Anatomie des Nervensystems: Struktur, Funktion und Zusammenspiel

Das Nervensystem ist ein hochkomplexes Netzwerk, das sich durch den ganzen Körper erstreckt und jede unserer Bewegungen, von einem unbewussten Augenzwinkern bis zum Steuern eines Autos, ermöglicht. Es nimmt ständig Informationen auf und leitet Befehle weiter, sodass Muskeln und Organe in Aktion treten können. Im Gegensatz zu Blut- oder Lymphsystem bilden die Nerven kein einheitliches System, sondern vielmehr verschiedene, in Verbindung stehende Systeme.

Gliederung des Nervensystems

Das Nervensystem des Menschen wird in das zentrale und das periphere Nervensystem unterteilt. Darüber hinaus fungieren das sympathische, parasympathische und enterische Nervensystem als Teile des autonomen Nervensystems.

Zentrales Nervensystem (ZNS)

Das übergeordnete Kontrollzentrum, bestehend aus Gehirn und Rückenmark, bildet das zentrale Nervensystem (ZNS). Höhere Funktionen wie Gedächtnisleistungen, Vergleiche und Entschlüsse werden im Gehirn vollzogen. Das Gehirn selbst wird orientierungsweise in fünf größere Abschnitte unterteilt:

• Großhirn
• Zwischenhirn
• Mittelhirn
• Kleinhirn
• Nachhirn

Das Gehirn ist von drei Hautschichten umgeben. 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 vier Hohlräume (Hirnkammern), die mit Gehirnflüssigkeit gefüllt sind.

Das Großhirn nimmt 80 % der Hirnmasse ein und 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, die auch als graue Substanz bezeichnet wird. Unterhalb der Großhirnrinde befindet sich die weiße Substanz.

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Peripheres Nervensystem (PNS)

Die peripheren Nerven bilden ein weitverzweigtes Netzwerk, dessen Fasern ins Rückenmark hinein- und hinausführen. Das periphere Nervensystem besteht aus neuronalen Komponenten, die sich aus dem ZNS fortsetzen und sich außerhalb des ZNS befinden.

Hirnnerven

Zu den Hirnnerven, die jeweils paarig angelegt sind, zählen u.a. der Riechnerv (N. olfactorius), der Sehnerv (N. opticus), die Augenmuskelnerven (N. occulomotorius, N. trochlearis und N. abducens), der Gesichtsnerv (N. Trigeminus), der Nerv für die mimische Muskulatur (N. facialis) und der Hör- und Gleichgewichtsnerv (N. vestibulocochlearis). Die Hirnnerven sind 12 Paare von peripheren Nerven, deren Nervenzellleiber/Nervenzellen im Stammhirn liegen. Ihr Ursprung liegt also im zentralen Nervensystem, nach ihrem Austritt durch die Schädelbasis und durch ihren weiteren peripheren Verlauf zählen sie allerdings zum peripheren Nervensystem.

Rumpfnerven

Auch die Rumpfnerven gehören dem peripheren Nervensystem an. Jeder der zwölf paarig angelegten Nerven entspringt als Spinalnerv aus dem Rückenmark und verzweigt sich nach ca. 2-3cm in einen vorderen und einen hinteren Ast, um jeweils die Rumpfvorder- und Rückseite zu versorgen. Jeder Nerv kann einem bestimmten Wirbelsäulenabschnitt zugeordnet werden und versorgt klar definierte Abschnitte der Bauch- und Rückenwand (Haut und Muskulatur) und der inneren Organe.

Autonomes Nervensystem (ANS)

Für jene Körperfunktionen, die nicht der bewussten Steuerung unterliegen, ist das autonome Nervensystem verantwortlich. Eingeweide, Blutgefäße und Drüsen werden vom autonomen Teil des Nervensystems innerviert. Das autonome Nervensystem (ANS) überwacht und steuert die Funktionen der inneren Organe. Es gliedert sich wiederum in zwei Teile:

• Sympathikus: Der Sympathikus wird wirksam, wenn es zu gesteigerter körperlicher Aktivität kommt, um mit Stress und Notsituationen fertig zu werden. Er bewirkt den Anstieg der Herzfrequenz und des Blutdrucks.
• Parasympathikus: Der Parasympathikus blendet Aktivitäten aus, seine Nerven neigen dazu für Entspannung zu sorgen. Er senkt die Herzfrequenz und regt in Phasen der körperlichen Ruhe die Verdauung an.

