Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk aus Nervenzellen, auch Neuronen genannt, und Stützzellen (Gliazellen), das im menschlichen Körper eine entscheidende Rolle spielt. Es ermöglicht die Kommunikation mit der Umwelt, steuert vielfältige Mechanismen im Inneren und reguliert lebenswichtige Körperfunktionen. Alle Inhalte werden von medizinischen Fachjournalisten überprüft.
Einführung in das Nervensystem
Stromkabel, Telefonleitungen und Internetverbindungen tragen dazu bei, dass der Organismus "Gesellschaft" kommunizieren und funktionieren kann. Im Körper eines Menschen übernimmt das unser Nervensystem: Nervenzellen oder Neurone sind die Kommunikationsbahnen, über die Signale ausgetauscht werden. So können Sinnesreize wahrgenommen, Körperreaktionen wie Muskelkontraktionen gesteuert und Denkprozesse in Gang gesetzt werden. Über unsere Sinne vermitteln Nervenreize ein Bild von der Außenwelt. Auch unser Innenleben, unsere Gefühle und unser Verhalten werden von Nervenzellen reguliert. Wenn man bedenkt, wie anspruchsvoll und vielfältig die Aufgaben sind, die unser Nervensystem tagtäglich für uns erfüllt, ist eine Erkenntnis der Forscher besonders verblüffend: Das Nervensystem besteht im Prinzip nur aus zwei Zelltypen - den Nervenzellen (Neuronen) und den Stützzellen (Gliazellen). Der Grundaufbau, der diesen unglaublichen Universaleinsatz aber überhaupt ermöglicht, ist bei allen Neuronen gleich. Am Zellkörper (Soma) der Nervenzellen entspringen Fortsätze (Dendriten und Axone), die als Nervenfasern bezeichnet werden.
Zentrale und periphere Anteile des Nervensystems
Das menschliche Nervensystem besteht aus einem zentralen und einem peripheren Anteil. Zum zentralen Nervensystem (ZNS) zählen Gehirn und Rückenmark; von letzterem ziehen Nervenbahnen in alle Regionen des Körpers - sie bilden das periphere Nervensystem. Das weit verzweigte Nervensystem scheint auf den ersten Blick wie ein undurchdringliches Dickicht von Nervenbahnen, die sich kreuz und quer durch unseren Körper ziehen. Um Licht in diesen dunklen Dschungel zu bringen, haben Anatomen unser Nervensystem unterteilt: in das zentrale Nervensystem (ZNS) und das periphere Nervensystem (PNS). Das ZNS besteht aus Gehirn und Rückenmark. Zentrales und peripheres Nervensystem bilden zusammen eine funktionelle Einheit.
Das zentrale Nervensystem (ZNS)
Das zentrale Nervensystem (ZNS) umfasst Nervenbahnen in Gehirn und Rückenmark. Es befindet sich sicher eingebettet im Schädel und dem Wirbelkanal in der Wirbelsäule. Das Gehirn wird orientierungsweise in 5 größere Abschnitte unterteilt. Dies sind das Großhirn, das Zwischenhirn, das Mittelhirn, das Kleinhirn und das Nachhirn. Umgeben ist das Gehirn von 3 Hautschichten. Die äußere Hülle (harte Hirnhaut) ist innen mit den Schädelknochen fest verbunden. Zwischen der inneren und der mittleren Haut befindet sich Flüssigkeit, die bei Erschütterungen wie eine Art Stoßdämpfer wirkt und somit zum Schutz des Gehirns beiträgt. Im Inneren des Gehirns befinden sich 4 Hohlräume (Hirnkammern), die mit Gehirnflüssigkeit gefüllt sind. Etwa 1.400 Gramm wiegt unser Gehirn. Dabei ist das Gehirn von Männern im Durchschnitt etwas größer und schwerer als das von Frauen, wobei dieser Größenunterschied keine unmittelbaren Rückschlüsse auf geistige Merkmale wie die Intelligenz zulässt. Das Älterwerden geht nicht spurlos an unserem Gehirn vorüber.
Das Großhirn, dessen Entwicklung den Menschen mit all seinen einzigartigen und vielfältigen Fähigkeiten erst ermöglicht, nimmt 80% der Hirnmasse ein. Es besteht aus einer rechten und einer linken Großhirnhälfte, die durch einen breiten und dicken Nervenstrang (den „Balken“) miteinander verbunden sind. Die äußere Schicht des Großhirns bildet die Großhirnrinde. Sie ist 2 bis 3 Millimeter dick und wird auch, wegen ihres Aussehens, als graue Substanz bezeichnet. Ihre graue Farbe erhält die Großhirnrinde von den Zellkörpern der Neurone. Unterhalb der Großhirnrinde befindet sich die weiße Substanz.
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Das periphere Nervensystem (PNS)
Die außerhalb von Gehirn und Rückenmark liegenden Nervenzellen gehören zum peripheren Nervensystem. Sie bilden Nervenstränge, die von Gehirn und Rückenmark in die Peripherie des Körpers verlaufen und von dort zurück. Die Nervenbahnen des peripheren Nervensystems, die Informationen zum ZNS hin leiten, werden als sensorisch oder afferent (von lateinisch affere = hintragen, zuführen) bezeichnet.
