Das Nervensystem (NS) ist ein komplexes Netzwerk aus Nervenzellen (Neuronen), die miteinander in Verbindung stehen und sich gegenseitig beeinflussen. Es dient der Erzeugung elektrischer Erregung unter Aufnahme chemischer, mechanischer oder elektrischer Reize und der Umwandlung dieser Reize. In Form schwacher elektrischer Ströme können Neuronen diese Erregung über ihre langen Fortsätze an andere Zellen weiterleiten. Dabei kann eine Nervenzelle bis zu 10.000 oft sehr verschiedenartige Verknüpfungen mit anderen Nervenzellen eingehen. Die vielen Verästelungen im NS ermöglichen eine schnelle Informationsleitung und eine direkte Übertragung der Informationen an die entfernteren Zielorte. Das NS ist ein koordinierendes Organsystem und erfüllt folgende Aufgaben:

Die Wahrnehmung der unterschiedlichen Reizarten mithilfe von Sinneszellen (Rezeptoren).
Die Informationsverarbeitung und -speicherung auf allen Ebenen des Nervensystems.
Die Beantwortung der Informationen mit entsprechenden Verhaltensweisen bzw. die Steuerung der Funktionsweise innerer Organe.

Evolution des Nervensystems

Nervensysteme (NS) wirbelloser Tiere sind äußerst vielgestaltig. Nesseltiere und Stachelhäuter sind radiärsymmetrisch gebaut und zeigen dementsprechend ein radiärsymmetrisches NS. Der Süßwasserpolyp besitzt ein diffuses Nervennetz. Bei den Stachelhäutern ist ein zentraler Ring mit Radiärnerven in jedem Arm ausgebildet. Mit der Evolution fand eine fortschreitende Zentralisation der NS und eine Cephalisierung (Kopfbildung) statt. Bei den meisten bilateralsymmetrisch (zweiseitig gleich) gebauten Tieren ist auch ein bilateralsymmetrisches NS ausgebildet.

Mit der Entwicklung des zweiseitig (bilateral) gleichartigen (symmetrischen) Körperbaus und der damit zusammenhängenden Kopfausbildung (Cephalisation) fand eine fortschreitende Zentralisation des NS statt. Auch die gerichtete Fortbewegung spielt bei dieser Entwicklung eine wesentliche Rolle. Ein dementsprechend bilateralsymmetrisches NS besteht aus einem peripheren NS (PNS) und einem zentralen NS (ZNS). Das ZNS setzt sich aus dem Gehirn im Kopfteil und einem oder zwei von ihm ausgehenden Marksträngen zusammen. Markstränge sind Bündel von Nervenfasern, die längs am Körper verlaufen. Sie sind die Hauptleitungen für die Übertragung der elektrischen Impulse zwischen Gehirn und PNS. Ein Markstrang enthält Zellkörper, die sensorische Informationen aufnehmen und in Signale für die Erfolgsorgane umwandeln können. Aus Verdickungen dieser Markstränge im Kopfbereich entwickelte sich im Laufe der Evolution das Gehirn. Das periphere NS enthält Nerven, die Informationen vom ZNS zu den Endorganen leiten oder umgekehrt von den Sinnesorganen zum ZNS.

