Monosynaptischer Reflex: Funktionsweise und Bedeutung

Haben Sie sich jemals gefragt, warum Ihr Bein nach vorne schnellt, wenn der Arzt mit einem kleinen Hammer auf Ihre Kniescheibe schlägt? Oder warum Sie Ihre Hand blitzschnell zurückziehen, wenn Sie sich verbrennen? Diese Reaktionen sind Reflexe Ihres Körpers. Reflexe sind automatische und unwillkürliche Reaktionen auf bestimmte Reize und spielen eine entscheidende Rolle für unser Überleben und unsere Interaktion mit der Umwelt. Dieser Artikel beleuchtet die Funktionsweise des monosynaptischen Reflexes, einer der einfachsten und schnellsten Reflexarten.

Was sind Reflexe?

Grundsätzlich laufen alle Reflexe in Form eines Reflexbogens ab. Das bedeutet, dass ein Organ einen Reiz aufnimmt (Sinnesorgan) und ein Signal über Nervenfasern weiter ans Rückenmark leitet. Das kannst du dir ein wenig wie den aufsteigenden Teil eines Bogens vorstellen. Im Rückenmark wird das Signal blitzschnell verarbeitet und an das reagierende Organ (Erfolgsorgan) weitergeleitet.

Eigenreflexe und Fremdreflexe

Es gibt verschiedene Arten von Reflexen. Von einem Eigenreflex spricht man, wenn das Sinnesorgan gleichzeitig auch das Erfolgsorgan ist. Das bedeutet, dass der Reiz von dem Organ, das den Reiz wahrgenommen hat, über das Rückenmark weitergeleitet wird. Eigenreflexe werden nur über eine einzige Synapse gesteuert. Im Griechischen heißt das Wort mónos so viel wie „einzig“ oder „ein“. Ein Beispiel für einen monosynaptischen Reflex ist die zu Beginn beschriebene Reaktion auf den Hammerschlag auf das Knie. Dieser Reflex wird als Kniesehnenreflex bezeichnet.

Beim Fremdreflex ist das Sinnesorgan ein anderes Organ als das Erfolgsorgan. Dieser Reflex ist über mehrere Synapsen verschaltet. Da das Wort „viele“ auf Griechisch polýs heißt, nennt man diese Reflexe auch polysynaptische Reflexe. Die zwischengeschalteten Nervenzellen nennt man Interneurone. Auch das Beispiel für einen Fremdreflex kennst du bereits. Es ist der zu Beginn beschriebene Reflex des Wegziehens als Reaktion auf eine Verbrennung.

Der monosynaptische Reflexbogen

Ein monosynaptischer Reflexbogen ist ein einfacher Reflex, bei dem der Reiz über eine einzige Synapse direkt von der sensiblen auf die motorische Nervenzelle übertragen wird. Dies führt zu einer schnellen, automatischen Reaktion.

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Neuroanatomie des monosynaptischen Reflexbogens

Die Neuroanatomie eines monosynaptischen Reflexbogens ist relativ simpel:

1. Ein Reiz wird von einem Sinnesorgan wie der Haut oder einem Muskel registriert.
2. Dieser Reiz wird von einer sensible Nervenzelle weitergeleitet.
3. Im Rückenmark erfolgt die Übertragung des Signals über eine einzige Synapse auf die motorische Nervenzelle.
4. Die motorische Nervenzelle leitet das Signal an das Effektororgan weiter, das die Reaktion ausführt.

Diese direkte Verbindung sorgt für die schnelle Übertragung und Reaktion.

Der Kniesehnenreflex als Beispiel

Ein bekanntes Beispiel für einen monosynaptischen Reflexbogen ist der Kniesehnenreflex. Wenn der Arzt leicht auf deine Kniesehne schlägt, registrieren die Dehnungsrezeptoren in deinem Muskel diesen Reiz. Über eine einzige Synapse im Rückenmark wird das Signal an die motorische Nervenzelle übertragen, was zu einer Kontraktion des Muskels und einem Hochschlagen deines Unterschenkels führt.

Ablauf des Kniesehnenreflexes

1. Reiz: Ein Schlag wird auf die Kniesehne unterhalb der Kniescheibe ausgeführt. Dabei wird der Unterschenkelstrecker-Muskel ruckartig gedehnt.
2. Rezeptor: Durch diese Muskeldehnung wird die Muskelspindeln erregt. Eine Muskelspindel ist eine Nervenendigung die durch Dehnreiz aktiviert wird.
3. Afferente Bahn: Nun wird die Erregung über die sensible Faser ins Rückenmark abgeleitet.
4. Verrechnung im ZNS: Im Rückenmark (graue Substanz) wird die Erregung über nur eine Synapse auf die efferente Bahn (Motoneuron) übertragen.
5. Efferente Bahn: Das Motoneurons leitet die Erregung wieder zum Muskel zurück.
6. Effektor: Die motorische Endplatte (neuromuskuläre Synapse) erregt den Unterschenkelstreckermuskel.
7. Reaktion: Der Muskel zieht sich zusammen. Diese Kontraktion führt zu einem “Vorschnellen” des Unterschenkels.

