Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das aus Abermilliarden von Nervenzellen, den Neuronen, besteht. Allein im Gehirn gibt es davon rund 100 Milliarden. 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 Kontaktpunkte zwischen Dendriten und Axonen sind die Synapsen. Das Nervensystem steuert körperliche Prozesse und überwacht den Status des Organismus. Außerdem nehmen wir mit dem Nervensystem die Umwelt wahr.
Aufbau des Nervensystems
Alle Teile des Nervensystems hängen zusammen. Dennoch unterscheidet man zum besseren Verständnis zwischen dem zentralen und peripheren Nervensystem. Das zentrale Nervensystem (ZNS) besteht aus den Nerven in Gehirn und Rückenmark. Es liegt geschützt im Schädel und im Wirbelkanal der Wirbelsäule. Das periphere Nervensystem umfasst alle anderen Nervenbahnen im Körper. Die Unterscheidung in zentral und peripher bezieht sich auf die Lage der Nerven im Körper.
Eine weitere Unterscheidung beruht auf den Funktionen des Nervensystems. 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 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.
Das Rückenmark: Schaltzentrale des Nervensystems
Wie kommunizieren Kopf und Körper miteinander? Wie gelangen Anweisungen vom Gehirn in den restlichen Teil des Körpers? Auf welchem Weg werden Empfindungen und Informationen aus Armen, Beinen oder Organen ins Gehirn übertragen, wo sie verarbeitet werden können? Der Austausch findet über viele verschiedene Nervenbahnen statt, die in einer Schaltzentrale aufeinandertreffen: dem Rückenmark.
Das Rückenmark gehört neben dem Gehirn zum zentralen Nervensystem (ZNS). Der fingerdicke zylindrische Strang aus Faserbündeln und Nervenzellen verläuft im Wirbelkanal vom Hals bis zum Steißbein zwischen den verschiedenen Wirbeln der Wirbelsäule. Beim Neugeborenen reicht das Rückenmark vom unteren Teil des Gehirns (Medulla oblongata) bis zu den untersten Nervenwurzeln, die den Wirbelkanal im Bereich des Kreuzbeins verlassen. Da das Rückenmarkgewebe zusammen mit dem Gewebe des Gehirns das empfindlichste des menschlichen Körpers ist, sorgen der Wirbelkanal und die Rückenmarkshäute dafür, dass es gut geschützt ist. Einen weiteren Schutz bietet außerdem eine Flüssigkeit, der sogenannte Liquor. Liquor ist die Flüssigkeit, die Gehirn und Rückenmark umgibt.
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Funktionen des Rückenmarks
Im Rückenmark treffen "ankommende Nervenbahnen" und "wegführende Nervenbahnen" zusammen. Sie sorgen über Nervensignale für den Informationsaustausch zwischen Gehirn auf der einen Seite und Skelettmuskulatur, Sinnesorganen und inneren Organen auf der anderen Seite. Die Rückenmarksnervenzellen (Spinalnerven) bestehen aus einer vorderen und hinteren Wurzel. In der hinteren Wurzel treten zum Gehirn führende (afferente) Nervenbahnen in Form von Wurzelfäden ins Rückenmark ein, in der vorderen Wurzel verlassen vom Gehirn wegführende (efferente) Nervenbahnen das Rückenmark. Obwohl das Rückenmark kürzer ist als die Wirbelsäule, treten die Wurzelfäden der Spinalnerven immer jeweils zwischen zwei nebeneinanderliegenden Wirbeln im sogenannten Zwischenwirbelloch aus dem Wirbelkanal aus oder in ihn hinein.
Das Rückenmark ist segmentiert:
- 8 zervikale Spinalnervenpaare aus dem Halsmark (von lat. cervix = Hals)
- 12 thorakale Nervenpaare aus dem Brustmark (von griech. thorax = Rumpf, Brustraum)
- 5 Lumbalnervenpaare aus dem Lendenmark (lat. lumbus = Lende)
- 5 Sakralnervenpaare aus dem Kreuzbeinmark (lat. os sacrum = Kreuzbein) und
- 1-2 Coccygealnervenpaare aus dem Steißbeinmark (lat.
Die absteigenden, sogenannten efferenten Nervenbahnen vermitteln Signale des Gehirns an die Muskeln des Skeletts und die Organe. In umgekehrter Richtung leiten aufsteigende (afferente) Nervenbahnen sensorische Informationen von Haut, Muskeln, Gelenken und Organen über das Rückenmark an das Gehirn weiter. Damit dient das Rückenmark als Verbindungsstelle zwischen den höher gelegenen Teilen des zentralen Nervensystems (verlängertes Mark und Gehirn) und dem peripheren Nervensystem. Das zentrale Nervensystem umfasst Großhirn, Kleinhirn und Rückenmark. Das periphere Nervensystem umfasst alle Nerven, die sich außerhalb von Rückenmark und Gehirn (peripher = vom Körperstamm entfernt, außen, am Rand liegend) befinden, zum Beispiel Nerven in Armen und Beinen. Im Kopf- und Halsbereich leiten Hirnnerven Reize an die dort befindlichen Muskeln weiter, im restlichen Körper sind dafür Spinalnerven zuständig. Die Spinalnerven sind mit dem Rückenmark verbunden, Hirnnerven haben eine Verbindung zum Gehirn.
Somatisches und vegetatives Nervensystem im Rückenmark
Im Rückenmark befinden sich Anteile des somatischen (animalen) und des vegetativen (autonomen) Nervensystems. Die Unterscheidung zwischen somatisch und vegetativ bezieht sich auf die Funktionen des Nervensystems, wohingegen die Unterscheidung zwischen zentral und peripher sich auf die Lage der Nerven im Körper bezieht.
