Reflexe des Rückenmarks: Ablauf, Arten und Bedeutung

Ein Reflex ist eine unwillkürliche, automatisch ablaufende Reaktion des Körpers auf einen Reiz. Diese blitzschnellen Reaktionen dienen dem Schutz und der Aufrechterhaltung lebenswichtiger Funktionen. Der Ablauf eines Reflexes erfolgt über einen sogenannten Reflexbogen, der verschiedene Komponenten des Nervensystems umfasst. Dieser Artikel beleuchtet den Ablauf von Reflexen, die verschiedenen Arten und ihre Bedeutung für den menschlichen Körper.

Was sind Reflexe?

Ein Reflex ist eine automatisch ablaufende Reaktion auf einen Reiz. Sie kann von uns nicht bewusst gesteuert werden, sondern läuft unwillkürlich ab. Reflexe sind blitzschnelle Reaktionen unseres Körpers, die wir nicht steuern können und die damit unwillkürlich ablaufen. Sie werden ausgelöst von einem Reiz aus der Umwelt, wobei auf einen bestimmten Reiz unter ähnlichen Bedingungen immer die gleiche Reaktion folgt.

Ärzte können deine Reflexe testen, um Erkrankungen des Nervensystems festzustellen. Es gibt nämlich sogenannte pathologische Reflexe, die bei gesunden Menschen nicht vorkommen. Ein Beispiel dafür ist der Babinski-Reflex: das Anziehen des großen Zehs nach Bestreichen der Fußsohle.

Der Reflexbogen: Die Grundlage des Reflexes

Der allgemeine Ablauf eines Reflexes kann in Form eines Reflexbogens dargestellt werden. Der Reflexbogen beschreibt die neuronale Verbindung zwischen einem Rezeptor (Sinneszelle) und einem Effektor (z. B. Muskel), über die Reaktionen ohne bewusste Steuerung ablaufen. Der Reflexbogen ist der Weg, den ein Reiz vom Auslöser zum reagierenden Organ nimmt. Du berührst versehentlich eine heiße Herdplatte und ziehst als Reaktion augenblicklich deine Hand weg.

Schritte des Reflexbogens:

1. Reizaufnahme: Ein Rezeptor / eine Sinneszelle nimmt einen Reiz (physikalisch oder chemisch) wahr. Je nach Reizstärke werden im Rezeptor eine Reihe von Aktionspotenzialen ausgelöst, wodurch der Reiz in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.
2. Erregungsleitung (afferent): Sensorische (oder afferente) Nervenfasern: Leiten Signale von den Sinneszellen hin zum zentralen Nervensystem (Hirn und Rückenmark). Dieses Signal wird anschließend vom Rezeptor über sensorische Nervenfasern an das Rückenmark weitergeleitet.
3. Erregungsverarbeitung: Im Rückenmark, unserem Reflexzentrum, wird die Erregung von den sensorischen auf motorische Nervenfasern umgeschaltet. Die neuronale Verbindung zwischen Rezeptor und Effektor nennst du Reflexbogen.
4. Erregungsleitung (efferent): Eine motorische Nervenfaser (Motoneuron) leitet das Signal vom Rückenmark zum Erfolgsorgan (Effektor). Du nennst sie daher auch efferente Nervenfaser (= vom ZNS wegleitend). Motorische (oder efferente) Nervenfasern: Leiten Signale vom zentralen Nervensystem weg zu den Erfolgsorganen (Muskeln).
5. Reaktion: Der Effektor führt aufgrund der Erregung eine Reaktion aus, wodurch der Reflex entsteht. Am Effektor findet dann die Reaktion statt: Die Hand wird weggezogen.

Die Nervenzellen vieler Reflexbögen liegen im Rückenmark, wodurch das Gehirn von der Steuerung stereotyper Bewegungen entlastet wird. Zudem können die Schaltwege bei Reflexen ohne den Umweg ins Gehirn möglichst kurz gehalten werden. Das ermöglicht, beispielsweise in Gefahrensituationen, eine blitzschnelle Reaktion.

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Arten von Reflexen

Es gibt verschiedene Arten von Reflexen, die du nach unterschiedlichen Kriterien einteilen kannst.

Angeborene und erworbene Reflexe

Zunächst kannst du abhängig vom Grund des Auftretens der reflektorischen Reaktion zwischen angeborenen und erworbenen Reflexen unterscheiden.