Der Kniesehnenreflex kommt z.B. zum Einsatz, wenn Sie an einer Treppenstufe (Treppensteigen) hängen bleiben, da Sie die Höhe zu gering eingeschätzt haben oder ein Stein im Weg liegt, an dem Ihr Fuß gestoppt wird. Ohne Nachzudenken schnellt der Unterschenkel nach vorne!

Funktionsweise des Kniesehnenreflexes im Detail

Die Funktionsweise des Kniesehnenreflexes beruht auf der schnellen Weiterleitung von Nervenimpulsen über eine einzige Synapse. Diese Synapse befindet sich im Rückenmark und stellt die direkte Verbindung zwischen der sensiblen und der motorischen Nervenzelle her.

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Schritt	Beschreibung
1	Ein Schlag auf die Kniesehne dehnt den Quadrizepsmuskel.
2	Dehnungsrezeptoren im Muskel senden ein Signal an das Rückenmark.
3	Das Signal wird im Rückenmark über eine einzige Synapse auf eine motorische Nervenzelle übertragen.
4	Die motorische Nervenzelle sendet ein Signal zurück an den Quadrizepsmuskel.
5	Der Muskel kontrahiert und das Bein schnellt nach vorne.

Klinische Bedeutung des Kniesehnenreflexes

Ärzte testen den Kniesehnenreflex, um die Unversehrtheit des Nervensystems zu überprüfen. Ein übermäßiger oder abgeschwächter Reflex kann Hinweise auf neurologische Erkrankungen geben. Wenn der Reflex fehlt oder übermäßig stark ist, kann dies auf Probleme im Rückenmark oder den peripheren Nerven hinweisen.

Weitere Beispiele für monosynaptische Reflexe

Monosynaptische Reflexe sind nicht nur auf den Kniesehnenreflex beschränkt. Hier sind einige weitere Beispiele:

• Bizepssehnenreflex: Ein Schlag auf die Bizepssehne verursacht eine Kontraktion des Bizepsmuskels.
• Achillessehnenreflex: Ein Schlag auf die Achillessehne führt zur Kontraktion der Wadenmuskulatur.
• Trizepssehnenreflex: Ein Schlag auf die Trizepssehne im Ellenbogenbereich führt zur Kontraktion des Trizepsmuskels.

Diese Reflexe können von Ärzten getestet werden, um die Gesundheit und Funktion deines Nervensystems zu überprüfen.

Polysynaptische Reflexe: Eine komplexere Reaktion

Im Gegensatz zu monosynaptischen Reflexen beinhalten polysynaptische Reflexe mehrere Synapsen und oft auch Interneuronen. Dadurch können sie komplexere und koordiniertere Reaktionen ermöglichen. In einem polysynaptischen Reflexbogen wird das Signal durch mehrere Nervenzellen und Synapsen weitergeleitet.

Neuroanatomie des polysynaptischen Reflexbogens

1. Der Reiz wird durch ein Sinnesorgan registriert.
2. Eine sensible Nervenzelle leitet das Signal an das Rückenmark weiter.
3. Im Rückenmark erfolgt die Weiterleitung über mehrere Synapsen und Interneuronen, die das Signal verarbeiten und modifizieren.
4. Das modifizierte Signal wird schließlich an eine motorische Nervenzelle weitergeleitet, die die Reaktion auslöst.
5. Das Effektororgan, oft ein Muskel, führt die Reaktion aus.

Ein besonders interessanter Aspekt der polysynaptischen Reflexbögen ist ihre Rolle bei der sensomotorischen Integration. Das bedeutet, dass sie verschiedene sensorische Informationen verarbeiten und integrieren können, um eine koordinierte motorische Antwort hervorzurufen. Ein solcher Reflexbogen kann beispielsweise zwischen der Reizung einer Hautstelle und der Kontraktion mehrerer Muskeln vermitteln, um eine komplexe Bewegung zu ermöglichen.

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Beispiele für polysynaptische Reflexe

Es gibt verschiedene wichtige polysynaptische Reflexbögen in deinem Körper, die wichtige Funktionen erfüllen:

• Beugereflex (Flexorreflex): Dieser Reflex schützt dich vor Schäden, indem er die Rückzugsbewegung von Gliedmaßen ermöglicht, wenn diese einen Schmerzreiz erfahren. Zum Beispiel ziehst du automatisch deine Hand zurück, wenn du dich an etwas Heißem verbrennst.
• Moro-Reflex: Bei Säuglingen löst dieser Reflex beim plötzlichen Verlust des Gleichgewichts eine Umarmungsbewegung aus, die Arme und Beine strecken sich und nähern sich dann wieder dem Oberkörper.
• Plantarreflex (Babinski-Reflex bei Babys): Beim Streichen der Fußsohle reagiert ein Säugling mit einer Auswärtsbewegung der großen Zehe, während bei Erwachsenen eine Einwärtsbewegung erwartet wird. Änderungen in diesem Reflex können auf neurologische Probleme hinweisen.
• Automatischer Gangreflex bei Neugeborenen: Dieser Reflex wird aktiviert, wenn die Fußsohlen eines Neugeborenen eine feste Oberfläche berühren, wobei das Baby reflexartig Gehbewegungen ausführt.

