Unteres motorisches Neuron: Definition, Funktion und klinische Bedeutung

Die motorischen Neuronen sind essenzielle Bestandteile des Nervensystems, die eine entscheidende Rolle bei der Steuerung von Bewegungen spielen. Sie ermöglichen die Übertragung von Signalen vom Gehirn zu den Muskeln und sind somit für willkürliche und unwillkürliche Bewegungen unerlässlich. Dieser Artikel beleuchtet die Definition, Anatomie, Funktion und klinische Bedeutung des unteren motorischen Neurons und erklärt seine Rolle bei verschiedenen Erkrankungen.

Grundlagen des motorischen Nervensystems

Das motorische Nervensystem besteht aus zwei Haupttypen von Neuronen: den oberen und den unteren motorischen Neuronen. Die oberen motorischen Neuronen befinden sich im Gehirn und übermitteln Signale an die unteren motorischen Neuronen, die sich im Rückenmark und im Hirnstamm befinden. Die unteren motorischen Neuronen leiten diese Signale dann direkt an die Muskeln weiter.

Aufbau des motorischen Nervensystems

Das "Erste Motoneuron" ("obere Motoneuron") beginnt im Gehirn und reicht mit einem langen Nervenfortsatz (Axon) bis zum Rückenmark (Myelon). Dort haben sie Kontakt mit den Nervenzellen des "Zweiten Motoneurons" ("unteres Motoneuron"). Das zweite Motoneuron ist durch einen weiteren Nervenfortsatz mit der Muskulatur verbunden.

Die Rolle der Motoneurone

Motoneurone sind die Nervenzellen, die für das Zustandekommen und die Koordination von Bewegungen zuständig sind. Das untere Motoneuron befindet sich im sogenannten „Vorderhorn“ des Rückenmarkes, einer anatomischen Struktur, die dafür bekannt ist, dass hier die Fortsätze der oberen Motoneuronen auf die unteren Motoneuronen verschalten werden. Diese haben wiederum Fortsätze, die bis zum Muskel reichen, und bei diesem dann eine Kontraktion auslösen. Je nach Lage im Rückenmark (cervical [im Halsbereich] , thorakal [im Brustbereich] , oder lumbal [im Lendenbereich]) , ist das jeweilige Motoneuron für einen anderen Muskel zuständig. So werden beispielsweise die Armmuskeln von Motoneuronen bedient, die im Halsbereich sitzen, während die Beinmuskulatur von Motoneuronen bedient wird, die im Lendenbereich sitzen.

So kann man auch nachvollziehen, wieso eine Querschnittslähmung auf Höhe der Halswirbelsäule sehr oft zu einer Tetraplegie - einer Lähmung von Armen und Beinen führt, während tiefer liegende Querschnitte meist „nur“ zu einer Lähmung der Beine führt. Die „oberen“ Motoneuronen befinden sich im Gehirn, genauer in der Großhirnrinde, in einem relativ mittig liegendem Teil, dem sogenannten „Motocortex“. Sie werden auf Grund ihrer auffälligen Größe auch „Betzsche-Rießenzellen“ genannt. Ihre Fortsätze (medizinisch: Axone) sind teilweise bis zu einem Meter lang, und reichen bis in die unteren Teile des Rückenmarks. Im Motocortex werden Bewegungen initiiert und die Befehle zur Bewegung losgeschickt. Eine Hirnschädigung mit Ausfall der rechten Hirnhälfte führt stets zu einem Ausfall der linken Körperhälfte. Das liegt daran, dass sich die Motoneurone der rechten Hirnhälfte nach Austritt aus dem Schädel auf Höhe des Nackens auf die Gegenseite kreuzen, und die Lähmung somit ebenfalls auf der Gegenseite zu erwarten ist.

