

Vegetatives Nervensystem

Das vegetative Nervensystem (VNS) hingegen zeichnet sich dadurch aus, dass es nicht willkürlich gesteuert werden kann, sondern unwillkürlich beziehungsweise unbewusst abläuft. Das vegetative Nervensystem wird auch als unwillkürliches, autonomes Nervensystem bezeichnet. 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. Es steuert alle unwillkürlichen Prozesse deines Körpers, also jene, die außerhalb deines Bewusstseins sind und automatisch ablaufen. Das vegetative Nervensystem (autonomes Nervensystem) regelt die Abläufe im Körper, die man nicht mit dem Willen steuern kann. Die Tatsache, dass wir es nicht beeinflussen können, bedeutet aber nicht, dass es weniger wichtig für uns ist. Im Gegenteil: Das vegetative Nervensystem innerviert unser Herz, die Gefäße sowie Drüsen und die glatte Muskulatur der Eingeweide und steuert so sämtliche „Vitalfunktionen“ (u. a. Atmung, Verdauung, Stoffwechsel, Blutdruck, Körpertemperatur, Sexualfunktionen).

Das vegetative Nervensystem gliedert sich in drei Hauptkomponenten:

• Sympathikus: Der Sympathikus bewirkt Aktivierung, Mobilisation von Energiereserven, Beschleunigung von Herz- und Atemfrequenz sowie Ausschüttung von Stresshormonen. Der Gegenspieler (Anatgonist) 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. Er ist hauptsächlich in stressigen beziehungsweise fordernden Situationen aktiv. Er bringt somit den Körper in Alarmbereitschaft und erhöht deswegen die körperliche sowie die geistige Leistungsbereitschaft.
• Parasympathikus: Das System des Parasympathikus bewirkt Entspannung, Erholung und Konservierung von Energie. 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. Dahingegen läuft der Parasympathikus prinzipiell in Ruhephasen zur Höchstform auf. Dann ist er maßgeblich für Erholung sowie für die Anregung von Stoffwechsel und Verdauung verantwortlich. Um dies zu erreichen, beginnt der Parasympathikus nach der Aktivierung des Sympathikus dadurch gegenzusteuern, dass er beispielsweise die Herzfrequenz senkt, die Pupillen verengt und den Stoffwechsel zum Aufbau von Reserven steigert. Gleichzeitig aktiviert der Parasympathikus die Tätigkeit des Verdauungssystems.
• Enterisches Nervensystem: Das enterische Nervensystem ist der dritte Bereich des vegetativen Nervensystems, der als Geflecht von Nervenzellen den Verdauungstrakt durchzieht. Das Enterische Nervensystem schließlich besteht aus afferenten und efferenten Nervenfasern, welche in funktioneller Hinsicht weitestgehend autonom, also eigenständig, agieren. Demnach besteht es aus einem nervalen Netzwerk, welches entlang der gesamten Wand des Magen-Darm-Traktes, von der Speiseröhre bis zum Rektum, verläuft. Interessanterweise steuert das enterische Nervensystem nicht nur Verdauungsprozesse, sondern hat auch einen Einfluss auf unsere Gefühlswelt und unser Wohlbefinden. Umgekehrt scheinen aber auch Veränderungen im Magen-Darm-Trakt Auswirkungen auf Emotionen zu haben.

Zusammenspiel von ZNS und PNS

PNS und ZNS können nicht getrennt voneinander arbeiten oder existieren. Um sensorische Informationen zu übertragen und Körperfunktionen sowie Reaktionen zu koordinieren, arbeiten unser peripheres und zentrales Nervensystem als perfektes Team zusammen. Erst PNS, dann ZNS und zum Schluss wieder PNS. Von den Sinnesorganen ausgehend gelangen Informationen über die somatischen Nervenzellen des peripheren Nervensystems ins zentrale Nervensystem. Von dem zentralen Nervensystem ausgehend werden Signale ins periphere Nervensystem gesendet, die unterschiedliche Reaktionen auslösen. Dein peripheres Nervensystem sendet ständig Informationen über deine Körperstellung und Bewegungen an dein zentrales Nervensystem. Das Gehirn verarbeitet diese Informationen und gibt Befehle zurück, um die Muskeln entsprechend zu steuern.

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. Bilden zusammen mit den Gliazellen das Nervensystem. Umgeben ist das Axon von Gliazellen.

Neurologische Erkrankungen

Neurologische Erkrankungen sind Erkrankungen des Nervensystems. Im klinischen Alltag lautet der Sammelbegriff für Erkrankungen des Peripheren Nervensystems, die nicht traumatisch bedingt sind, “Neuropathien”. Sie sind entweder durch einen Gendefekt angeboren oder entstehen im Laufe des Lebens. Hierfür können zum Beispiel eine Infektion, ein Trauma oder eine Rückbildung (Degeneration) verantwortlich sein. Dabei sind Schäden prinzipiell an den verschiedenen Stationen innerhalb eines Neurons möglich. Des Weiteren können Schäden des Peripheren Nervensystems entweder angeboren oder aber erworben sein. Eine Erkrankung des Peripheren Nervensystems, die zu den Autoimmunerkrankungen gehört, ist das “Guillain-Barré-Syndrom”. Letztlich betrifft auch die seltene Krankheit “Amyotrophe Lateralsklerose” (kurz: “ALS”) das Periphere Nervensystem. ALS setzt hauptsächlich an den Zellkernen der motorischen Nervenfasern im Zentralen Nervensystem an.

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