Nervensysteme verschiedener Tiergruppen

Hohltiere: Den einfachsten Typ eines NS findet man innerhalb der Hohltiere bei den Nesseltieren (Cnidarien). Sie besitzen ein diffuses (zerstreutes), netzartiges System von Nervenzellen, welches an der äußeren Zellschicht über den gesamten Körper verteilt ist. Die Informationsübertragung zwischen den Neuronen erfolgt an Synapsen - den Endstellen der langen Zellausläufer. Die Informationsleitung findet an diesen Synapsen solcher Nervennetze in beide Richtungen statt. Dadurch bedingt kann sich in so einem Netzwerk von jedem beliebigen Punkt aus Erregung gleichmäßig in alle Richtungen ausbreiten (Beispiel: Wird ein Süßwasserpolyp an einer beliebigen Körperstelle durch Licht, Wasserbewegung, Berührung etc. gereizt, so wird die Information im gesamten Nervennetz weitergeleitet und löst eine Antwortreaktion des gesamten Körpers aus.). Eine zentrale neuronale Verarbeitungsstelle existiert in diesem Nervennetz nicht, weshalb nur eine geringe oder keine zentrale Steuerung des Organismus möglich ist. Bei Quallen (Medusen) liegt bereits eine Konzentration von Nervenzellen in Form von Ringen im Schirmrand vor. Durch diese Nervenringe werden die Informationen zur Koordination des Körpers übertragen. Radial (strahlenförmig) von den Nervenringen weg führen Nervenstränge zu den Sinnesorganen und häufig kommt es an der Basis eines jeden Sinnesorgans zur Ganglionbildung.
Stachelhäuter: Seesterne (Asteroidea) gehören zu den Stachelhäutern, deren Nervensystem Ähnlichkeiten mit dem System der Quallen aufweist. Seesterne besitzen beispielsweise einen zentralen Nervenring um die Mundscheibe. Von diesem Ring ziehen radiäre Nervenstränge in die Arme. Seesterne besitzen ein radiärsymmetrisches NS.
Plattwürmer: Eine zunehmende Cephalisation findet man bei den Plattwürmern (Plathelminthes). Zu den Plattwürmern gehören Strudelwürmer, Saugwürmer und Bandwürmer. Das NS der niederen Strudelwürmer besteht aus einem diffusen Nervennetz ohne Stränge und Längsverdickungen, aber mit Verstärkungen im vorderen Körperende. Bei höheren Strudelwürmern kommt es zur Zentralisation des NS. Assoziations- und motorische Zellen vereinigen sich zu Längssträngen (Konnektiven), die durch Querstränge (Kommissuren) miteinander verbunden sind. Plattwürmer haben also bereits ein kleines Gehirn ausgebildet, von dem aus die Markstränge durch den Körper ziehen. Das PNS besteht aus einem Strickleiternetz. Das ZNS der Plattwürmer besteht aus dem kleinen Gehirn (Cerebralganglion) und insgesamt acht Marksträngen, welche längs durch den Körper ziehen. Die Markstränge sind quer durch Kommissuren miteinander verbunden. Das Gehirn am Kopfende versorgt vor allem die Lichtsinnesorgane (Augen) und ermöglicht so eine Hell-Dunkel-Unterscheidung und eine gerichtete Fortbewegung.
Schlauchwürmer: Typisch für Schlauchwürmer (Rund- und Fadenwürmer, Rädertiere u. a.) ist ein relativ niedriger Cephalisationsgrad: Im Bereich des Vorderendes besteht das NS lediglich aus einem Schlundring, über den die Nervenzellen zerstreut verteilt sind.
Ringelwürmer: Das NS der Ringelwürmer (Annelida) lässt sich schematisch aus dem der Plattwürmer herleiten. So gesehen erfolgte eine Verstärkung der beiden Bauchstränge und eine Reduktion der übrigen 6 Markstränge. Durch die Zusammenfassung der Nervenzellen in den einzelnen Segmentabschnitten der Ringelwürmer kommt es zur Ausbildung eines typischen Strickleiternervensystems. In diesem sind die pro Körpersegment zu Nervenknoten verschmolzenen 2 Bauchmarkganglien durch Kommissuren miteinander und durch Konnektive mit benachbarten Ganglien verbunden (Bauchmark). Das Gehirn befindet sich ebenfalls in der Kopfregion des Organismus. In jedem Körpersegment ist in der Regel ein Ganglienpaar ausgebildet. Den Ringelwürmern und allen Gliederfüßern fehlt ein diffuses Hautnervengeflecht.