Die Rolle der Propriozeption

Für die Lieferung von Informationen über Haltung, Lage und Bewegung unseres Körpers sind mehrere Arten von Rezeptoren zuständig. Neben Sensoren, welche die Gelenkstellung „messen“, sind dies vor allem die Muskelspindeln und die Golgi-​Sehnenorgane. Die Muskelspindeln befinden sich in unseren Skelettmuskeln. Sie bestehen aus spezialisierten Skelettmuskelfasern, die in ihrer Form an eine Spindel erinnern. Sie sind von einer Nervenfaser umgeben, die Längenveränderungen durch die Dehnung der Muskelfasern registrieren. Auch die Golgi-​Sehnenorgane sitzen in den Skelettmuskeln, und zwar am Übergang vom Muskel zur Sehne. Im Unterschied zu den Muskelspindeln sind sie nicht parallel zu den Muskelfasern angeordnet, sondern hintereinander. So können sie die Muskelspannung überwachen.

Die Axone der Propriorezeptoren ziehen ins Rückenmark, wo manche Informationen ausgewertet und direkt mit Reflexen beantwortet werden, bevor sie Interneurone an das Gehirn weiterleiten. Ein Beispiel für einen solchen propriozeptiven Reflex ist der bekannte Patellarsehnenreflex, bei dem nach einem Schlag unter die Kniescheibe das Schienbein vorschnellt.

Elektroneurographie: Die Messung der Nervenleitgeschwindigkeit

Die Elektroneurografie ist die Untersuchung der Fortleitung der Nervenimpulse in peripheren motorischen und sensiblen Nerven. Sämtliche elektroneurografischen Techniken basieren darauf, dass mit definierten Rechteckstromimpulsen periphere Nerven leicht über Oberflächen- oder Nadelelektroden gereizt werden können.

Motorische Neurographie

Nach Stimulation des zugehörigen Nervs, z. B. N. medianus distal in der Höhe der proximalen Handgelenksfalte, erhält man ein EMAP (evoziiertes Muskelaktionspotential) sowie ein weiteres nach Stimulation proximal in der Ellenbeuge. Als Parameter werden die distal-motorische Latenz (DML oder distale Latenz [dL]), die distale und proximale EMAP-Amplitude (Peak-to-peak oder negativer Peak), Dauer und Fläche (des negativen Peaks oder gesamten Potenzials) sowie die mit der proximalen Latenz aus der Strecke zwischen den Stimulationsorten und der Latenzdifferenz errechnete Nervenleitgeschwindigkeit bestimmt.

Sensible Neurographie

Von sensiblen oder gemischten Nerven wird mittels Oberflächenelektroden oder subkutanen nervennahen Nadelektroden bei orthodromer Technik nach Reizung des zugehörigen sensiblen Nervs ein SNAP (sensibles Nervenaktionspotential) abgeleitet. Dieses hat meist eine triphasische Konfiguration. Da prinzipiell jedes Axon in beide Richtungen leiten kann, ist es aber auch möglich, in antidromer Technik nach Reizung des gemischten Nervs vom sensiblen Endast ein Potenzial abzuleiten. Die SNAP-Amplituden sind in der Regel bei antidromer Technik größer und somit leichter erhältlich; generell ist zur Verbesserung des Signal-Rausch-Abstandes für die Signale im Mikrovoltbereich eine Mittelung erforderlich. Im Gegensatz zur motorischen Neurografie kann direkt aus dem Abstand der Reiz- zur Ableiteelektrode und der Latenz des SNAP eine sensible Nervenleitgeschwindigkeit (SNLG) errechnet werden, da unter der Ableiteelektrode direkt das SNAP registriert wird.

F-Welle und H-Reflex

Auch bei der motorischen Neurografie läuft ein Nervenaktionspotenzial nicht nur auf den Ableitemuskel zu, sondern auch in antidromer Richtung zur motorischen Vorderhornzelle. Bei geeignet gewählter Kippgeschwindigkeit und Verstärkung ist es möglich, eine sog. F-Welle (synonym: F-Antwort) abzuleiten. Hierbei handelt es sich um eine spiegelreflektorische Antwort der motorischen Vorderhornzelle nach antidromer Erregung.

Beim H-Reflex (Hoffmann-Reflex) handelt es sich im Gegensatz zur F-Welle um einen echten monosynaptischen Reflex, bei dem die afferente Impulswelle über Ia-Fasern zum Rückenmark gelangt, eine monosynaptische Umschaltung auf das α-Motoneuron erfolgt, woraufhin von dort eine efferente Impulswelle über die motorischen Axone zum Zielmuskel läuft.

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