Das somatische Nervensystem vermittelt zwischen Organismus und Umwelt. Es steuert die Bewegungen der Skelettmuskulatur und ist somit für die willkürlichen (bewusst gesteuerten) Funktionen und durch innere oder äußere Reize ausgelöste Reflexe des Organismus zuständig.
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Zum vegetativen Nervensystem gehören Nervenzellen, deren Funktionen der Mensch nicht willentlich beeinflussen kann. Das vegetative Nervensystem regelt lebenswichtige Funktionen (Vitalfunktionen) wie beispielsweise Atmung, Verdauung, Stoffwechsel und Wasserhaushalt und sichert das Zusammenspiel der einzelnen Körperteile. Neben der beeinflussbaren Steuerung der Muskulaturbewegungen entstehen im Rückenmark auch Reflexe. Ein Beispiel für eine solche unbewusste immer gleich bleibende Reaktion des Körpers auf Reize ist der Patellarsehnenreflex. Die Rückenmarkreflexe entstehen über den sogenannten Reflexbogen.
Aufbau des Rückenmarks im Detail
Im Mittelpunkt des Rückenmarks lässt sich eine graue Substanz in Form eines Schmetterlings erkennen. Hier finden sich die Nervenzellkörper. Die Vorwölbungen der grauen Substanz werden unterteilt in Vorderhorn (vordere Vorwölbungen) und Hinterhorn (hintere Vorwölbungen). Das Vorderhorn enthält vor allem motorische Nervenzellen, deren efferente Nervenfasern das Rückenmark über die vordere Wurzel verlassen. Im Hinterhorn befinden sich Zellen der Schaltneurone (Interneurone). In den Seitenhörnern im Brustbereich arbeiten motorische Nervenzellen des vegetativen Nervensystems. Die Zellkörper der afferenten Fasern liegen teilweise außerhalb des Rückenmarks. Dort gibt es Ansammlungen von Nervenzellkörpern, die eine Verdickung des Nervenstranges bilden. Diese Nervenknoten bezeichnet man an dieser Stelle als Spinalganglion.
In der Mitte der grauen Substanz verläuft der mit Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit (Liquor, Liquor cerebrospinalis) gefüllte Zentralkanal des Rückenmarks. Liquor ist eine klare Flüssigkeit, die als Schutz dient, indem sie Erschütterungen dämpft. Die Rückenmarksflüssigkeit befindet sich außerdem in einem Zwischenraum (Subarachnoidalraum), der von den Rückenmarkshäuten begrenzt wird und Gehirn und Rückenmark umschließt. Mittels eines einfachen Verfahrens (Lumbalpunktion) ist es für einen Mediziner möglich, Liquor zu entnehmen. Die Untersuchung der Flüssigkeit kann wichtige Hinweise über Vorgänge im Gehirn liefern. So kann sie zum Beispiel bei der Diagnose von Störungen innerhalb des ZNS (wie z.B.
Gehirn und Rückenmark sind nicht nur von Schädelknochen, Wirbelkanal und Liquor geschützt; zusätzlich umgeben bindegewebsartige Häute (Meningen) die empfindlichen Gewebe - sie dienen ebenfalls dem Schutz. Als Verlängerung der Hirnhäute umschließen die Rückenmarkshäute das Rückenmark und die Spinalnervenwurzeln im Wirbelkanal. Die harte Rückenmarkshaut ist am Übergang von Gehirn zum Rückenmark (Hinterhauptloch, Foramen magnum) und in den Zwischenwirbelkörpern befestigt - sie erstreckt sich bis zum zweiten Kreuzbeinwirbel. Die Spinngewebshaut liegt direkt auf der harten Rückenmarkshaut auf. Daran grenzt ein weiterer Zwischenraum (Subarachnoidalraum), in dem sich die Rückenmarksflüssigkeit befindet. An der anderen Seite begrenzt die weiche Rückenmarkshaut den Subarachnoidalraum.
Das Rückenmarkgewebe ist zusammen mit dem Gewebe des Gehirns das empfindlichste des menschlichen Körpers. Zahlreiche wichtige Nervenbahnen, die die Funktion von Muskeln und Organen steuern, verlaufen über das Rückenmark. So kann es zum Beispiel zu sogenannten schlaffen Lähmungen kommen, wenn ein peripherer Nerv auf seinem Weg zum Muskel durchtrennt wird. Auch wenn die Zellkörper der Vorderhörner zerstört werden - wie bei der Poliomyelitis (Kinderlähmung) durch das Poliovirus - kann eine schlaffe Lähmung auftreten. Weitere Schädigungen können durch Unfälle oder Erkrankungen (z.B. Tumoren) entstehen. Wenn durch starke Gewalteinwirkung - wie zum Beispiel bei einem Verkehrsunfall oder einem Sturz beim Sport - Knochen brechen oder sich Wirbelkörper verschieben, können das im Wirbelkanal verlaufende Rückenmark und die dort befindlichen Nervenbahnen Schaden nehmen. Welche Folgen bei einer Querschnittslähmung auftreten, hängt davon ab, wie stark und in welcher Höhe das Rückenmark beschädigt wurde.
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Das vegetative Nervensystem: Sympathikus und Parasympathikus
Das vegetative Nervensystem lässt sich weiter einteilen in das sympathische Nervensystem (Sympathikus) und das parasympathische Nervensystem (Parasympathikus). 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. 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.
Der Sympathikus stimuliert, der Parasympathikus beruhigt. 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.
Zusammenspiel von Sympathikus und Parasympathikus
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.
Über die Ganglien sind die Nervenzellen des Sympathikus und Parasympathikus jeweils untereinander sowie mit den einzelnen Organen vernetzt. 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.
Störungen des sympathischen oder parasympathischen Systems
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.
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.
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.
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