Weichtiere: Zu den Weichtieren (Mollusken) gehören u. a. Schnecken, Muscheln und Tintenfische (Kopffüßer, Cephalopoda). Die Entwicklung der Nervensysteme in diesem Tierstamm reicht von sehr einfach (Polyplacophora) bis hoch entwickelt (Cephalopoda mit starker Cephalisation und hoch entwickelten Sinnesorganen). Viele Mollusken besitzen ein Zentralnervensystem aus paarigen Ganglien, welche in verschiedenen Körperteilen lokalisiert und durch Kommissuren oder Konnektive miteinander verbunden sind. Meist verlaufen vier Stränge durch den Organismus. Ursprünglich sind bei den Mollusken fünf Hauptganglienpaare vorhanden: Cerebralganglien, die v. a. Den höchsten Grad der Gehirnbildung in dieser Gruppe haben die Cephalopoden erreicht. Die sensorischen Zentren sind im Cerebralganglion lokalisiert. Die übrigen Ganglienpaare haben sich zu einem Unterschlundganglion zusammengeschlossen und enthalten die motorischen Zentren. Die Verbindungen zwischen den Ganglienpaaren sind zugunsten der Verschmelzung stark reduziert. Diese Organisation entspricht einem hoch entwickelten Gehirn und zeichnet sich zusätzlich durch Riesen-Axone aus. Am Kopf befinden sich leistungsfähige Augen mit Linsen, welche von innen durch Knorpelgewebe umschlossen und geschützt werden. Beispielsweise gehören Kraken zu den intelligentesten wirbellosen Tieren. Sie sind in der Lage, gezielt Gegenstände aus verschlossenen Gläsern mit Schraubverschluss herauszuholen. Damit gelten sie als intelligenter als z. B. Reptilien. Aufgrund ihrer Riesen-Nervenzellen und -bahnen sind Kopffüßer und auch Schnecken wichtige Untersuchungsmodelle für die neurobiologische Forschung. Zum Beispiel wurden grundlegende Erkenntnisse über den Mechanismus der Entstehung eines Aktionspotenzials (AP) an den Riesen-Axonen des Tintenfischs gewonnen. Besonders wichtig war die Aufklärung der Grundlagen der Nervenleitung an Riesen-Nervenfasern von Kalmaren. Schnecken werden häufig für Untersuchungen zur Regeneration von Neuronen, der Funktion von Neurotransmittern sowie der Erforschung der Mechanismen des Lernens und Gedächtnisses eingesetzt. So besitzt die marin lebende Schnecke Aplysia sehr große Neuronen, die sich experimentell leicht manipulieren lassen. Das gesamte NS dieser Schnecke besteht aus ca. 20 000 Neuronen.
Gliederfüßer: Das Zentralnervensystem der Gliederfüßer ähnelt in der Grundkonstruktion dem Bauchmark der Ringelwürmer. Jedoch sind entsprechend den hoch entwickelten Sinnesleistungen und dem komplexen Verhaltensrepertoire übergeordnete Strukturen stärker ausgebildet. D. h. außer dem Gehirn (Verschmelzung von Ganglien im Kopfbereich) sind häufig auch die Ganglien des Brustabschnitts und des Hinterleibs zu großen Nervenknoten verschmolzen. Das typische Strickleiternervensystemmuster „ein Segment - ein Ganglienpaar“ kommt dadurch bei adulten Tieren nur selten zur Ausprägung. Es ergibt sich eher das Schema einer unpaaren Kette. Das Nervensystem besteht aus einem Gehirn, den Schlundkonnektiven (Längssträngen) und den ventralen Strängen (Strickleiternervensystem). Bei vielen Insekten kommt es durch das Zusammenschließen vieler einzelner Nervenpunkte zu mehreren größeren Knoten zur Tendenz einer Dezentralisierung. Dies äußert sich in dem relativ unabhängigen und eigenständigen Agieren der Brustganglien und des Gehirns im Kopfbereich. Eine Erklärung dafür ist die Steuerung der am Bruststück befestigten vielfältigen Lokomotionsorgane (3 Bein- und 2 Flügelpaare). Des Weiteren sind die Lokomotionsorgane noch mit zahlreichen Sinnesorganen ausgestattet, die bei anderen Tieren der Kopfregion angehören. Somit erscheint eine separate Kontrolle dieser Körperregion sinnvoll.