Dieses lässt sich in funktioneller Hinsicht in zwei Bereiche untergliedern, das vegetative (autonome) und das somatische Nervensystem.
Das vegetative Nervensystem
Das vegetative Nervensystem arbeitet unanhängig vom menschlichen Willen, also autonom. Es sorgt zum Beispiel dafür, dass Mahlzeiten verdaut und Hormone ausgeschüttet werden. Das vegetative Nervensystem ist ein Teil des peripheren Nervensystems und reguliert alle automatisch ablaufenden Körperfunktionen wie beispielsweise Herzschlag, Atmung, Blutdruck und Verdauung. Dabei unterscheidet es praktischerweise, ob man gerade im Schatten eines Baumes ein Mittagsschläfchen hält oder sich mit einem Puma konfrontiert sieht.
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.
Es gibt auch einen Gegenspieler: den sympathischen Teil, der dann aktiv wird, wenn wir in Alarmbereitschaft sind und Energie freigesetzt werden soll. Das heißt: Der Herzschlag wird beschleunigt, die Bronchien werden geweitet, die Durchblutung der Muskeln steigt - wir sind bereit zur Flucht.
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Sowohl das zentrale als auch das periphere Nervensystem enthalten willkürliche und unwillkürliche Anteile. Das sympathische und parasympathische Nervensystem (Sympathikus und Parasympathikus) wirken im Körper meist als Gegenspieler: 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. Der Parasympathikus kümmert sich um die Körperfunktionen in Ruhe: Er aktiviert die Verdauung, kurbelt verschiedene Stoffwechselvorgänge an und sorgt für Entspannung.
Eingeweide-Nervensystem (enterisches Nervensystem)
Das somatische Nervensystem
Über das somatische Nervensystem dagegen lässt sich der Körper willentlich steuern. So kann der Mensch beispielsweise bewusst ein Bein vor das andere setzen oder die Stirn runzeln. 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.
Zusammenspiel von PNS und ZNS
Zum Beispiel bei der Schmerzwahrnehmung, wenn man auf eine heiße Herdplatte fasst und dank blitzschneller Reflexe die Hand sofort wieder zurückzieht. Was in Sekundenbruchteilen passiert und uns vor Schmerzen und Verbrennungen schützt, ist ein fein aufeinander abgestimmtes Zusammenspiel einer Kette von Nervenzellen in PNS und ZNS. Das periphere Nervensystem nimmt über die Sinne - in diesem Fall durch Schmerzrezeptoren in der Haut - Informationen von außen auf und leitet sie zum ZNS weiter. Beim sogenannten Rückziehreflex müssen diese Informationen nicht erst im Gehirn verarbeitet werden, sondern werden direkt blitzschnell im Rückenmark verschaltet. Dort wird ein Befehl an die Muskeln des Arms generiert. In unserem Nervensystem sind also ständig Informationen unterwegs - und das in beide Richtungen: von der Peripherie ins ZNS und vom ZNS wieder zurück zu Muskeln, Organen und Hormondrüsen.
Neuronen: Die Bausteine des Nervensystems
Das Gehirn besteht aus etwa 100 Milliarden Neuronen, manche Experten schätzen die Zahl auch auf bis zu 1 Billion (1.000.000.000.000)! Platzprobleme gibt es deshalb im Kopf aber nicht, die einzelnen Nervenzellkörper sind schließlich nur maximal 150 Mikrometer (µm) groß. Zum Vergleich: 1 µm ist ein Millionstel Meter. Die Nervenzellen sind die Bausteine unseres Nervensystems. Sie besitzen einen Zellkörper und Zellfortsätze, die sie mit anderen Nervenzellen oder mit Körperzellen, wie beispielsweise Muskel- oder Drüsenzellen, verbinden. Diese Fortsätze werden als Axone und Dendriten bezeichnet. Axone leiten Signale zu anderen Neuronen oder Zielzellen weiter, während Dendriten die Signale meistens von anderen Neuronen empfangen. Die Länge der Axone und Dendriten reicht von wenigen tausendstel Millimeter bis zu über einem Meter. Neben den Neuronen enthält das Nervensystem Gliazellen und ein dichtes Netz von Blutgefäßen, das die ausreichende Zufuhr von Sauerstoff und Nährstoffen sicherstellt.
Jede einzelne Nervenzelle besteht aus einem Körper und verschiedenen Fortsätzen. Die kürzeren Fortsätze (Dendriten) wirken wie Antennen: Über sie empfängt der Zellkörper Signale, zum Beispiel von anderen Nervenzellen.
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Zellkörper und Fortsätze
Vom Zellkörper (Soma) einer Nervenzelle gehen in der Regel verschiedene Fortsätze aus: mehrere kurze Dendriten und ein mehr oder weniger langes Axon. Die Dendriten sind vergleichbar mit Empfangsantennen - sie nehmen elektrische Signale von Nachbarzellen auf. Umgekehrt können über das Axon Impulse an andere Zellen weitergeleitet werden - es fungiert gewissermaßen als Sendemast und kann über einen Meter lang sein.
