Der gekreuzte Beuger-Strecker-Reflex ist ein komplexer Schutzmechanismus des Körpers, der als Fremdreflex auf einen Schmerzreiz reagiert. Er ist ein typisches Beispiel für einen polysynaptischen Reflex. Um diesen Reflex vollständig zu verstehen, ist es wichtig, die Grundlagen des Nervensystems, des Rückenmarks und der Reflexbögen zu kennen.
Grundlagen des Nervensystems
Das Nervensystem ist ein komplexes Kommunikationsnetzwerk, das Informationen im Körper aufnimmt, verarbeitet und weitergibt. Es besteht aus dem zentralen Nervensystem (ZNS), welches Gehirn und Rückenmark umfasst, und dem peripheren Nervensystem (PNS), welches die Nerven außerhalb des ZNS beinhaltet.
Das Rückenmark
Das Rückenmark verläuft im Wirbelkanal (Canalis vertebralis) und endet zwischen dem 1. und 2. Lendenwirbel. Es besteht aus auf- und absteigenden Faserbündeln. Bei einer horizontalen Durchtrennung des Rückenmarks ist eine schmetterlingsförmige Struktur erkennbar, die sich in graue (innen) und weiße (außen) Substanz unterteilt. Links und rechts treten 31-33 Rückenmarksnervenpaare aus dem Wirbelkanal in die Peripherie aus. Die Austrittsöffnung wird als Zwischenwirbelloch (Foramen intervertebrale) bezeichnet.
Die Hörner des Rückenmarks
Am Rückenmark lassen sich zwei Vorderhörner (ventral), zwei Seitenhörner (lateral) und zwei Hinterhörner (dorsal) unterscheiden.
- Vorderhörner: Hier verlassen Dendriten der motorischen Vorderhornzellen als vordere Wurzel die weiße Substanz und führen zu den Muskeln (efferente Nervenfasern).
- Seitenhörner: Hier befinden sich vegetative Neuronen, die Ursprünge für das vegetative Nervensystem darstellen.
- Hinterhörner: Hier tritt die Hinterwurzel aus, die zum Spinalganglion führt, wo eine Umschaltung stattfindet. Von dort führt eine weitere Nervenfaser in die Peripherie (afferente Nervenfasern).
Auf- und absteigende Bahnen
Im Rückenmark verlaufen verschiedene auf- und absteigende Bahnen, die Informationen zwischen Gehirn und Peripherie leiten.
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- Pyramidenbahnen: Diese Bahnen kommen von der Großhirnrinde aus den motorischen Zentren und verlaufen als Vorderstrangbahn und teilweise als Seitenstrangbahn zu den Vorderhörnern.
- Extrapyramidale Bahnen: Diese Bahnen kommen aus den Zentren unter der Hirnrinde (Hirnstamm) und verlaufen als Vorder- und Seitenstrangbahnen zu den Vorderhörnern. Sie kreuzen sich teilweise erst am entsprechenden Rückenmarkssegment.
- Hinterstrangbahnen: Diese Bahnen leiten Erregungen zum Thalamus und anderen Zentren im Gehirn, die tiefensensible Informationen übermitteln.
- Afferente Bahnen zum Kleinhirn: Diese Bahnen leiten unbewusste Erregungen zum Kleinhirn.
Der Reflexbogen
Der Reflexbogen ist der anatomische Weg, den ein Reiz von seiner Aufnahme bis zur Reaktion nimmt. Er ermöglicht schnelle, unwillkürliche Reaktionen auf Reize. Ein typischer Reflexbogen besteht aus folgenden Komponenten:
- Rezeptor: Nimmt den Reiz auf.
- Sensorisches Neuron (Afferenz): Leitet den Reiz zum Reflexzentrum.
- Reflexzentrum: Verarbeitet den Reiz (im Rückenmark oder Hirnstamm).
- Motorisches Neuron (Efferenz): Leitet die Antwort zum Effektor.
- Effektor: Führt die Reaktion aus (z.B. Muskelkontraktion).
Eigenreflexe und Fremdreflexe
Man unterscheidet zwischen Eigenreflexen und Fremdreflexen.
- Eigenreflexe: Reizort und Effektor liegen im selben Organ. Ein Beispiel ist der Kniesehnenreflex, bei dem ein Schlag auf die Sehne unterhalb der Kniescheibe eine Kontraktion des Oberschenkelmuskels auslöst. Eigenreflexe sind in der Regel monosynaptisch, d.h. sie haben nur eine Synapse im Rückenmark.
- Fremdreflexe: Reizort und Effektor liegen in verschiedenen Organen. Ein Beispiel ist der Rückziehreflex, bei dem ein Schmerzreiz an der Fußsohle zum Zurückziehen des Beines führt. Fremdreflexe sind immer polysynaptisch, d.h. sie haben mehrere Synapsen im Rückenmark.