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Definition des unteren motorischen Neurons

Das untere motorische Neuron (auch zweites Motoneuron genannt) ist eine spezialisierte Nervenzelle im Rückenmark oder Hirnstamm, die Nervenimpulse direkt zu den Muskeln leitet. Es ist der letzte Teil des neuronalen Bewegungskreislaufs und somit entscheidend für die Ausführung von Muskelbewegungen.

Das untere Motoneuron befindet sich im sogenannten „Vorderhorn“ des Rückenmarks. Von dort aus ziehen die Axone des unteren Motoneurons zu den Skelettmuskeln. Diese Axone sind Teil der Spinalnerven und peripheren Nerven.

Anatomie des unteren motorischen Neurons

Jedes untere motorische Neuron besteht aus verschiedenen Komponenten:

• Zellkörper: Befindet sich im Rückenmark und erhält Signale von den oberen motorischen Neuronen.
• Axon: Diese lange Faser verlässt das Rückenmark und bildet Kontakt mit den Muskeln.
• Synapsen: Punkte, an denen ein Neuron Informationen an ein nachfolgendes Neuron oder direkt an einen Muskel überträgt.

Die unteren motorischen Neuronen sind im Rückenmark angesiedelt und essentiell für die direkte Steuerung der Muskeln im Körper. Ihr Hauptziel ist die Übertragung von Befehlen vom zentralen Nervensystem an die peripheren Muskeln, um Bewegungen auszuführen.

Funktion des unteren motorischen Neurons

Die Hauptfunktion des unteren motorischen Neurons besteht darin, Signale vom Gehirn oder Rückenmark zu den Muskeln zu übertragen. Diese Signale lösen Muskelkontraktionen aus, die für alle Arten von Bewegungen notwendig sind.

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• Bewegungsausführung: Motorische Neuronen leiten Signale vom Gehirn zu den Muskeln, um Bewegungen zu initiieren.
• Reflexaktionen: Schnelle Reaktionen auf Reize, die oft ohne bewusste Gehirnkontrolle ablaufen.
• Kraftregulierung: Anpassung der Muskelkraft je nach benötigter Anstrengung.

Ein einfaches Beispiel für die Rolle der unteren motorischen Neuronen ist, wenn Du einen Ball greifst. Das Signal dafür beginnt im Gehirn, läuft durch die oberen motorischen Neuronen, erreicht die unteren motorischen Neuronen im Rückenmark und endet in den Handmuskeln.

Klinische Bedeutung des unteren motorischen Neurons

Schädigungen des unteren motorischen Neurons können zu verschiedenen neurologischen Erkrankungen führen, die die motorischen Funktionen beeinträchtigen.

Auswirkungen von Schädigungen

Eine Schädigung der unteren motorischen Neuronen kann zu Muskelschwäche oder sogar Lähmungen führen, da die Signalübertragung zu den Muskeln unterbrochen wird.

Wenn das Rückenmark in einem oder mehreren Segmenten zerstört ist (und damit auch die dort lokalisierten zweiten motorischen Neurone), spricht man von einer Lower Motor Neuron Lesion (LMNL). Diese hat eine schlaffe Lähmung zur Folge. Eine häufige Folge davon: Areflexive bzw. Die Nervenverbindung zwischen Blase bzw. Darm und dem Miktionszentrum ist unterbrochen oder das Miktionszentrum ist zerstört. Dies bedeutet: Blase bzw. Diese Lähmung kann ab einer Querschnittlähmung unterhalb von L2 (zweiter Lendenwirbel) auftreten. Sicher tritt sie bei einer Querschnittlähmung unterhalb von S2 (zweiter Kreuzbeinwirbel) auf.

