Ein Reflex ist eine automatisch ablaufende Reaktion auf einen Reiz. Diese Reaktionen sind unwillkürlich und werden durch das Nervensystem gesteuert, ohne dass das Gehirn aktiv an der Verarbeitung beteiligt ist. Reflexe dienen der Stabilisierung eines Zustands oder Vorgangs und sind für das Überleben unerlässlich. Der spinale monosynaptische Reflex ist eine spezielle Art von Reflex, die sich durch ihre einfache Verschaltung und ihre wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Körperhaltung und der schnellen Reaktion auf Reize auszeichnet.
Was ist ein Reflex?
Ein Reflex ist eine unwillkürlich ablaufende Reaktion eines Organismus auf einen Reiz aus der Umwelt. Bis ein Sinnreiz im Gehirn ankommt, dort verarbeitet wird und eine Bewegungsantwort ausgelöst wird, dauert es einige Zehntelsekunden. Das kann zu lange dauern. Das Rückenmark hat daher für schnelle Antworten die spinalen Reflexe. Die sogenannten Reflexbogen funktionieren ohne Gehirn. Die Reflexbögen reichen weit in die Evolution zurück, als die ersten Lebewesen zwar ein Nervensystem hatten, aber noch kein Gehirn.
Ablauf eines Reflexes
Ein Reflexbogen beschreibt die neuronale Verbindung zwischen einem Rezeptor (Sinneszelle) und einem Effektor (z. B. Muskel), über die Reaktionen ohne bewusste Steuerung ablaufen. Der Ablauf eines Reflexes lässt sich in folgende Schritte unterteilen:
- Reizaufnahme: Ein Rezeptor nimmt einen Reiz wahr (z. B. Schmerz, Hitze, Dehnung).
- 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 Effektor führt eine schnelle Bewegung aus (z. B. Hand zurückziehen, Muskelkontraktion).
- Regulation: Die Renshaw-Hemmung begrenzt die Erregungsdauer, um eine übermäßige Muskelaktivierung zu verhindern.
Definition des spinalen monosynaptischen Reflexes
Der spinale monosynaptische Reflex, auch Eigenreflex genannt, ist ein Reflex, bei dem der Reizort und das Erfolgsorgan identisch sind. Das bedeutet, dass der Sensor (Rezeptor) und der Effektor (ausführendes Organ) im selben Organ liegen, oft in einem Muskel. Die neuronale Verschaltung ist dabei besonders einfach: Eine sensorische Nervenfaser (Ia-Afferenz) leitet das Signal direkt zu einem α-Motoneuron im Rückenmark, welches dann den Muskel zur Kontraktion anregt. Da der Reflexbogen nur eine Synapse (Kontaktstelle zwischen Nervenzellen) aufweist, wird er als monosynaptisch bezeichnet.
Merkmale des spinalen monosynaptischen Reflexes
- Einfache Verschaltung: Nur eine Synapse im Reflexbogen.
- Schnelle Reaktion: Durch die direkte Verbindung erfolgt die Reaktion sehr schnell.
- Lokale Reaktion: Reiz und Antwort finden im selben Organ statt.
- Wichtige Funktion: Aufrechterhaltung der Muskelspannung und Schutz vor Überdehnung.
Beispiele für spinale monosynaptische Reflexe
Das bekannteste Beispiel für einen spinalen monosynaptischen Reflex ist der Muskeldehnungsreflex. Dieser Reflex dient der Lagestabilisierung und wird durch die Dehnung eines Muskels ausgelöst. Einige Beispiele sind:
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- Patellarsehnenreflex (Kniesehnenreflex): Ein Schlag auf die Patellarsehne unterhalb der Kniescheibe löst eine Dehnung des Musculus quadriceps femoris (vorderer Oberschenkelmuskel) aus, was zu einer Streckung des Beins führt.
- Bizepssehnenreflex: Ein Schlag auf die Bizepssehne in der Ellenbeuge führt zu einer Kontraktion des Musculus biceps brachii (Armbeugemuskel).
- Achillessehnenreflex: Ein Schlag auf die Achillessehne löst eine Kontraktion des Musculus gastrocnemius (Wadenmuskel) aus, was zu einer Plantarflexion des Fußes führt.
Funktion und Bedeutung des spinalen monosynaptischen Reflexes
Der spinale monosynaptische Reflex spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Körperhaltung, der Koordination von Bewegungen und dem Schutz vor Verletzungen.
Aufrechterhaltung der Körperhaltung
Muskeldehnungsreflexe tragen dazu bei, die Muskelspannung aufrechtzuerhalten und plötzlichen Veränderungen der Körperhaltung entgegenzuwirken. Sie sind teils phasischer (monosynaptisch verschaltet), teils tonischer Natur (meist di-, aber auch poysynaptisch verschaltet). Sie sind die einfachsten spinalen Reflexe. Wenn ein Muskel gedehnt wird, wird der Dehnungsreflex ausgelöst, der den Muskel kontrahiert und so die ursprüngliche Länge wiederherstellt. Dies hilft, das Gleichgewicht zu halten und Stürze zu verhindern.
Koordination von Bewegungen
Spinale Reflexe sind auch an der Koordination von Bewegungen beteiligt. Sie ermöglichen schnelle und automatische Anpassungen an sich ändernde Bedingungen. Zum Beispiel hilft der Rückziehreflex, den Fuß schnell von einer scharfen Oberfläche wegzuziehen, ohne dass eine bewusste Entscheidung getroffen werden muss.
Schutz vor Verletzungen
Der spinale monosynaptische Reflex schützt die Muskeln vor Überdehnung und Verletzungen. Durch die schnelle Kontraktion des Muskels bei Dehnung wird verhindert, dass der Muskel über seinen physiologischen Bereich hinaus gedehnt wird.
Klinische Bedeutung des spinalen monosynaptischen Reflexes
Die Überprüfung der spinalen Reflexe ist ein wichtiger Bestandteil der neurologischen Untersuchung. Veränderungen der Reflexantwort können auf Erkrankungen des Nervensystems hinweisen.
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Areflexie
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. Spinale Areflexie bestand bei 13 Patienten.
Hyperreflexie
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. Eine Steigerung der Reflexantwort, insbesondere eine einseitige Reflexsteigerung mit verbreiterter Reflexzone ist Zeichen einer Schädigung des zentralen Nervensystems. Häufig liegen zusätzlich Pyramidenbahnzeichen als Zeichen der Schädigung vor. Eine Hyperreflexie ist auch bei Funktionsstörungen der deszendierenden zentralen Bahnen (z.B. nach einem Infarkt im motorischen Kortex wegen fehlender präsynaptischer Hemmung zu beobachten.
Veränderungen der Reflexantwort
Auch andere Veränderungen der Reflexantwort, wie z. B. eine verlangsamte Reflexantwort oder eine veränderte Reflexzone, können auf neurologische Erkrankungen hinweisen. Eine Hypothyreose kann die Reflexantwort verlangsamen.
Spinale Reflexe und der Hirntod
Es ist wichtig zu beachten, dass auch nach dem Hirntod spinale Reflexe auftreten können. Dies liegt daran, dass die Reflexbögen im Rückenmark unabhängig vom Gehirn funktionieren. Ein Wegfall hemmender Einflüsse des Gehirns auf das Rückenmark im Hirntod führt zu einer 'Enthemmung' spinaler Reflexschablonen. 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.
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