Myelinscheide und Reizweiterleitung
Damit die Informationen bei dieser Länge nicht zu langsam übermittelt werden, ist das Axon abschnittsweise von sogenannten Myelinscheiden umschlossen - speziellen Zellen, die sich mehrfach um das Axon herumwickeln und es elektrisch isolieren. Axon und Hülle zusammen bilden eine (markhaltige) Nervenfaser.
Die nicht isolierten schmalen Lücken zwischen den einzelnen Myelinscheiden eines Axons werden Ranviersche Schnürringe genannt. Bei der Reizweiterleitung entlang des Axons "springen" die elektrischen Impulse von Schnürring zu Schnürring (die Bereiche dazwischen sind, wie erwähnt, durch die Myelinscheiden elektrisch isoliert). Die Erregungsleitung wird dadurch deutlich beschleunigt, sie liegt bei etwa 100 Metern pro Sekunde - im Vergleich zu 10 Metern pro Sekunde bei Nervenzellen ohne Myelinschicht.
Aufgrund verschiedener Erkrankungen kann die Isolierung der Axone defekt sein: So greift bei der Autoimmunerkrankung Multiple Sklerose (MS) das fehlgeleitete Immunsystem die Myelinscheiden an und zerstört sie stellenweise. In der Folge klappt die Informationsweiterleitung entlang des betroffenen Axons nicht mehr reibungslos - es kommt zu Symptomen wie Lähmungen, Gefühls- und Sehstörungen.
Synapsen: Die Schaltstellen der Kommunikation
Als Neugeborener hat der Mensch etwa ebenso viele Nervenzellen wie im Erwachsenenalter. Während des Heranwachsens werden die Neuronen aber immer stärker miteinander verschaltet - aus gutem Grund: Je engmaschiger das Nervenzell-Netzwerk, desto leistungsfähiger ist das Gehirn. Die Kontaktstellen zwischen den einzelnen Neuronen nennt man Synapsen. Sie übertragen die Informationsreize von einer Zelle auf die nächste. Synapsen gibt es übrigens auch zwischen Nervenzellen und Muskelzellen. So können Nervenimpulse beispielsweise dem Bizeps im Oberarm "befehlen", sich zu kontrahieren - damit die Hand den Kaffeebecher zum Mund führen kann.
Die Zusammenarbeit der Hirnhälften
Es gibt zwei Gehirnhälften, die gemeinsam arbeiten: Rechts steuert links und umgekehrt - die beiden Teile des Gehirns arbeiten gewissermaßen spiegelverkehrt. Die linke Hemisphäre ist für die rechte Körperhälfte zuständig, der rechte Hirnabschnitt für die linke Seite. Die beiden Hemisphären sind über eine Brücke (Corpus callosum) miteinander verbunden, über die Informationen ausgetauscht werden können. Dies ist absolut notwendig, denn keine Hirnhälfte kann vollkommen für sich allein agieren. Teamwork ist ein Muss!
Reizaufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung
Alle Reize, die von außen kommen (z.B. Kälte) oder im Körper selbst entstehen (z.B. Zahnschmerzen), werden von Nerven registriert und in Form von elektrischen Impulsen ans Gehirn weitergeleitet. In der Zentrale im Kopf können die Informationen ausgewertet und bei Bedarf miteinander verknüpft werden. Ein Beispiel: Aus einem Hitzeempfinden in der Hand, die - wie die Augen melden - eine Tasse hält, kombiniert das Gehirn, dass der Kaffee im Becher noch sehr heiß ist.
Das Gehirn sendet schließlich auch seinerseits elektrische Signale aus, etwa um Körperbewegungen auszulösen (z.B. Augenzwinkern, Handheben) oder die Funktion der inneren Organe zu regulieren (wie die Ausschüttung von Magensaft). Und nicht zu vergessen: Denken, lachen, lesen, lernen - all das und noch viel mehr hält das Gehirn ebenfalls permanent auf Trab und bringt die Neuronen dazu, in jeder Millisekunde unzählige Impulse durchs Netzwerk zu schießen - ein endloses Feuerwerk.
Die Bedeutung der Nerven für die Lebensfähigkeit
Vom einfachen Schutzreflex bis hin zu essenziellen Körperfunktionen: Ohne Nerven wären wir nicht lebensfähig. Wir sollten uns also gut um sie kümmern. Alter, Umweltgifte und Drogen (auch das Zellgift Alkohol) sind die größten Feinde der Nervenzellen.
Die Plastizität des Gehirns
Wissenschaftler sind heute der Auffassung, dass an dem Sprichwort "Was Hänschen nicht lernt, lernt Hans nimmermehr" weniger dran ist, als immer vermutet wurde. Studien mit Senioren haben gezeigt, dass das menschliche Gehirn auch im Alter noch wachsen kann, wenn wir etwas Neues lernen. Jonglieren, Klavier spielen oder eine Fremdsprache lernen - was es ist, ist egal. Die Hauptsache: Es ist neu und macht Spaß.