Erkrankungen des unteren motorischen Neurons

Zu den häufigsten Erkrankungen, die das untere motorische Neuron betreffen, gehören:

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• Amyotrophe Lateralsklerose (ALS): Eine progressive neurodegenerative Erkrankung, die zum Verlust von motorischen Neuronen führt.
• Spinale Muskelatrophie (SMA): Eine genetisch bedingte Erkrankung, die Muskelschwäche und -atrophie verursacht.
• Poliomyelitis: Eine durch das Poliovirus verursachte Infektion, die die Vorderhornzellen des Rückenmarks befällt.
• Guillain-Barré-Syndrom (GBS): Eine immunvermittelte Neuropathie, die zu aufsteigender Muskellähmung führen kann.
• Spinobulbäre Muskelatrophie Typ Kennedy: Eine X-chromosomale Störung des Hirnstamms und der unteren Motoneurone.

Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine schwere, bisher nicht heilbare Erkrankung des motorischen Nervensystems. Bei der ALS verlieren die motorischen Nervenzellen, die für die willkürliche Steuerung der Muskulatur verantwortlich sind, fortschreitend ihre Funktion. Die geschädigten motorischen Nervenzellen (Motoneurone) befinden sich im Gehirn und im Rückenmark. Der Abbau von Nervenzellen (Neurodegeneration) stellt sich für Menschen mit ALS vor allem als Kraftminderung und Muskelschwäche, Muskelschwund oder Steifigkeit dar. Der Nervenzellverlust hat zur Folge, dass die Mobilität der Hände, Arme, Beine sowie des Rumpfes und der Zunge im Laufe der Krankheit eingeschränkt wird oder verloren geht. Nicht betroffen von der ALS sind die Körperwahrnehmung und Sinneswahrnehmungen (Sehen, Hören, Schmecken, Riechen, Gleichgewichtssinn, Tastsinn). Auch die Herzmuskulatur und die Kontrolle von Urin und Stuhl bleiben meist unberührt. Im fortgeschrittenen Krankheitsverlauf kann es zur vollständigen Lähmung der Skelettmuskulatur kommen. Die ALS zählt daher zu einer der schwersten Erkrankungen des Menschen. Sie ist nicht heilbar, durch eine Behandlung können ihre Symptome jedoch gelindert werden.

Die spinale Muskelatrophie (SMA) ist eine erbliche Motoneuronerkrankung, die häufig schon im frühen Kindesalter beginnt. Es gibt allerdings auch Verlaufsformen, die erst im frühen Erwachsenenalter zu ersten Symptomen führen. Dabei kommt es zu einer fortschreitenden schlaffen Muskelschwäche an Armen und Beinen. Bei der klassischen Form der SMA (Deletion des SMN1-Gens) gibt es inzwischen die Möglichkeit, mit spezifischen Medikamenten die Erkrankung auch kausal zu behandeln mit der Hoffnung, das Fortschreiten der Krankheit zu verlangsamen.

Poliovirus/Poliomyelitis verursacht wird und die Vorderhornzellen befällt. Poliovirus/Poliomyelitis erfolgt fäkal-oral und durch Atemaerosole. Poliovirus/Poliomyelitis mit neurologischer Progression. Die Diagnose erfolgt durch Klinik, Viruskultur, PCR und Serologie. Aktuelle antivirale Mittel sind wirkungslos und die Therapie ist rein symptomatisch. Die 2 verfügbaren Impfstoffe haben diese Krankheit weltweit fast ausgerottet.

Guillain-Barré-Syndrom (GBS) ist eine immunvermittelte Neuropathie, die nach einer bakteriellen oder viralen Infektion oder seltener nach einem auslösenden Ereignis wie einer Immunisierung oder einem Trauma auftreten kann. Guillain-Barré-Syndrom ist durch eine akute, symmetrisch aufsteigende neuromuskuläre Lähmung gekennzeichnet, die zu Atemversagen führen kann. Die Diagnose basiert auf dem klinischen Bild, der körperlichen Untersuchung und dem Liquorbefund. Die Therapie ist meist unterstützend und kann entweder einen Plasmapherese oder i.v-Immunglobulin erfordern.

