Ein Reflex ist eine unwillkürliche und stereotypische Reaktion eines Organs, wie beispielsweise eines Muskels, auf einen spezifischen Reiz. Diese Reaktion wird stets über das zentrale Nervensystem (ZNS) vermittelt und dient der Stabilisierung eines Zustands oder Vorgangs im Körper. Spinale Reflexe ermöglichen schnelle Antworten auf Reize, ohne dass das Gehirn aktiv beteiligt ist. Diese Reflexbögen reichen weit in die Evolution zurück, als Lebewesen zwar ein Nervensystem, aber noch kein Gehirn besaßen.
Grundlagen spinaler Reflexe
Bis ein Sinnreiz das Gehirn erreicht, dort verarbeitet wird und eine Bewegungsantwort ausgelöst wird, vergehen einige Zehntelsekunden. Für schnelle Reaktionen stellt das Rückenmark die spinalen Reflexe bereit, die ohne Beteiligung des Gehirns funktionieren. Die spinalen parasympathischen und sympathischen Systeme unterliegen hemmenden und erregenden Einflüssen von Hirnstamm und Hypothalamus. Dort werden die spinalen Systeme zu Funktionskomplexen höherer Ordnung organisiert.
Reflexbogen: Die neuronale Grundlage
Ein Reflexbogen beschreibt die neuronale Verbindung zwischen einem Rezeptor (Sinneszelle) und einem Effektor (z. B. Muskel), über die Reaktionen ohne bewusste Steuerung ablaufen.
Schritte des Reflexbogens:
- Reizaufnahme: Ein Rezeptor nimmt den Reiz wahr (z. B. Schmerz, Hitze).
- Reizumwandlung: Der Reiz wird in ein elektrisches Signal umgewandelt.
- Erregungsleitung (afferent): Sensorische Nervenfasern leiten das Signal zum Rückenmark.
- Erregungsverarbeitung: Umschaltung im Reflexzentrum des Rückenmarks (monosynaptisch oder polysynaptisch).
- Erregungsleitung (efferent): Motorische Nervenfasern leiten das Signal zum Effektor.
- Reaktion: Der Muskel führt eine schnelle Bewegung aus (z. B. Hand zurückziehen).
- Regulation: Die Renshaw-Hemmung begrenzt die Erregungsdauer, um eine übermäßige Muskelaktivierung zu verhindern.
Arten von Reflexen
Je nach Funktion und Verschaltung unterscheidet man verschiedene Arten von Reflexen, die spezifische Aufgaben im Körper übernehmen. Angeborene Reaktionen auf bestimmte Reize werden auch als unbedingte Reflexe bezeichnet. Sie sind bereits bei der Geburt vorhanden oder entwickeln sich im Laufe der frühen Kindheit.
Eigenreflexe:
- Definition: Monosynaptischer Reflex: Sensor und Effektor befinden sich im gleichen Organ.
- Beispiel: Muskeldehnungsreflex (z. B. Bizepssehnenreflex, Patellarsehnenreflex, Achillessehnenreflex).
- Ziel: Erhaltung der Muskelspannung und Schutz vor Überdehnung.
- Sensor: Muskelspindel.
- Adäquater Reiz: Dehnung des Muskels.
- Ablauf: Dehnung aktiviert die Muskelspindel. Das afferente Neuron leitet das Signal weiter. Direkte Umschaltung auf ein α-Motoneuron im Rückenmark. Aktivierung des α-Motoneurons. Muskelkontraktion als Reflexantwort.
- Beendigung des Reflexes: Entdehnung der Muskelspindel. Aktivierung von Renshaw-Zellen (Hemmung über Rückkopplung). Aktivierung der Golgi-Sehnenorgane zur Regulierung der Muskelspannung.
Fremdreflexe:
- Definition: Polysynaptischer Reflex: Sensor und Effektor liegen in verschiedenen Organen, die Verschaltung erfolgt über mehrere Rückenmarkssegmente.
- Beispiel: Rückziehreflex des Beines, Analreflex, Bauchhautreflex, Kremasterreflex.
- Ziel: Schutzreaktion - z. B. Wegziehen des Fußes nach schmerzhafter Reizung, um weitere Verletzungen zu vermeiden.
- Sensor: Nozizeptoren (Schmerzrezeptoren).
- Adäquater Reiz: Mechanische Gewebsverletzung.