Das Nervensystem der Wirbeltiere

Das NS der Wirbeltiere zeichnet sich durch die Verlagerung der nervösen Zentralorgane in das Körperinnere (Internation) und durch die Zentralisierung vieler Neuronengruppen zu einem Zentralorgan aus. Der Mensch besitzt wie alle Wirbeltiere ein Zentralnervensystem bestehend aus Gehirn und Rückenmark.

Gliederung des Nervensystems

Das Nervensystem durchzieht den ganzen Körper. Es lässt sich in drei Abschnitte gliedern:

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Zentralnervensystem (ZNS): Gehirn und Rückenmark.
Peripheres Nervensystem (PNS): Umfasst die Nerven, die vom Gehirn und Rückenmark ausgehen und das Nervengeflecht für die Haut und die Muskeln von Hals, Nacken, Rumpf und Gliedmaßen bilden.
Vegetatives Nervensystem (VNS): Umfasst die Nerven, die zu den inneren Organen und von ihnen weg führen.

Funktion der Nervenzellen

Die Nervenzelle ist der kleinste Baustein des Nervensystems. Sie besteht aus dem Nervenzellkörper mit Dendriten und dem Neuriten. Die Nervenzelle ist der kleinste Baustein des Nervensystems. Sie besteht aus dem Nervenzellkörper mit Dendriten und dem Neuriten. Das Zentralnervensystem (Gehirn und Rückenmark) verarbeitet die einlaufenden Erregungen, sodass wir unsere Umwelt wahrnehmen. Die Erregungen werden von Sinneszellen oder freien Nervenendigungen in der Haut aufgenommen und über Empfindungsnerven (sensible Nerven) zu den Nervenzentren Gehirn und Rückenmark geleitet. Dort werden sie auf die Bewegungsnerven (motorische Nerven) übertragen, die die entsprechenden Organe zur Reaktion anregen. Das vegetative Nervensystem umfasst die Nerven, die zu den inneren Organen und von ihnen weg führen. Sie steuern die Tätigkeit des Herzens, der Drüsen und der glatten Muskulatur in den inneren Organen. Das Nervensystem steuert die Lebensprozesse im Körper.

Bau und Funktionen der Nervenzelle

Nervenzellen sind die Bausteine von Gehirn und Rückenmark. Sie weisen einen besonderen Bau auf. Sie bestehen aus einem Nervenzellkörper und einem langen Nervenzellfortsatz, auch Nervenfaser oder Neurit genannt. Die Nervenfaser verbindet z. T. meterlang den Nervenzellkörper mit anderen Nervenzellen, Drüsenzellen oder Muskelfasern. Am Ende ist der Neurit vielfach verzweigt und besitzt kleine Verdickungen, die Endknöpfchen oder Synapsen. Die kurzen baum- oder strauchartig verzweigten Fortsätze am Nervenzellkörper werden Dendriten genannt. Sie stehen mit anderen Nervenzellen (über deren Synapsen) oder auch Sinneszellen in Verbindung. So sind die Nervenzellen durch ihren Bau für die Aufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung von Informationen (Nervenimpulsen, Erregungen) spezialisiert.

Wissenschaftler schätzen, dass die Gesamtlänge aller Nervenfasern eines Menschen etwa eine Milliarde Meter ist. Das wäre eine Leitung, die von der Erde bis zum Mond und wieder zurück reichen würde. Parallel verlaufende Nervenfasern mehrerer Nervenzellen sind von einer gemeinsamen Bindegewebshülle umgeben. Sie bilden Nervenfaserbündel. Mehrere Nervenfaserbündel mit gemeinsamer Bindegewebshülle bilden einen Nerv bzw. eine Nervenbahn. Jeder Neurit nimmt an den Synapsen Kontakt mit den Dendriten der darauf folgenden Zelle auf. Zwischen der Synapse und dem Dendriten der folgenden Zelle bleibt ein winziger Spalt.

