Nervensystem: Aufbau, Funktion und einfache Erklärung

Das Nervensystem ist ein hochkomplexes Netzwerk, das die Grundlage für unsere Wahrnehmung, unser Verhalten und unsere körperlichen Funktionen bildet. Es ist die zentrale Informations- und Kommunikationsplattform unseres Körpers. Als faszinierendes Netzwerk durchzieht es unseren gesamten Organismus und dient der Erfassung, Weiterleitung und Verarbeitung von Informationen. Es ermöglicht uns, unsere Umwelt wahrzunehmen und auf sie zu reagieren, während es gleichzeitig lebenswichtige Prozesse im Inneren unseres Körpers steuert. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über den Aufbau und die Funktion des Nervensystems, seine verschiedenen Komponenten und ihre Zusammenspiele.

Einführung in das Nervensystem

Das Nervensystem ist für die Reizaufnahme, die Reizverarbeitung und die Reizweiterleitung zuständig. Damit ist es eines der wichtigsten Bestandteile des menschlichen Körpers. Es besteht aus Abermilliarden von Nervenzellen, den Neuronen, zusammen. Allein im Gehirn gibt es davon rund 100 Milliarden.

Die Bausteine: Neuronen und Gliazellen

Als kleinste funktionelle Einheit bilden die Nervenzellen (med.: Neuron) mit ihren umgebenden Gliazellen die Grundbausteine unseres Nervensystems. Jedes Neuron hat unterschiedliche faserartige Fortsätze: zum einen die Dendriten, mehrere kurze Fortsätze, mit denen die Nervenzelle Signale empfängt, und zum anderen das Axon, das Signale weiterleitet und auch mal über einen Meter lang sein kann. Die kleinen, meist stark verästelten Dendriten empfangen Signale, während das längere Axon, die elektrische Erregung zum Ende der Nervenzelle weiterleitet. Dort angekommen wird der Reiz durch die sogenannten Synapsen (Schaltstelle der Nervenzelle) zur nächsten Zelle transportiert. 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.

Häufig wird der Begriff „Nervenzelle“ bzw. Neuron mit „Nerv“ gleichgesetzt, auch wenn dies anatomisch nicht richtig ist. Ein Nerv besteht vielmehr aus einem Zusammenschluss mehrerer, parallel verlaufender, gebündelter Nervenfasern (Axone). Je nachdem, welche Aufgabe der Nerv erfüllt bzw. in welche Richtung er die Informationen weiterleitet, wird er als efferenter (motorischer), afferenter (sensorischer) oder gemischter Nerv bezeichnet. Efferente Nerven leiten elektrische Impulse vom Zentrum (Gehirn, Rückenmark) zur Peripherie, beispielweise zur Skelettmuskulatur. Afferente Nerven hingegen senden den Reiz von der Peripherie (z. B.

Informationsübertragung im Nervensystem

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. Erstaunlicherweise erfolgt die Arbeit des Nervensystems dabei immer nach demselben Prinzip: dem elektrischen Impuls. Dieser dient nicht nur der Reizwahrnehmung, sondern auch der Reizverarbeitung und Reizweiterleitung (z. B. motorische Befehle an die Muskeln).

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Um Signale übertragen zu können und die Organe zu verstärkter oder verminderter Aktivität anzuregen, sind chemische Botenstoffe notwendig: sogenannte Neurotransmitter. Die wichtigsten Transmitter bei der Kommunikation von Sympathikus, Parasympathikus und Organen sind Acetylcholin und Noradrenalin. Letzteres wirkt stimulierend und Acetylcholin überwiegend hemmend. Acetylcholin spielt bei der parasympathischen Signalübertragung die Hauptrolle. Es kommt zwar auch bei der Kommunikation in den sympathischen Ganglien zum Einsatz, für die Signalübertragung an die Organe setzen aber die meisten sympathischen Fasern Noradrenalin frei.

Aufbau des Nervensystems: Zentral und Peripher

Alle Teile des Nervensystems hängen zusammen. Dennoch unterscheidet man zum besseren Verständnis zwischen dem zentralen und peripheren Nervensystem. Innerhalb des Nervensystems werden aber nicht nur die Nervenfasern aufgrund spezieller Eigenschaften unterteilt. Auch das Nervensystem als Ganzes lässt sich in verschiedene Bereiche untergliedern: Wird anhand der Lage bzw. des Aufbaus differenziert, ist vom zentralen Nervensystem (ZNS) oder peripheren Nervensystem (PNS) die Rede. Sowohl peripheres und zentrales Nervensystem als auch das somatische und vegetative Nervensystem sind in ihrer Funktion miteinander gekoppelt.