Sympathikus und Parasympathikus kontrollieren sich gegenseitig. So wird die Arbeit der Organsysteme des Körpers ausgewogen reguliert.

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Neuronen: Die Bausteine des Nervensystems

Jeder einzelne Nerv besteht aus Bündeln von Nervenzellen (Neuronen). Eine Nervenzelle besteht, wie jede andere Zelle des Körpers, aus einer Zellmembran, die einen Kern und Zellflüssigkeit (Zytoplasma) umschließt. Das Nervensystem bedient sich schwacher elektrischer Reize, die über die Nervenzellen und ihre Fortsätze (Dendriten und Axone) weitergeleitet werden. Reize, in Form von elektrischen Impulsen, werden in Bruchteilen von Sekunden mit hoher Geschwindigkeit (bis zu 400 km/Stunde) weitergeleitet.

Struktur eines Neurons

• Zellkörper (Soma): Vom Zellkörper einer Nervenzelle gehen in der Regel verschiedene Fortsätze aus.
• Dendriten: Rund um die Nervenzelle herum münden Zellfortsätze in die Nervenzelle. Sie dienen als Eintrittspforten für elektrische Reize. Die Dendriten sind vergleichbar mit Empfangsantennen - sie nehmen elektrische Signale von Nachbarzellen auf.
• Axon: Jedes Neuron besitzt allerdings nur einen Zellfortsatz (Axon), der Informationen von der Zelle wegleitet. Das Axon dient als Ausgang für elektrische Reize und kann sich wiederum bis zu 150 Mal verzweigen, um mit anderen Nervenzellen in Kontakt zu treten. Das Axon kann über einen Meter lang sein.
• Myelinscheide: 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 Erregungsleitung wird dadurch deutlich beschleunigt, sie liegt bei etwa 100 Metern pro Sekunde - im Vergleich zu 10 Metern pro Sekunde bei Nervenzellen ohne Myelinschicht.

Synapsen: Die Schaltstellen

Die Übertragung der Reize von einer auf die andere Nervenzelle geschieht mit Hilfe chemischer Botenstoffe an den sog. Synapsen. Dies sind kleine knotige Verdickungen am Ende der Axone. Sobald ein elektrisches Nervensignal die Synapse erreicht hat, wird aus kleinen Depotbläschen eine chemische Substanz (Neurotransmitter) freigesetzt, die sich rasch über den Zwischenraum zwischen den beiden Zellen (Synapsenspalt) verteilt und an den Dendriten der nächsten Zelle ein erneutes elektrisches Signal erzeugt.

Synapsen haben wichtige Kontroll- und Filterfunktionen über die Impulsverteilung in unserem Nervensystem. Sie erlauben den Erregungsfluss in nur eine Richtung. Außerdem werden schwache Reize, die eine bestimmte Impulsstärke unterschreiten, gar nicht erst weitergeleitet. Mit Hilfe dieser Kontrollfunktionen kann das Nervensystem schnell und präzise funktionieren.

Funktion des Nervensystems

Das Nervensystem nimmt Sinnesreize auf, verarbeitet sie und löst Reaktionen wie Muskelbewegungen oder Schmerzempfindungen aus. Wird ein Tastkörperchen oder ein Temperaturfühler am Finger, eine Sinneszelle an Augen, Ohren, Nasen oder Zunge durch Reize aus der Umwelt erregt, so pflanzt sich der Reiz in Form einer elektrischen Erregung auf Zellfortsätze der Nervenzellen (Dendriten) fort.

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. 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.

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Erkrankungen des Nervensystems

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.

Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine sporadisch auftretende oder vererbte neurodegenerative Erkrankung der ersten und zweiten Motoneurone.

Läsionen des ersten oder zweiten Motoneurons können zu einer Vielzahl von Defiziten führen, darunter Lähmung oder Parese, Muskelatrophie, Areflexie und Fibrillationen.

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