- Ablauf: Nozizeptoren der Haut werden gereizt. Das Signal wird an das Rückenmark weitergeleitet. Interneurone im Rückenmark verarbeiten die Erregung. Interneurone aktivieren verschiedene Motoneurone: Ipsilaterale α-Motoneurone → Kniebeuger kontrahieren (Flexorreflex); Kontralaterale α-Motoneurone → Kniestrecker kontrahieren (Extensorreflex zur Stabilisierung). Weitere Neurone werden aktiviert oder gehemmt (z. B. Gegenspielermuskeln).
- Beendigung des Reflexes: Beseitigung der Ursache (z. B. Entfernung des Schmerzreizes).
Viszerale Reflexe
Viszerale Reflexe steuern die unbewussten Reaktionen der inneren Organe auf bestimmte Reize. Ein Beispiel ist der Blasenentleerungsreflex, ein viszero-viszeraler Reflex. Dabei erfassen Dehnungsrezeptoren in der Blasenwand die zunehmende Füllung mit Urin. Die Erregung wird über afferente Nervenfasern ans Rückenmark geleitet, wo der Reflex ausgelöst wird. Dies führt zur Kontraktion des M. detrusor vesicae (Blasenmuskulatur) und zur Erschlaffung des M. sphincter vesicae (Schließmuskel), sodass die Blase entleert wird.
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Gemischte Reflexe
Gemischte Reflexe entstehen durch das Zusammenspiel von somatischen und viszeralen Nerven. Ein bekanntes Beispiel ist der viszero-kutane Reflex, auch bekannt als Head’sche Zonen. Hierbei führt eine Reizung der Nozizeptoren eines Organs zur Aktivierung viszerosensibler Afferenzen, die über das Rückenmark Signale an den Kortex senden. Das Gehirn kann den Schmerz jedoch nicht exakt lokalisieren und ordnet ihn einem entsprechenden Hautgebiet (Dermatom) zu. Ein weiteres Beispiel ist der viszero-muskuläre Reflex, der sich in Form der Abwehrspannung bei akutem Abdomen äußert. Auch der kuti-viszerale Reflex, bei dem äußere Wärme (z. B.
Frühkindliche Reflexe
Frühkindliche Reflexe sind angeborene Reaktionen, die bei Neugeborenen eine wichtige Rolle spielen, sich jedoch im Laufe der Entwicklung zurückbilden. Typische Beispiele sind der Greifreflex, bei dem Druck auf die Handinnenfläche das reflexartige Greifen auslöst, sowie der Suchreflex. Letzterer sorgt dafür, dass das Baby bei Berührung des Mundwinkels den Kopf dreht und den Mund öffnet, um die Brust oder Flasche zu finden.
Erworbene Reflexe
Erworbene Reflexe sind nicht angeboren, sondern entstehen durch Lernen oder Konditionierung. Ein klassisches Beispiel ist der Pawlowsche Hund, bei dem ein Hund darauf konditioniert wurde, auf einen neutralen Reiz (z. B.
Die vegetative Funktion spinaler Reflexe
Viele Typen von vegetativen Neuronen sind unter Ruhebedingungen spontan aktiv (z.B. Vasokonstriktorneurone, Kardiomotoneurone, Sudomotorneurone, motilitätsregulierende Neurone zu den Eingeweiden). Andere werden nur unter speziellen Bedingungen aktiviert. Die Spontanakaktivität ist wichtig für die Regulation der Durchblutung von Organen, des peripheren Widerstandes und des Herzminutenvolumens. Die spinale vegetative Reflexmotorik ist in die supraspinal organisierten vegetativen Regulationen integriert.
Einfluss von Hirnstamm und Hypothalamus
Die spinalen parasympathischen und sympathischen Systeme unterliegen hemmenden und erregenden Einflüssen von Hirnstamm und Hypothalamus. Dort werden die spinalen Systeme zu Funktionskomplexen höherer Ordnung organisiert.
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Spinale Automatismen bei Querschnittslähmung
Bei vollständiger und auch bei partieller Querschnittslähmung des Rückenmarks werden Querverbindungen zwischen sensiblen oder autonomen und motorischen Bahnen beider Seiten aktiviert. Exterozeptive Stimuli, z.B. Berührungen, Lagewechsel der Gliedmaßen, aber auch enterozeptive Reize (Blasenfüllung) unterhalb der Läsion lösen über diese Verbindungen Beugesynergien oder gekreuzte Beuge- und Strecksynergien, manchmal auch anatomische Laufbewegungen der Beine aus. Diese spinalen Automatismen werden leicht mit Willkürbewegungen verwechselt. Tatsächlich entstehen sie rein reflektorisch.