Zentrales Nervensystem (ZNS)

Das zentrale Nervensystem besteht aus den Nerven in Gehirn und Rückenmark. Es liegt geschützt im Schädel und im Wirbelkanal der Wirbelsäule. Unser Gehirn und das Rückenmark bilden gemeinsam das zentrale Nervensystem, kurz ZNS. 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. Als Kontroll- und Schaltzentrale ist das zentrale Nervensystem für uns lebenswichtig, denn es steuert die bewusste Koordination der Bewegung (Motorik), vermittelt Nachrichten aus der Umwelt oder unserem Körperinneren und reguliert das Zusammenspiel aller Körpersysteme (Atmung, Hormonhaushalt, vegetatives und peripheres Nervensystem, innere Organe, Herz-Kreislauf-System, Muskulatur). Darüber hinaus ermöglicht uns das zentrale Nervensystem komplexe Funktionen wie Gedächtnis (Lernen, Erinnerung), Bewusstsein, Gefühle, Verstand und Vernunft.

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.

Peripheres Nervensystem (PNS)

Das periphere Nervensystem umfasst alle anderen Nervenbahnen im Körper. Als peripheres Nervensystem werden all jene Nerven zusammengefasst, die nicht zum ZNS gehören. Das periphere Nervensystem besteht aus neuronalen Komponenten, die sich aus dem ZNS fortsetzen. Rückenmark, die sich außerhalb des ZNS befinden.

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Die Hirnnerven verknüpfen unsere Sinnesorgane mit dem Gehirn und der Muskulatur im Kopf- und Rumpfbereich. 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. Die Spinalnerven sind ebenfalls gemischte Nerven. 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. Der vordere Ast z. B. Um sensorische Informationen zu übertragen und Körperfunktionen sowie Reaktionen zu koordinieren, arbeiten unser peripheres und zentrales Nervensystem als perfektes Team zusammen. Nicht immer wird dabei das Gehirn involviert. Bei Reflexen wie z. B.

Funktionelle Einteilung: Somatisch und Vegetativ

Eine weitere Unterscheidung beruht auf den Funktionen des Nervensystems. Innerhalb des Nervensystems werden aber nicht nur die Nervenfasern aufgrund spezieller Eigenschaften unterteilt. Auch das Nervensystem als Ganzes lässt sich in verschiedene Bereiche untergliedern: Erfolgt die Einordnung gemäß der Funktion, spricht die Neurobiologie vom somatischen (willkürlichen) Nervensystem und vom vegetativen (unwillkürlichen) Nervensystem. Sowohl peripheres und zentrales Nervensystem als auch das somatische und vegetative Nervensystem sind in ihrer Funktion miteinander gekoppelt.

Somatisches Nervensystem

Das willkürliche oder somatische Nervensystem lenkt Vorgänge im Körper, die wir bewusst über unseren Willen beeinflussen: Aktionen wie Greifen, Laufen, Sprechen oder das Lesen dieses Artikels. Das somatische (willkürliche) Nervensystem steuert die Motorik der Skelettmuskulatur und damit alle bewussten, willentlichen Körperreaktionen und Reflexe, die als Reaktion auf unsere Umwelt erfolgen. Wenn wir also im Sommer nach draußen gehen und realisieren, dass es uns zu hell ist, leiten die Sinneszellen der Augen die Information über sensorische Nervenfasern an das Gehirn weiter. Dort wird die Information dann zur Entscheidung umgewandelt, eine Sonnenbrille zu tragen - und der Befehl „Sonnenbrille aufsetzen“ wird über motorische Nervenfasern an die Hand weitergeleitet. Diesen Teil des peripheren Nervensystems können wir bewusst steuern. Er hilft uns immer dort, wo Bewegung notwendig ist, also zum Beispiel beim Laufen oder bei komplexen Bewegungsabläufen wie sie unserem Körper beim Sport abverlangt werden (zum Beispiel der Aufschlag beim Tennis oder auch Yoga-Übungen). Dabei kommt es immer zu einem Zusammenspiel von sensorischen und motorischen Nerven.