Spinobulbäre Muskelatrophie Typ Kennedy: X-chromosomale Störung des Hirnstamms und der unteren Motoneurone, die klassischerweise bei Männern im Alter von 20-50 Jahren auftritt und sich im Laufe der Zeit zunehmend verschlechtert. Manifestationen dieser Krankheit sind Atrophie und Schwäche der Gesichts- und rumpfnahen Muskulatur, Tremor, Faszikulationen, leichte kognitive Beeinträchtigung und einige damit verbundene Endokrinopathien. Die Diagnose wird mit Labor- und Gentests sowie Elektromyografie und Neurografie (EMG/ENG) gestellt.

Diagnose von Erkrankungen des unteren motorischen Neurons

Die Diagnostik von Motoneuronerkrankungen erfordert eine gute Abgrenzung zu anderen Erkrankungen mit einem ähnlichen Erscheinungsbild. Dabei ist vor allem die sorgfältige klinisch-neurologische Untersuchung durch einen Experten wichtig. Die Diagnose von Erkrankungen motorischer Neuronen erfolgt durch eine Kombination aus:

• Klinischer Untersuchung
• Elektromyographie (EMG)
• Blutuntersuchungen
• Genetischen Tests
• Bildgebung (MRT)

Ein weiteres Merkmal der ALS-Symptomatik ist die langsame Zunahme der Muskelschwäche oder Steifigkeit. Wenn die schmerzlosen Lähmungen schleichend beginnen und allmählich fortschreiten, ohne dass andere neurologische Beschwerden auftreten, entsteht der Verdacht auf ALS. Die äußerlich erkennbaren Symptome können durch zusätzliche Diagnoseverfahren bestätigt und gemessen werden (Elektromyographie, Elektroneurographie, motorisch-evozierte Potentiale).

Therapieansätze

Therapeutisch gibt es bislang nur bei sehr wenigen Motoneuronerkrankungen eine kausale Behandlung. Daher ist die sichere Diagnosestellung entscheidend. Es gibt darüber hinaus zahlreiche effektive symptomatische Therapien, um die Beschwerden wie z.B. Schmerzen, Muskelkrämpfe und Bewegungseinschränkungen zu mildern. Wichtig ist daneben das frühzeitige Erkennen und die Behandlung von nächtlichen Atemstörungen und von Schluckstörungen. Dabei kommen neben Medikamenten und Physiotherapie/Logopädie auch Hilfsmittel wie eine nächtliche Heimbeatmung, Ernährungssonden, Orthesen und Roboter zum Einsatz. Therapieansätze für Erkrankungen der motorischen Neuronen umfassen:

• Medikamentöse Behandlungen (z.B. Riluzol bei ALS)
• Physikalische Therapie (zur Erhaltung der Muskelkraft und Mobilität)
• Unterstützende Maßnahmen (Beatmung, Ernährungsunterstützung)

Motorische Neuronen einfach erklärt

Motorische Neuronen sind entscheidend für das Verständnis, wie unser Körper mit dem Gehirn kommuniziert und wie Bewegungen gesteuert werden. Sie helfen dabei, Befehle vom Gehirn an die Muskeln zu übertragen, was für jede Bewegung unerlässlich ist.

Was sind motorische Neuronen?

Motorische Neuronen sind spezialisierte Nervenzellen, die Signale vom zentrales Nervensystem zu den Muskeln und Drüsen senden. Diese Signale sind entscheidend für die Auslösung von Muskelkontraktionen und Sekretionen. Eine Schädigung oder Degeneration dieser Neuronen kann zu ernsthaften Erkrankungen führen, die die motorischen Funktionen beeinträchtigen. Daher ist das Verständnis der Funktionen der unteren motorischen Neuronen von großer Bedeutung für die medizinische Forschung und Therapie.

