Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das den gesamten Körper durchzieht und lebenswichtige Funktionen koordiniert. Es ermöglicht uns, unsere Umwelt wahrzunehmen, Bewegungen auszuführen und innere Prozesse zu regulieren. Dieses Netzwerk besteht aus verschiedenen, miteinander verbundenen Systemen, die zusammenarbeiten, um den Körper in Aktion zu versetzen.
Aufbau und Funktion des Nervensystems
Das Nervensystem lässt sich grob in zwei Hauptbereiche unterteilen: das zentrale Nervensystem (ZNS) und das periphere Nervensystem (PNS).
Zentrales Nervensystem (ZNS)
Das ZNS besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark und bildet das übergeordnete Kontrollzentrum des Körpers. Hier werden Informationen verarbeitet, Entscheidungen getroffen und Befehle an den Körper gesendet. Das Gehirn ist für höhere Funktionen wie Gedächtnis, Verstand, Bewusstsein und Emotionen zuständig, während das Rückenmark als Hauptleitungsweg für die Kommunikation zwischen Gehirn und Körper dient.
Peripheres Nervensystem (PNS)
Das PNS umfasst alle Nerven, die außerhalb des ZNS liegen. Es besteht aus den Hirnnerven, die Sinnesorgane und Muskulatur im Kopf- und Rumpfbereich versorgen, und den Spinalnerven, die aus dem Rückenmark austreten und sich in Äste verzweigen, um verschiedene Körperbereiche zu versorgen. Das PNS ist für die Übertragung von sensorischen Informationen an das ZNS und die Ausführung von motorischen Befehlen vom ZNS zu den Muskeln und Organen zuständig.
Funktionelle Unterteilung des Nervensystems
Neben der anatomischen Einteilung in ZNS und PNS kann das Nervensystem auch nach seiner Funktion unterteilt werden: in das somatische (willkürliche) Nervensystem und das vegetative (unwillkürliche) Nervensystem.
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Somatisches Nervensystem
Das somatische Nervensystem steuert die willkürlichen Bewegungen der Skelettmuskulatur. Es ermöglicht uns, bewusst auf unsere Umwelt zu reagieren und Bewegungen gezielt auszuführen. Wenn wir beispielsweise eine Sonnenbrille aufsetzen, werden Sinnesreize von den Augen über sensorische Nervenfasern an das Gehirn weitergeleitet. Dort wird die Information verarbeitet und der Befehl "Sonnenbrille aufsetzen" über motorische Nervenfasern an die Hand weitergeleitet.
Vegetatives Nervensystem
Das vegetative Nervensystem reguliert unbewusste Körperfunktionen wie Herzschlag, Atmung, Verdauung und Stoffwechsel. Es innerviert Herz, Gefäße, Drüsen und die glatte Muskulatur der Eingeweide und sorgt so für die Aufrechterhaltung der Vitalfunktionen. Das vegetative Nervensystem besteht aus drei Teilen: dem Sympathikus, dem Parasympathikus und dem enterischen Nervensystem.
Sympathisches Nervensystem
Das sympathische Nervensystem ist für die "Kampf-oder-Flucht"-Reaktion verantwortlich. Es wird in Stresssituationen aktiviert und versetzt den Körper in einen Zustand erhöhter Leistungsbereitschaft. Dabei steigt die Herzfrequenz, der Blutdruck erhöht sich, die Pupillen weiten sich und Energie wird freigesetzt.
Die Nervenzellkörper des Sympathikus liegen im Rückenmark zwischen den Brust- und Lendenwirbeln. Ihre Nervenfasern treten aus dem Wirbelkanal aus und bilden Ganglien, die sich an beiden Seiten der Wirbelsäule zu einem perlschnurartigen Grenzstrang verbinden.
Parasympathisches Nervensystem
Der Parasympathikus ist der Gegenspieler des Sympathikus und sorgt für Entspannung und Regeneration. Er senkt die Herzfrequenz, verengt die Pupillen, aktiviert die Verdauung und fördert den Stoffwechsel zum Aufbau von Energiereserven.
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Die Nerven des Parasympathikus haben ihren Ursprung im Hirnstamm und dem zum Kreuzbein gehörigen Bereich des Rückenmarks. Ihre Ganglien liegen dicht bei den versorgten Organen.
Enterisches Nervensystem
Das enterische Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk von Nervenzellen, das den gesamten Verdauungstrakt durchzieht. Es steuert nicht nur Verdauungsprozesse, sondern hat auch einen Einfluss auf unsere Gefühlswelt und unser Wohlbefinden.
Nervenzellen und ihre Funktion
Jeder Nerv besteht aus Bündeln von Nervenzellen, den Neuronen. Ein Neuron besteht aus einem Zellkörper, Dendriten und einem Axon.
- Dendriten: Die Dendriten sind Zellfortsätze, die Signale von anderen Nervenzellen empfangen und zum Zellkörper weiterleiten.
- Axon: Das Axon ist ein langer, schlanker Zellfortsatz, der Signale vom Zellkörper weg zu anderen Nervenzellen oder Zielzellen (z. B. Muskelzellen) transportiert. Axone peripherer Nerven sind von einer Isolationsschicht, den Schwannschen Zellen, umgeben.
