Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das es dem Körper ermöglicht, mit seiner Umgebung zu kommunizieren und vielfältige interne Mechanismen zu steuern. Es nimmt Sinnesreize auf, verarbeitet diese und löst Reaktionen aus, wie Muskelbewegungen oder Schmerzempfindungen. Wer beispielsweise eine heiße Herdplatte berührt, zieht reflexartig die Hand zurück, während die Nervenbahnen gleichzeitig ein Schmerzsignal an das Gehirn senden.
Aufbau und Funktion des Nervensystems
Das Nervensystem besteht aus vielen Milliarden Nervenzellen, den sogenannten Neuronen. Allein im Gehirn befinden sich etwa 100 Milliarden davon. Jede Nervenzelle besteht aus einem Zellkörper und verschiedenen Fortsätzen. Die kürzeren Fortsätze, die Dendriten, fungieren als Antennen, über die der Zellkörper Signale empfängt, beispielsweise von anderen Nervenzellen. Das Nervensystem umfasst alle Nervenzellen des menschlichen Körpers und dient dazu, elektrische Signale im ganzen Körper weiterzuleiten. Dadurch können wir Reize aus unserer Umwelt (z.B. Geräusche, Farben) wahrnehmen und entsprechend darauf reagieren.
Zentrale und periphere Nervensystem
Nach der Lage der Nervenbahnen im Körper wird zwischen einem zentralen und einem peripheren Nervensystem unterschieden. Das zentrale Nervensystem (ZNS) umfasst die Nervenbahnen in Gehirn und Rückenmark und ist sicher im Schädel und im Wirbelkanal der Wirbelsäule eingebettet. Das periphere Nervensystem (PNS) verbindet das ZNS mit den Organen, Muskeln und der Haut. Zum Beispiel leiten periphere Nervenzellen ein Signal, das durch das Hupen eines Autos ausgelöst wurde, an dein Gehirn (ZNS). Im Gehirn wird der Reiz dann verarbeitet, und andere periphere Nervenzellen leiten ein Signal von dort an die Beine.
Willkürliches und unwillkürliches Nervensystem
Das Nervensystem kann auch danach eingeteilt werden, ob Vorgänge bewusst oder unbewusst gesteuert werden. Das willkürliche Nervensystem, auch somatisches Nervensystem genannt, steuert alle Vorgänge, die einem bewusst sind und die man willentlich beeinflussen kann. Dies sind beispielsweise gezielte Bewegungen von Gesichtsmuskeln, Armen, Beinen und Rumpf. Das somatische Nervensystem ermöglicht, dass man seine Umwelt bewusst wahrnimmt.
Das vegetative Nervensystem (VNS), auch autonomes Nervensystem genannt, reguliert die Abläufe im Körper, die man nicht willentlich 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. Das (VNS) reguliert alle Vorgänge, die im Körper unbewusst ablaufen.
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Sowohl das zentrale als auch das periphere Nervensystem enthalten willkürliche und unwillkürliche Anteile.
Sympathikus, Parasympathikus und enterisches Nervensystem
Das vegetative Nervensystem besteht aus drei Teilen:
- Sympathisches Nervensystem
- Parasympathisches Nervensystem
- Eingeweide-Nervensystem (enterisches Nervensystem)
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 Sympathikus übernimmt die Regulation der Organfunktionen in Stresssituationen, während der Parasympathikus in Ruhe die Kontrolle hat.
Der Parasympathikus kümmert sich um die Körperfunktionen in Ruhe: Er aktiviert die Verdauung, kurbelt verschiedene Stoffwechselvorgänge an und sorgt für Entspannung.
Nervenzellen: Die Bausteine des Nervensystems
Wenn man sich das Nervensystem genauer ansieht, erkennt man, dass es aus vielen einzelnen Nervenzellen aufgebaut ist. Nervenzellen, auch Neuronen genannt, sind also die Bausteine des Nervensystems. Sie ermöglichen die Aufnahme von elektrischen Signalen.
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Funktion der Nervenzellen
Die Reizwahrnehmung und Erregungsleitung funktionieren wie folgt: Sinneszellen nehmen Reize wahr. Die Reize werden dann in Form von Erregungen (elektrischen Signalen) durch Nervenzellen an weitere Nervenzellen in Gehirn und Rückenmark übermittelt.