Definition des gekreuzten Beuger-Strecker-Reflexes
Der gekreuzte Beuger-Strecker-Reflex ist ein Fremdreflex, der als Schutzmechanismus dient. Er tritt auf, wenn ein schmerzhafter Reiz an einem Bein auftritt, beispielsweise durch das Treten auf einen spitzen Gegenstand.
Ablauf des Reflexes
- Reizaufnahme: Schmerzrezeptoren in der Fußsohle nehmen den Reiz auf.
- Erregungsleitung: Sensorische Nervenfasern leiten die Erregung zum Rückenmark.
- Verarbeitung im Rückenmark: Im Rückenmark wird die Erregung über mehrere Interneurone verschaltet. Diese Verschaltung führt zu folgenden Reaktionen:
- Ipsilaterale Beugung: Auf der Seite des Reizes (ipsilateral) werden die Beugemuskeln des Beines aktiviert und die Streckmuskeln gehemmt. Dies führt zu einem Zurückziehen des Beines.
- Kontralaterale Streckung: Auf der gegenüberliegenden Seite (kontralateral) werden die Streckmuskeln des Beines aktiviert und die Beugemuskeln gehemmt. Dies führt zu einer Streckung des Beines, um das Gleichgewicht zu halten und den Körper zu stützen.
- Erregungsleitung zum Arm: Zusätzlich kommt es im ipsilateralen Arm zu einer Beugung und im kontralateralen Arm zu einer Streckung (doppelt gekreuzter Streckreflex).
- Reaktion: Das schmerzende Bein wird zurückgezogen, während das andere Bein den Körper stützt und das Gleichgewicht hält. Die Armbewegungen unterstützen dieBalance.
Bedeutung des Reflexes
Der gekreuzte Beuger-Strecker-Reflex ist ein wichtiger Schutzmechanismus, der den Körper vor Verletzungen bewahrt. Durch das schnelle Zurückziehen des Beines wird die Einwirkzeit des schädlichen Reizes minimiert. Gleichzeitig sorgt die Streckung des anderen Beines für Stabilität und verhindert einen Sturz.
Mono- und polysynaptische Reflexe
- Monosynaptische Reflexe: Bei einem monosynaptischen Reflex wie dem Kniesehnenreflex wird nur eine einzige Synapse im Rückenmark zur Informationsübertragung vom sensorischen zum motorischen Neuron verwendet.
- Polysynaptische Reflexe: Der polysynaptische Reflex hingegen, wie beim gekreuzten Beuger-Strecker-Reflex, nutzt mehrere Interneurone zur Verschaltung im Rückenmark. Diese komplexere Verschaltung ermöglicht koordinierte Reaktionen wie gleichzeitige Hemmung bestimmter Muskeln und Erregung anderer.
Die Rolle des Gehirns
Obwohl Reflexe unwillkürlich ablaufen, kann das Gehirn sie beeinflussen. So kann man beispielsweise bewusst versuchen, einen Reflex zu unterdrücken oder zu verstärken. Dies zeigt, dass das Nervensystem eine komplexe Interaktion zwischen Reflexen und bewusstenHandlungen ermöglicht.
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Weitere Bestandteile des Nervensystems
Um die Komplexität des Nervensystems vollständig zu erfassen, ist es hilfreich, weitere wichtige Strukturen und Funktionen zu betrachten:
Medulla oblongata (verlängertes Mark)
Die Medulla oblongata ist in ihrem Bau dem Rückenmark sehr ähnlich und besteht außen aus weißer Substanz (Substantia alba) mit auf- und absteigenden Leitungsbahnen und im Inneren aus grauer Substanz (Substantia grisea). Die graue Substanz bildet sogenannte Kerngebiete, welche diverse funktionelle Kerne enthält.
Pons (Brücke)
Die Brücke besteht aus Substantia alba und besteht aus Leitungsbahnen, die die rechte und die linke Kleinhirnhälfte miteinander verbindet. Auch finden sich in der Brücke diverse Kerne, wie z.B. Schaltneuronen die als Miktionszentrum fungieren oder auch Hirnnervenkerne (V.,VI.,VII. - N. trigeminus, N.abducens und N. facialis). In dem Zwischenbereich zwischen Pons und Medulla oblongata erweitert sich der Zentralkanal zum IV. Ventrikel.
Mesenzephalon (Mittelhirn)
Das Mesenzephalon (Mittelhirn) liegt zwischen Pons und Dienzephalon (Zwischenhirn). Hirnnervenkerne - äußere Augenmuskelnerven III. (N.oculomotorius) und IV. (N. trochlearis).
Formatio reticularis
Der Hirnstamm wird von einem Netz von kurzen Neuronen umhüllt und diese Struktur nennt man auch Formatio reticularis. Es handelt sich dabei um Schaltneuronen, die eine Verbindung schaffen zwischen dem Hirnstamm und den darüberliegenden Strukturen. Somit werden ankommende Informationen im Wach-Zustand über den Thalamus an das Großhirn weitergeleitet. Sind wir aber müde, werden nicht alle Infos weitergeleitet und die Formatio reticularis schützt uns vor einer Flut an Informationen.