Das Rückenmark der Wirbeltiere

Das Zentralnervensystem (ZNS) der Wirbeltiere besteht aus Gehirn und Rückenmark. Das menschliche Rückenmark ist ein ca. 40-50 cm langer Nervenstrang mit einem Durchmesser von ca. 0,5 cm. Das Rückenmark verläuft im Rückenmarkskanal der Wirbelsäule und vereinigt dort die Rückenmarksnerven (Spinalnerven), welche den Wirbelkanal in der Höhe des zugehörigen Wirbels verlassen. Es ist von innen nach außen von drei Rückenmarkshäuten umgeben. Der Querschnitt durch das Rückenmark zeigt außen die weiße Substanz und innen um den Zentralkanal eine graue Substanz in Form eines Schmetterlings. Das Rückenmark stellt einen Leitungs- und Reflexapparat zwischen Gehirn und peripherem Nervensystem dar. Es leitet Informationen in das und aus dem Gehirn.

Schutzreflexe und die Rolle des Rückenmarks

Wenn wir etwas in die Hand nehmen, was sehr heiß ist, lassen wir es nach einem Bruchteil von Sekunden wieder aus der Hand fallen. Verantwortlich für diesen schützenden Reflex sind viele Rezeptoren, die den Hitzereiz wahrnehmen, Gehirn oder Nervenzellen, welche die entscheidenden Befehle zum Loslassen an die Muskeln erteilen und schließlich das Rückenmark, welches die Verbindung zwischen Rezeptoren, Neuronen und Muskulatur darstellt, ohne die der Organismus auf nicht einen einzigen Reiz reagieren könnte. Die Schnelligkeit unserer Antwortreaktion auf den zu heißen Reiz lässt die Komplexität und Präzision der Arbeitsweise unseres Nervensystems erahnen. Wie genau laufen diese Reaktionen ab und welche Rolle spielt dabei das Rückenmark?

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Aufbau des Rückenmarks

Das Zentralnervensystem (ZNS) der Wirbeltiere besteht aus Gehirn und Rückenmark (Medulla spinalis), wobei das Rückenmark im Wesentlichen eine Art Leitungsapparat darstellt. Es verläuft gut geschützt im Rückenmarkskanal der Wirbelsäule und ist entsprechend den Wirbeln in Segmente eingeteilt. Insgesamt ist es jedoch kürzer als die Wirbelsäule. Es reicht vom 1. Hals- bis zum 2. Lendenwirbel. Die Rückenmarksnerven (Spinalnerven) verlassen den Wirbelkanal in der Höhe des zugehörigen Wirbels. Ihre Zellkörper werden in kurzer Entfernung in sogenannten Spinalganglien (Knoten) zusammengefasst. Am Hinterhauptsloch geht das Rückenmark in das verlängerte Mark (Medulla oblongata) über. Unten endet das Rückenmark mit einer kegelförmigen Spitze in der Höhe des zweiten Lendenwirbels. Die Form des Rückenmarks erinnert an einen vorn und hinten abgeplatteten zylindrischen Stab. Das Rückenmark ist ca. 40-50 cm lang und besitzt einen Durchmesser von ca. 0,5 cm. Die Rückenmarksnerven münden jeweils über den entsprechenden Rückenmarkssegmenten Hals (Cervix), Brust (Thorax), Lende (Lumbus), Kreuzbein (Sacrum) und Steißbein (Coccygeus) ins Rückenmark. Die Bezeichnung der Nerven erfolgt nach den lateinischen Bezeichnungen der Segmente in C 1 bis C 8, Th 1 bis Th 12, L 1 bis L 5, S 1 bis S 5 und Co 1. Die Spinalnerven erhalten und leiten ausschließlich Informationen für ihren zuständigen Körperabschnitt weiter. Beispielsweise sind die C 1-C 4-Nerven für die Atmung sowie Kopf- und Halsbewegungen zuständig. C 8 und Th 1-Nerven kontrollieren das Bewegen von Hand und Fingern.