Im menschlichen Körper gibt es zwei Haupttypen von motorischen Neuronen:

• Obere motorische Neuronen: Diese befinden sich im Gehirn und sind verantwortlich, Informationen an die unteren motorischen Neuronen zu senden.
• Untere motorische Neuronen: Diese befinden sich im Rückenmark und leiten Befehle direkt an die Muskeln.

Stell Dir vor, Du willst ein Glas Wasser heben. Dein Gehirn sendet Signale durch die oberen motorischen Neuronen zu den unteren motorischen Neuronen, die dann die Muskeln in Deinem Arm aktivieren, um die Bewegung auszuführen.

Aufgaben von motorischen Neuronen

Motorische Neuronen haben mehrere wichtige Funktionen im Körper. Sie sind für die Ausführung willkürlicher und unwillkürlicher Bewegungen verantwortlich und verbinden das zentrale Nervensystem mit den muskulären Strukturen des Körpers.

Wenn Du zum Beispiel läufst, koordinieren motorische Neuronen das Zusammenspiel von Beinen, Armen und Rumpf, um eine flüssige Bewegung zu erzeugen. Sie regulieren die Muskelkraft, um den erforderlichen Bewegungsablauf korrekt auszuführen.

Ein spannender Aspekt motorischer Neuronen ist ihr Eingreifen bei der Feinmotorik. Aktivitäten wie das Schreiben oder der Umgang mit Werkzeugen erfordern präzise Bewegungen kleiner Muskelgruppen. Hierbei sind motorische Neuronen besonders wichtig, da sie die Fähigkeit haben, fein abgestimmte Muskelkontraktionen zu steuern, die für solche komplexen Tätigkeiten notwendig sind.

Zusätzlich sind motorische Neuronen in der Lage, Informationen über den Zustand der Muskeln und Gelenke an das zentrale Nervensystem zurückzusenden (Propriozeption). Dies hilft dem Gehirn, sich ein Bild von der Körperposition und Muskelspannung zu machen, was entscheidend für die Feinabstimmung von Bewegungen ist.

Für den Muskelaufbau spielen motorische Neuronen eine Schlüsselrolle, da sie Signale senden, die bestimmen, wann und wie ein Muskel beansprucht wird.

Wie kommunizieren motorische Neuronen mit Muskeln?

Motorische Neuronen kommunizieren mit Muskeln über chemische Botenstoffe, die an den Synapsen freigesetzt werden. Dadurch wird die Muskelkontraktion ausgelöst, was zur Bewegung führt.

Der Zellkörper des motorischen Neurons generiert ein elektrisches Signal. Dieses Signal wandert über das Axon zu den synaptischen Endigungen. Es wird ein Botenstoff freigesetzt, der die Muskelzellen erregt.

Ein alltägliches Beispiel ist das Tippen auf einer Tastatur. Die Befehle dafür kommen vom Gehirn, durch die motorischen Neuronen, bis hin zu den Handmuskeln, die die Tasten drücken.

Abgesehen von der Kontraktion haben motorische Neuronen auch eine Rolle in der Muskelrelaxation. Sie sind fähig, Signale zur Entspannung zu übermitteln, indem sie die Freisetzung spezifischer hemmender Neurotransmitter fördern. Das Zusammenspiel von Kontraktion und Relaxation ermöglicht präzise und koordinierte Bewegungen, wie sie in komplexen Sportarten oder bei musischen Aktivitäten erforderlich sind.

Ein weiteres spannendes Konzept ist die Ermüdung, die auftritt, wenn motorische Neuronen über längere Zeit kontinuierlich aktiviert werden. Dies kann zu einem vorübergehenden Rückgang der Muskelkraft und Leistung führen, ist jedoch eine essenzielle Schutzfunktion des Körpers, um eine Überlastung zu verhindern.

Nicht nur willkürliche Bewegungen, sondern auch unbewusste Muskelbewegungen, wie das Blinzeln oder Zucken, werden durch motorische Neuronen gesteuert.

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