Vegetatives Nervensystem

Das unwillkürliche, auch autonome oder vegetative Nervensystem ist für Prozesse verantwortlich, die unabhängig von unserem Willen ablaufen. Es kontrolliert Organfunktionen, die wir nicht bewusst steuern, etwa von Leber oder Darm. Damit steuert es lebenswichtige Körperfunktionen wie Verdauung, Stoffwechsel, Herzschlag und Atmung. Zwischen Gehirn und peripherem Nervensystem werden Mitteilungen ausgetauscht. Das vegetative Nervensystem passt körperliche Funktionen entsprechend an - es löst beispielsweise bei voller Blase Harndrang aus, oder führt zur Bildung von Schweiß zur Abkühlung des Körpers bei Hitze. Im Gegensatz zum somatischen Nervensystem haben wir über das vegetative Nervensystem keinerlei Kontrolle. 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. Wenn sich beim Sport unser Puls erhöht und wir zu schwitzen beginnen, verdanken wir das der Arbeit des vegetativen Nervensystems. Darüber hinaus beeinflusst das vegetative Nervensystem auch einzelne Organe und Muskeln, darunter unsere Sexualorgane oder den inneren Augenmuskel, der u.a. Diese werden durch übergeordnete Schaltzentren im verlängerten Rückenmark und Hypothalamus reguliert.

Das vegetative Nervensystem lässt sich weiter einteilen in das sympathische Nervensystem (Sympathikus) und das parasympathische Nervensystem (Parasympathikus). Zum vegetativen Nervensystem zählt außerdem noch das enterische Nervensystem, das Nervensystem des Darms. Es besteht aus einem Nervengeflecht in der Darmwand und reguliert den Darm weitgehend unabhängig.

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Sympathikus und Parasympathikus: Das Zusammenspiel

Sympathikus und Parasympathikus werden oft als Gegenspieler bezeichnet. Einfach ausgedrückt: Das sympathische Nervensystem reguliert die Organfunktionen in Stresssituationen oder bei Aktivität und das parasympathische Nervensystem in Entspannungsphasen. Sympathikus und Parasympathikus werden oft als Gegenspieler bzw. Antagonisten bezeichnet. Dabei wirkt der Sympathikus erregend bzw. leistungssteigernd (ergotrop) auf die Organfunktionen und versetzt unseren gesamten Körper in eine „Stresssituation“, den sogenannten „fight-or-flight“ Modus. In der Folge weiten sich die Pupillen, der Herzschlag und die Atmung werden beschleunigt, Energie wird freigesetzt. Vorgänge, die für eine sofortige Aktivität nicht so wichtig sind (z. B. So ist unser Körper bereit, Höchstleistungen zu vollbringen. Reize, die den Sympathikus aktivieren (sogenannte Stressoren) können sowohl physischer (z. B. Lärm, Hitze) als auch psychischer Natur sein. Anatomisch hat der Sympathikus seinen Ursprung in den Nervenzellkörpern des Rückenmarks, deren Nervenfasern zwischen den Brust- und Lendenwirbeln aus dem Wirbelkanal austreten und sogenannte Ganglien (Ansammlungen von Nervenzellkörpern) bilden. Diese verbinden sich an beiden Seiten der Wirbelsäule zu einem perlschnurartigen sogenannten Grenzstrang aus, über den die Nervenfasersysteme in Verbindung stehen. Als „Gegenspieler“ des Sympathikus ist der Parasympathikus der Teil des vegetativen Nervensystems, der für die Ruhe -und Regenerationsphasen („rest-and-digest“) verantwortlich ist und das innere Gleichgewicht wiederherstellt. 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. Die Nerven des Parasympathikus haben ihren Ursprung im Hirnstamm und dem zum Kreuzbein gehörigen Bereich des Rückenmarks. Anders als im Sympathikus liegen die Ganglien des Parasympathikus aber nicht neben der Wirbelsäule, sondern dicht bei den versorgten Organen.

Wenn das autonome Nervensystem bestimmte Informationen über den Körperstatus und äußere Bedingungen erhalten hat, reagiert der sympathische Teil mit der Anregung von entsprechenden Körperprozessen - oder der parasympathische mit deren Hemmung: Der Sympathikus erhöht bei Gefahr Herzschlag und Atemtätigkeit und verbessert die Durchblutung - das steigert die körperliche Leistungsfähigkeit, die zur Flucht oder Verteidigung notwendig ist. Gleichzeitig hemmt der Sympathikus Vorgänge wie die Verdauung, die bei Gefahr nicht hilfreich sind. Wenn wir entspannt sind, verlangsamt der Parasympathikus den Herzschlag und beruhigt die Atmung.