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Kleinhirn (Cerebellum)
Das Kleinhirn besteht aus zwei spiegelgleichen Hälften und ist sehr stark gefurchtet. Die beiden Kleinhirnhemisphären sind durch die Pons verbunden. Die Oberfläche besteht aus grauer Substanz. Im Inneren befindet sich weiße Substanz, welche verschiedene Leitungsbahnen zum Hirnstamm, zum Großhirn und zu den durchleitenden Anteilen (Zwischenhirn) sind. Das Kleinhirn ist dein Gleichgewichtszentrum und koordiniert präzise Bewegungen.
Zwischenhirn (Dienzephalon)
Das Zwischenhirn hat eine zentrale Lage und zwar zwischen Hirnstamm und Großhirn. Innen befindet sich der III.Ventrikel, welcher mit anderen Ventrikeln verbunden ist.
Thalamus
Der sogenannte Sehhügel, liegt rechts und links des III. Ventrikels und besteht aus Schaltneuronen. Somit ist er Schaltstelle aller sensiblen Erregungen. Zudem besitzt er Schaltneuronen zum Großhirn und ist Schaltzentrale zwischen Hypothalamus (s.u.) und Großhirn. Ausserdem dient er als Schaltstelle zwischen limbischen System und Großhirn.
Hypothalamus
Der Hypothalamus befindet sich, wie der Name schon sagt, unter dem Thalamus, am Boden des III. Ventrikels. Es befinden sich 2. verschiedene Arten von Neuronen im Hypothalamus.
Großhirn (Cerebrum)
Das Großhirn besteht aus den zwei bekannten Hemisphären, welche durch die Fissura cerebri longitunals voneinander getrennt sind. Zur Oberflächenvergrößerung ist das Großhirn stark gefurchtet (Sulci) und gewunden (Gyri). Das Großhirn macht dich zu dem, was du bist: Hier entstehen Gedanken, Erinnerungen und bewusste Entscheidungen.
Liquor (Hirnwasser)
Der Liquor, auch “Hirnwasser”, ist eine klare Flüssigkeit, die sich in den Ventrikeln, im Spinalkanal und um das Hirn herum befindet. Sie dient als Schutz, zur Ernährung und dem Stofftransport. Die inneren Liquorräume I., II., III. und IV. gehen alle ineinander über und werden von Aderhaut (Arachnoidea) ausgekleidet. Gebildet wird der Liquor am Boden des I. & II. Seitenventrikels und am Dach des III. Ventrikels (Plexus arachnoidea). Dabei handelt es sich um abgepresstes Blut. Gebildet werden ca. 30 ml pro Stunde und der Liquor läuft über die venösen Blutbahnen (Hirnsinus) wieder ab.
Sympathikus und Parasympathikus
Die Sympathikusnerven sind eine Kette von 25 weizenkorngroßen Ganglien, die sich links und rechts neben der Wirbelsäule befinden und jeweils mit den Seitenhörnern des Rückenmarks verbunden sind, wodurch eine Verschaltung mit zentralen Kernen im Hirn, im speziellen mit der Medulla oblongata, möglich ist. Die Fasern, die sich vor dem Ganglion befinden (präganglionäre Fasern) sind weiß mit Markscheiden und ermöglichen eine schnelle Reizweiterleitung. Die postganglionären Fasern sind graue Fasern ohne Markscheide, wodurch die Reizweiterleitung langsamer vonstatten geht. Dient der Regeneration! Die Zellen des Parasympathikuses schließen sich direkt an die Nerven im Hirnstamm bzw. im Rückenmark an. Die Umschaltung von prä- auf postganglionär findet immer in der Peripherie, meist am Zielorgan, statt. Der wichtigste Nerv ist der N. Vagus.
Nervenzellen
Nervenzellen sind wahre Wunderwerke der Natur! Das Soma (Zellkörper) enthält alle wichtigen Organellen für die Proteinbiosynthese und steuert das Zellwachstum. Das Axon ist der "Datenautobahn" der Zelle. Es leitet elektrische Signale weiter und ist oft von einer Myelinscheide umgeben, die von Schwann'schen Zellen gebildet wird. Es gibt zwei wichtige Fasertypen: Markhaltige Nervenfasern haben eine dicke Myelinschicht mit Ranvier'schen Schnürringen - sie leiten Signale superschnell und finden sich hauptsächlich bei der Skelettmuskulatur.
Gliazellen
Gliazellen sind die unsichtbaren Helden deines Nervensystems! Oligodendrozyten bilden im Gehirn die Myelinscheiden und isolieren die Axone gegen Störsignale. Mikrogliazellen fungieren als körpereigene Müllabfuhr und beseitigen abgestorbene Zellen.
Reflexgeschwindigkeit
Reflexe laufen sehr schnell ab. Eigenreflexe sind mit ca. 30 ms noch schneller als Fremdreflexe, die ca. 200-600 ms benötigen.