Innerer Bau des Rückenmarks

In der Querschnittsansicht des Rückenmarks ist die aus Faserbündeln bestehende weiße Substanz (Substantia alba) als äußere Schicht gut zu erkennen. In ihr liegen die afferenten (aus dem Organismus oder den Spinalganglien kommenden und zum Gehirn ziehenden) und efferenten (vom Gehirn zum Rückenmark absteigenden) Nervenfasern. Die Neuriten der absteigenden Bahnen ziehen vom Gehirn zu den Muskeln und verlassen das Rückenmark auf der Vorderseite. Die aufsteigenden Bahnen, die von den Sinnesorganen zum Gehirn führen, treten auf der Rückseite in das Rückenmark ein. Die Zellkörper der sensiblen (afferenten) Nerven befinden sich in knotenförmigen Gebilden (Spinalganglien) außerhalb des Rückenmarks. Diese Spinalganglien liegen kurz vor dem Eintritt in das Rückenmark. Wichtige aufsteigende Axone sind zum Beispiel der Vorderseitenstrang (Thermorezeptoren für Temperatursinn und Schmerzrezeptoren), der Kleinhirnseitenstrang (Mechanorezeptoren der Haut, Muskeln und Gelenke) und der Hinterstrang (Mechanorezeptoren der Haut, Muskeln und Gelenke). Die Impulse aus dem Kleinhirnseitenstrang gelangen nicht ins Bewusstsein, d. h. es handelt sich hier um unbewusst geregelte Vorgänge der Muskulatur, wie z. B. Magen-Darm-Bewegungen oder Reflexe.

Im Inneren des Rückenmarks, von der weißen Substanz eingehüllt, liegt die graue Substanz (Substantia grisea). In der schmetterlingsförmig angeordneten grauen Substanz befinden sich eine Vielzahl von Nervenzellkörpern mit Dendriten, die marklosen Anfangsteile der Axone, die präsynaptischen Endigungen von Neuronen anderer Rückenmarksbereiche, Gliagewebe und Blutkapillaren. Hierbei handelt es sich um die eigentliche Schaltstelle des Rückenmarks. Die graue Substanz besitzt im Querschnitt die Form eines Schmetterlings. Die Vorwölbungen (Flügel der Schmetterlingsform) werden als Hörner bezeichnet. Räumlich gesehen sind es Zellsäulen, von denen jeweils zwei in Richtung Bauch bzw. Rücken zeigen. So werden zwei Vorderhörner (Cornua anteriora) und zwei Hinterhörner (Cornua posteriora) unterschieden. Die in die Hinterhörner eintretenden sensiblen (afferenten) und aus den Vorderhörnern austretenden motorischen (efferenten) Nervenfasern sind auf beiden Seiten zu Bündeln zusammengefasst, die sich jeweils als vordere bzw. hintere Wurzel zu Rückenmarksnerven (Spinalnerven) vereinigen. Der Spinalnerv enthält somit die afferenten Fasern der Hinterwurzel, die zum ZNS ziehen und die zur Peripherie ziehenden efferenten Fasern der Vorderwurzel. Ventral (bauchseitig) befinden sich die Zellkörper der Neurone für die Steuerung der Skelettmuskulatur, weiter dorsal (rückseitig) die Steuerneurone für die Eingeweidemuskulatur und Drüsen. Dieser innere Nervenstrang des Rückenmarks, bestehend aus weißer und grauer Substanz, ist zusätzlich von 3 Häuten umgeben. Ganz innen, anliegend an die weiße Substanz befindet sich die weiche Rückenmarkshaut (Pia mater spinalis), darauf folgend die Spinnwebhaut (Arachnoidea spinalis) und abschließend die harte Rückenmarkshaut (Dura mater spinalis). Zwischen den inneren beiden Häuten befindet sich ein mit Flüssigkeit gefüllter Hohlraum, welcher eine Dämpfungs- und Schutzfunktion inne hat.