Beim Zusammenspiel von Sympathikus und Parasympathikus geht es darum, dass immer diejenigen Körperfunktionen Vorrang erhalten, deren Aktivität in einer jeweiligen Situation am sinnvollsten ist. Die beiden Systeme wirken also nicht unbedingt entgegengesetzt, sondern können sich in manchen Funktionen ergänzen. Sie arbeiten zusammen, um den Körper im Gleichgewicht zu halten. Der Sympathikus übernimmt so lange die Führung, wie es nötig ist, um eine Stresssituation zu meistern. Dann schaltet sich das parasympathische Nervensystem ein und führt den Organismus in den „Normalbetrieb“ zurück.

Sympathische Nervenzellen befinden sich im Rückenmark im mittleren Bereich der Wirbelsäule und die parasympathischen im oberen und unteren Bereich. Von hier gehen Signale an die sogenannten Ganglien aus. Ganglien sind Anhäufungen von Nervenzellkörpern im peripheren Nervensystem. Die Ganglien sind außerdem über Axone mit den inneren Organen verbunden. Die meisten sympathischen Ganglien befinden sich in der Nähe des Rückenmarks. Viele von ihnen verbinden sich zu einem Ganglienstrang, der parallel zum Rückenmark verläuft. Die parasympathischen Nervenzellen werden hingegen erst kurz vor den Zielorganen über Ganglien zusammengeschaltet.

Das enterische Nervensystem

Das enterische Nervensystem ist der dritte Bereich des vegetativen Nervensystems, der als Geflecht von Nervenzellen den Verdauungstrakt durchzieht. 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. Forschungsarbeiten der letzten Jahre deuten darauf hin, dass die Zusammensetzung der Darmflora hier eine Rolle spielt.

Störungen des Nervensystems

Eine Störung des vegetativen Nervensystems gefährdet den ordnungsgemäßen Ablauf lebenswichtiger körperlicher Prozesse. Bei Schädigung der Nerven oder des Gehirns kann es daher zu Störungen des vegetativen Nervensystems kommen.

Ursachen für Störungen

In vielen Fällen lässt sich bei einer Störung des vegetativen Nervensystems keine konkrete Ursache ausmachen. Mögliche auslösende Krankheiten sind:

• Diabetes mellitus: Ein unbehandelter oder schlecht eingestellter Diabetes mellitus kann das Nervensystem schädigen. Ein Beispiel ist der Blutdruckabfall beim Aufstehen (orthostatische Hypotonie), wenn infolge eines Diabetes Nerven geschädigt sind, die normalerweise beim Stehen einen blutdrucksteigernden Reflex auslösen.
• Verletzungen vor allem in der Nähe des Rückenmarks, bei denen Verbindungen im Nervensystem beschädigt werden können
• Horner-Syndrom, eine Störung des Sympathikusanteils, der unter anderem die Augen nervlich anbindet
• Tumor des Nebennierenmarks (Phäochromozytom), wodurch zu viele Neurotransmitter freigesetzt werden, die zu einer kaum zu senkenden Erhöhung des Blutdrucks führen
• virale oder bakterielle Infektionen
• Multisystematrophie, eine Erkrankung, die viele Systeme betrifft, darunter auch das autonome Nervensystem
• genetisch bedingte oder erworbene Erkrankungen wie Amyloidose

Eine ausgewogene Ernährung unterstützt das Gleichgewicht der Aktivität von Sympathikus und Parasympathikus, übermäßiger Konsum von Alkohol kann Sympathikus und Parasympathikus beeinträchtigen.

Symptome und Behandlung

Eindeutige Krankheitszeichen bei Problemen mit dem vegetativen Nervensystem gibt es nicht. Liegt eine andere Erkrankung zugrunde, wird diese behandelt. Wenn keine Grunderkrankung ausgemacht werden kann oder diese nicht heilbar ist, konzentriert sich die Behandlung auf die Symptomlinderung, zum Beispiel die Blutdruckstabilisierung bei orthostatischer Hypotonie. Das vegetative Nervensystem kann willentlich nicht beeinflusst werden.

Die Entwicklung des Nervensystems

Die Entwicklung einzelner Bestandteile des Nervensystems beginnt beim Embryo bereits in der 3. Schwangerschaftswoche. Daher ist es besonders wichtig, dass Frauen mit Kinderwunsch am besten schon vor der Empfängnis mit allen wichtigen Nährstoffen versorgt sind, die für den Aufbau von Nervengewebe nötig sind (v. a.

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