- Synapsen: Die Übertragung von Signalen von einer Nervenzelle zur nächsten erfolgt an den Synapsen. Wenn ein elektrisches Signal die Synapse erreicht, wird ein Neurotransmitter freigesetzt, der den synaptischen Spalt überquert und an Rezeptoren der nächsten Zelle bindet, wodurch ein neues elektrisches Signal erzeugt wird.
Hirnnerven: Ursprung und Funktion
Die Hirnnerven sind 12 Nervenpaare, die direkt aus dem Gehirn entspringen und für die Versorgung von Kopf und Hals zuständig sind. Sie werden mit römischen Ziffern nummeriert und haben unterschiedliche Funktionen:
- Nervus olfactorius (Riechnerv): Überträgt Geruchsinformationen von der Nase zum Gehirn.
- Nervus opticus (Sehnerv): Überträgt visuelle Informationen von der Retina zum Gehirn.
- Nervus oculomotorius (Augenmuskelnerv): Steuert die meisten Augenbewegungen und die Pupillenreaktion.
- Nervus trochlearis (Augenmuskelnerv): Steuert einen einzelnen Augenmuskel, der für die Abwärts- und Auswärtsdrehung des Auges zuständig ist.
- Nervus trigeminus (Drillingsnerv): Ist für die sensible Innervation des Gesichts und die motorische Innervation der Kaumuskulatur zuständig.
- Nervus abducens (Augenmuskelnerv): Steuert einen einzelnen Augenmuskel, der für die Seitwärtsbewegung des Auges zuständig ist.
- Nervus facialis (Gesichtsnerv): Steuert die mimische Muskulatur, die Geschmackswahrnehmung im vorderen Zungenbereich und die Speichel- und Tränenproduktion.
- Nervus vestibulocochlearis (Hör- und Gleichgewichtsnerv): Überträgt Informationen über Hören und Gleichgewicht vom Innenohr zum Gehirn.
- Nervus glossopharyngeus (Zungen-Rachen-Nerv): Ist für die sensible Innervation des Rachens, die Geschmackswahrnehmung im hinteren Zungenbereich und die Steuerung der Schluckmuskulatur zuständig.
- Nervus vagus (umherschweifender Nerv): Hat vielfältige Funktionen, darunter die Steuerung der Herzfrequenz, der Atmung, der Verdauung und der Stimmbandmuskulatur. Er enthält den Nucleus dorsalis n. vagi und den Nucleus spinalis n. trigemini.
- Nervus accessorius (Beinerv): Steuert die Muskulatur des Halses und der Schultern.
- Nervus hypoglossus (Unterzungennerv): Steuert die Zungenmuskulatur.
Innervation von Muskeln und deren Bedeutung
Die Funktionalität unserer Muskeln und ihr Reparaturprozess sind eng mit der Innervation verknüpft. Eine Unterbrechung der Muskelinnervation kann nicht nur die Muskelfunktion beeinträchtigen, sondern auch deren Regenerationsfähigkeit erheblich reduzieren.
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Forschungen haben gezeigt, dass eine Unterbrechung der Muskelinnervation Veränderungen in den Muskelfasern verursacht, die ein wichtiger Bestandteil der Nische der Muskelstammzellen sind. Da Muskelstammzellen für die Regeneration nach einer Verletzung unerlässlich sind, führt eine Störung der Muskelstammzellen zu einer verminderten Reparatur geschädigter Muskeln.
Erkrankungen des Nervensystems
Eine Schädigung des Nervensystems kann zu einer Vielzahl von Erkrankungen führen, die unterschiedliche Symptome verursachen können. Einige Beispiele sind:
- Horner-Syndrom: Eine Erkrankung, die die sympathischen Nerven einer Seite des Gesichts schädigt und den sympathischen Ausgang des oberen Halsganglions beeinflusst.
- VNS-Dysfunktion (Dysautonomie): Führt zu nicht-funktionsfähigen Organen des VNS.
- Paraneoplastische Syndrome: Erkrankungen, die durch die Immunantwort des Körpers auf einen Tumor verursacht werden und das Nervensystem beeinträchtigen können.
- Morbus Parkinson: Eine neurodegenerative Erkrankung, die vor allem das motorische System betrifft.
Axonale Wegfindung und Nervenwachstum
Während der Entwicklung des Nervensystems müssen wachsende Axone den richtigen Weg zu ihren Zielzellen finden. Sie orientieren sich dabei an chemischen Signalen in ihrer Umgebung, die anziehend oder abstoßend wirken können.
Die Mechanismen der axonalen Wegfindung lassen sich am Beispiel der Verbindungen zwischen Motoneuronen und Beinmuskeln gut untersuchen. Motoneuronen sind Nervenzellen, die Muskelbewegungen steuern. Im Rückenmark liegen die für das Bein zuständigen Motoneuronen nah beieinander, wobei die Zellen, die sich näher zur Mitte befinden, die inneren Unterschenkelmuskeln steuern, während die Zellen, die weiter außen liegen, die äußeren Unterschenkelmuskeln innervieren.
Jedes Axon besitzt an seinem Ende einen Wachstumskegel, der sehr beweglich und mit einer Vielzahl von Rezeptoren ausgestattet ist. Um zu verstehen, welche Wirkungen die einzelnen Signale haben, untersuchen die Forscher Mäuse, bei denen bestimmte wegweisende Signale oder ihre Rezeptoren mit genetischen Methoden ausgeschaltet wurden.
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