Aufgaben des Rückenmarks

Das Rückenmark erfüllt zwei Hauptaufgaben: die Weiterleitung von Informationen in das und aus dem Gehirn und die Verarbeitung bestimmter Reize im Reflexbogen. Das Rückenmark stimmt die Muskelaktivität auf äußere Bedingungen ab. Dazu dienen Reflexe, die eine stereotype, immer gleich ablaufende Reaktion auf einen bestimmten Reiz zur Folge haben. Reflexe sind Antwortreaktionen, die nach dem Alles-oder-Nichts-Gesetz erfolgen und ohne Einschaltung des Großhirns (unbewusst) und in einer festgelegten Nervenschaltung (Reflexbogen) ablaufen. Hierbei wird der Nervenimpuls nicht an die Großhirnrinde weitergeleitet, sondern springt direkt im Rückenmark um in einen motorischen Impuls. Von Vorteil ist diese wesentlich schneller verlaufende Reaktion, wenn eine bewusste Steuerung des Vorgangs zu langsam verlaufen würde und den Organismus so notwendige Zeit, Gesundheit oder sogar das Leben kosten könnte. An der Bildung von Reflexbögen sind zahlreiche Nervenzellen (Neuronen) des Rückenmarks beteiligt, die nur kurze Strecken überbrücken. Unbedingte Reflexe bilden die Grundkoordinationen für komplexe Verhaltensmuster. Die Bedeutung der Reflexe besteht darin, Abweichungen von Sollwerten bei inneren und äußeren Faktoren (Störgröße) zu korrigieren. So sind zum Beispiel Schlucken, Husten oder die Lichtadaptation der Pupille Reflexe, die Störungen im Organismus beseitigen sollen.

Der Kniesehnenreflex

Der Knie(scheiben)sehnenreflex (Patellasehnenreflex) wird durch einen Schlag unter die Kniescheibe ausgelöst. Die Sehne des Oberschenkelmuskels wird eingedrückt. Der Quadrizeps-Muskel des Oberschenkels wird dadurch gedehnt. Die Dehnungsrezeptoren des Muskels (Muskelspindel) registrieren diese Dehnung. Über eine sensorische Nervenbahn läuft diese Information in Form von Aktionspotenzialen (AP) zum Rückenmark. Die sensorische Nervenbahn tritt über das Hinterhorn der grauen Substanz in das Rückenmark ein. Hier besteht eine synaptische Verbindung zu einer motorischen Nervenzelle (Motoneuron), die im Vorderhorn der grauen Substanz liegt. Ihr Neurit führt zu dem Muskel zurück, dessen Muskelspindel gereizt wurde. Ist das empfangende elektrische Signal stark genug, so wird das Motoneuron angeregt, selbst ein AP abzugeben. Dieses AP führt zur Kontraktion des Quadrizeps-Muskels (Effektor) und der Unterschenkel bewegt sich nach vorne. Die passive Dehnung des Muskels wird durch diese festgelegte Nervenschaltung (Reflexbogen) in eine Kontraktion des Muskels überführt. Diese gezeigte Reaktion bezeichnet man als Reflex. Diese Reaktion erfolgt ohne Einbeziehung des Gehirns ausschließlich im Rückenmark. Die Bedeutung des Dehnungsreflexes besteht darin, durch eine negative Rückkopplung eine vorgegebene Muskellänge konstant zu halten. Jeder Muskel (Agonist) im Körper besitzt einen Gegenspieler (Antagonisten). Durch den o. g. Knie(scheiben)sehnenreflex wird der Beuger des Unterschenkels gestreckt. Auch dieser Muskel hat einen Reflexbogen, der bei Reizung des Unterschenkelstreckers zur Reaktion des Beugers führt. Um eine gleichzeitige Kontraktion von Beuger und Strecker zu verhindern, ist zumindest ein weiteres Neuron darin involviert. Der Neurit des Dehnungsrezeptors verzweigt sich in der grauen Substanz und ist über eine Synapse mit einem hemmenden (inhibitorischen) Motoneuron verbunden. Sendet ein Motoneuron Aktionspotenziale an den Quadrizeps-Muskel, so wird gleichzeitig das hemmende Motoneuron aktiviert.

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