Spinale Reflexe und Hirntod
Auch nach Eintreten des Hirntodes können spontan oder als Reaktion auf äußere Reize noch Bewegungen der Extremitäten und des Rumpfes auftreten. Diese Phänomene haben nicht nur bei Angehörigen, beim ärztlichen und Pflegepersonal, sondern auch in den öffentlichen Medien immer wieder zu starken Verunsicherungen geführt. Die beobachteten Phänomene finden ihre Erklärung in einem Wegfall hemmender Einflüsse des Gehirns auf das Rückenmark im Hirntod. Dies führt zu einer 'Enthemmung' spinaler Reflexschablonen, wie sie auch - nach einem vorübergehenden Schockzustand mit Areflexie - bei einer Querschnittslähmung beobachtet wird. Es spricht nicht gegen den Hirntod, sondern ist geradezu für diesen typisch, wenn die Muskeleigenreflexe normal und sogar gesteigert auslösbar sind. Zu entsprechenden Reaktionen kann es auch nach Abstellen des Beatmungsgerätes kommen. So befremdlich und vielleicht erschreckend derartige Phänomene auch für Außenstehende sein mögen, sie entstehen zweifelsfrei außerhalb des Gehirns und damit jeglichen Bewusstseins auf der Ebene von Rückenmark, Nerven und Muskulatur.
Klinische Bedeutung spinaler Reflexe
Reflexe sind ein wichtiger diagnostischer Bestandteil der neurologischen Untersuchung. Die Reflexprüfung erfolgt mit speziellen Instrumenten, darunter ein Reflexhammer (z. B. zur Testung des Patellarsehnenreflexes), Nadel, Pinsel oder Wattestäbchen (z. B.
Areflexie und Hyperreflexie
Das Fehlen von Reflexen, auch Areflexie genannt, kann ein Hinweis auf eine Schädigung des peripheren Nervensystems sein. Dies tritt beispielsweise bei Polyneuropathien, Rückenmarksverletzungen oder Erkrankungen wie dem Guillain-Barré-Syndrom auf. Da Reflexe direkte Verbindungen zwischen Nerven und Muskeln widerspiegeln, kann ihr Ausbleiben auf eine Unterbrechung der Signalweiterleitung hinweisen. Eine Hyperreflexie bedeutet, dass Reflexe übermäßig stark ausfallen, was oft auf eine Schädigung des zentralen Nervensystems hinweist. Dies kann bei Schädigungen des Rückenmarks oder des Gehirns, z. B. durch einen Schlaganfall oder Multiple Sklerose, auftreten. Charakteristisch ist, dass Reflexe intensiver oder länger anhaltend sind und manchmal auch unwillkürliche Muskelzuckungen (Kloni) auftreten.
Spinale Areflexie
Spinale Areflexie bestand bei 13 Patienten.
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Spinale Reflexe bei Querschnittslähmung
Als Querschnittslähmung bezeichnen wir ein Syndrom, bei dem alle Strukturen des Rückenmarks auf einer Höhe geschädigt sind. Ein komplettes Querschnitt-Syndrom ist eine vollständige und irreversible Unterbrechung aller spinalen Bahnen. Ein hohes Querschnitts-Syndrom ist teilweise mit dem Hirntod vergleichbar. So tritt bei einem Querschnitt oberhalb C4 eine Atemlähmung ein, da der Atemimpuls vom Hirnstamm nicht mehr zum Zwerchfell und Oberkörper kommt. Setzt die Querschnittlähmung plötzlich ein, kommt es zum spinalen Schock. Dabei ist die motorische Lähmung komplett, die Eigenreflexe erloschen. In den Hautbezirken unterhalb der Läsion ist das spontane Schwitzen aufgehoben (thermoregulatorische Anhidrosis).
Reflexerektionen bei Querschnittslähmung
Bei einer vollständigen Querschittslähmung, bei der die Haut vom Nabel abwärts unempfindlich ist, sind vom Gehirn gesteuerte Erektionen sogenannte psychogene Erektionen, die durch den Anblick, das Fühlen und Riechen des Partners entstehen, tatsächlich nicht mehr möglich. Doch durch Stimulation des Penis erzeugte Erektionen, sogenannte Reflexerektionen, sind bei einer solchen Querschnittlähmung durchaus noch möglich. Die Hälfte der Männer mit einer derartigene Querschnittslähmung, bei der sowohl Beine als auch Arme gelähmt sind, können noch einen Orgasmus bekommen, manche sogar mit einer Ejakulation, obwohl sie in ihrem Genitalbereich keine Empfindungen mehr haben.
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