Aktionspotential und Synapsen
Jede Nervenzelle hat ein Ruhepotential. Es entsteht durch unterschiedliche Konzentrationen elektrisch geladener Teilchen (Ionen) inner- und außerhalb der Zelle. Nachdem in einer Nervenzelle ein Aktionspotential entstanden ist, kann sie nicht direkt das nächste Signal weiterleiten. Die elektrischen Signale müssen aber nicht nur innerhalb einer Nervenzelle weitergeleitet werden, sondern auch auf die nächste Zelle übertragen werden. An allen Synapsen wird das ankommende elektrische Signal in ein chemisches Signal umgewandelt. Die Transmitter reizen dann eine zweite Zelle und lösen in ihr ein neues elektrisches Signal aus. Es gibt allerdings auch bestimmte Stoffe, die die Erregungsübertragung an den Synapsen negativ beeinflussen.
Das Gehirn: Zentrum des Nervensystems
Das Gehirn ist das Zentrum unseres Nervensystems und setzt sich aus Nervenzellen - sogenannten Neuronen - zusammen, die wie komplexe kleine Computer sind und Funktionsgruppen bilden. Diese Funktionsgruppen sind daran beteiligt, wie Entscheidungen getroffen werden oder eben Sinneswahrnehmungen verarbeitet werden. Zudem gibt es Bereiche im Gehirn, die sich auf die Produktion und Verarbeitung von Sprache spezialisiert haben. Weitere koordinieren die unterschiedlichen Informationsströme und steuern die Kommunikation zwischen den verschiedenen Bereichen unseres Gehirns.
Komplexität des Gehirns
Das Gehirn wird oft als das komplexeste Organ im menschlichen Körper bezeichnet, das unsere Fähigkeit zu denken, zu fühlen, zu lernen und zu handeln steuert. Es besteht aus rund 100 Milliarden Neuronen und 100 Billiarden Nervenzellverbindungen, sogenannten Synapsen. Es übernimmt die Koordination von grundlegenden, lebenswichtigen Körperfunktionen wie Atmung, Herzschlag und Stoffwechsel, ermöglicht aber auch faszinierende höhere kognitive Prozesse darunter Wahrnehmung, Erinnern, Lernen, Emotionen, Sprache und vieles mehr.
Funktionsweise des Gehirns
Um zu verstehen, wie das Gehirn funktioniert, muss man drei Dinge wissen:
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- Wie arbeiten Neuronen?
- Wie kommunizieren Neuronen miteinander in neuronalen Funktionsgruppen und Schaltkreisen?
- Wie bilden neuronale Schaltkreise im Gehirn einzelne Funktionsbereiche, und was ist ihre Aufgabe?
Die innere und äußere Welt wahrnehmen: Unsere Sinne
Das Nervensystem ermöglicht es uns, die innere und äußere Welt wahrzunehmen. Die verschiedenen Sinne spielen dabei eine entscheidende Rolle.
Visuelles System
Das visuelle System beginnt mit den Fotorezeptoren und verfolgt das visuelle Signal durch verschiedene Hirnareale, die optische Reize verarbeiten.
Akustisches System
Das akustische System ermöglicht es uns, Geräusche wahrzunehmen und zu verarbeiten.
Geruchs- und Geschmackssinn
Der Geruchs- und Geschmackssinn ermöglichen es uns, Düfte und Aromen wahrzunehmen und zu unterscheiden.
Haut als Sinnesorgan
Die Haut als Sinnesorgan enthält Sinnesrezeptoren, die verschiedene Reize wie Berührung, Temperatur und Schmerz wahrnehmen und an das Gehirn weiterleiten.
Immer in Bewegung bleiben: Das motorische Nervensystem
Die Entstehung und Steuerung von Bewegungen ist ein wichtiger Aspekt des Nervensystems. Das motorische Nervensystem ist hierarchisch aufgebaut. Es beginnt am Muskel und an der motorischen Nervenzelle und reicht über Rückenmarksreflexe und neuronale Schaltkreise bis hin zu den Bereichen der Hirnrinde, in der Bewegungen gesteuert werden. Auch die frontale und präfrontale Region der Hirnrinde, die zur Planung und Ausführung von Bewegungen wichtig ist, gehört dazu. Das Rückenmark steht mit dem Hirnstamm und den übergeordneten Regionen in Verbindung. Die Hirnrinde ist für die Planung und Steuerung von Bewegungen zuständig.
Höhere kognitive Funktionen: Intelligenz, soziale Kognition und Bewusstsein
Das Nervensystem ermöglicht uns auch höhere kognitive Funktionen wie Intelligenz, exekutive Funktionen und Entscheidungsfindung, soziale Kognition, Lernen und Gedächtnis und Bewusstsein.
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