• Angeborene (unbedingte) Reflexe: Als angeborene oder auch unbedingte Reflexe bezeichnest du Reflexe, die ein Baby bereits bei seiner Geburt hat oder die es im Laufe seiner Entwicklung erwirbt. Angeborene Reflexe spielen ab der Geburt eine wichtige Rolle. Die Reflexreaktionen laufen daher bei allen Individuen gleich ab. Unbedingte Reflexe sind erbbedingt und angeboren. Sie können jedoch einem Reifungsprozess unterliegen oder ihre Funktion im Laufe des Lebens verlieren. Wenn von Reflexen die Rede ist, sind meist so genannte unbedingte Reflexe gemeint. Diese sind angeboren und haben häufig eine Schutzfunktion für den Körper. Zum Beispiel schützt Dich der Lidschlussreflex, wenn ein Insekt auf Dein Auge zufliegt. Als Reaktion schließt Du unwillkürlich die Lider.
• Erworbene (bedingte) Reflexe: Es gibt jedoch nicht nur angeborene Reflexe, sondern Reflexe können auch erlernt werden. Du nennst sie auch erworbene oder konditionierte Reflexe. Bedingte Reflexe hingegen entstehen durch Lernvorgänge und sind somit erfahrungsbedingt. Das bekannteste Beispiel sind die „pawlowschen Reflexe“. Anders als unbedingte Reflexe, sind bedingte Reflexe nicht angeboren, sondern werden im Laufe des Lebens erlernt. Dieses Erlernen von bedingten Reflexen geschieht durch das Prinzip der klassischen Konditionierung.

Eigenreflexe und Fremdreflexe

Je nachdem wie der Reflexbogen aufgebaut ist, kann man zwischen verschiedenen Reflexarten unterscheiden: Einerseits zwischen monosynaptischen und polysynaptischen Reflexen und andererseits zwischen Eigen- und Fremdreflexen.

• Eigenreflexe: Als Eigenreflexe bezeichnest du Reflexe, bei denen Reiz und Antwort im selben Organ stattfinden. Liegen Rezeptor und Effektor im selben Organ, spricht man von Eigenreflexen. (Kontaktstelle zwischen Nervenzellen). Daher ist eine andere Bezeichnung für die Art von Reflex auch monosynaptischer Reflex. Oft finden Reiz und Antwort in einem Muskel statt. Ein Schlag auf die Muskelsehne deines Knies löst eine Dehnung der Sehne und daraufhin eine Verkürzung des Muskels aus. Somit kommt es zur Streckung deines Beins. Die meisten Eigenreflexe sind monosynaptisch. Der eingangs beschriebene Kniesehnenreflex, der Dich vor dem Fallen schützt, ist ein solcher monosynaptischer Eigenreflex.
• Fremdreflexe: Bei einem Fremdreflex finden Reiz und Reaktion in unterschiedlichen Organen statt. Anders als bei Eigenreflexen, liegen bei Fremdreflexen der Ort der Reizaufnahme und der Reaktion in unterschiedlichen Organen. Da der Reflexbogen in dem Fall aus mehreren Synapsen besteht (polysynaptischer Reflexbogen), nennst du den Reflex auch polysynaptischer Reflex. Fremdreflexe sind immer polysynaptisch verschaltet. Das im Rahmen des Reflexbogens beschriebene Beispiel des Rückziehreflexes ist ein solcher Fremdreflex: Beim Berühren der Herdplatte kontrahieren die Armmuskeln, wodurch die Hand weggezogen werden kann. Lidschlussreflex: Ein Schutzreflex, der zum Schließen des Augenlids führt. Hustenreflex: Ein Schutzreflex, der die Atemwege von Schleim oder Fremdkörpern freihält.

Monosynaptische und polysynaptische Reflexe

Je nachdem wie der Reflexbogen aufgebaut ist, kann man zwischen verschiedenen Reflexarten unterscheiden: Einerseits zwischen monosynaptischen und polysynaptischen Reflexen und andererseits zwischen Eigen- und Fremdreflexen.

• Monosynaptische Reflexe: Bei monosynaptischen Reflexen erfolgt die Umschaltung von afferenten auf efferente Nervenbahnen in einer einzelnen Synapse im vorderen Teil des Rückenmarks (dem Vorderhorn). Damit sind sie auch die am schnellsten ablaufenden Reflexe. Als Eigenreflexe bezeichnest du Reflexe, bei denen Reiz und Antwort im selben Organ stattfinden. (Kontaktstelle zwischen Nervenzellen). Daher ist eine andere Bezeichnung für die Art von Reflex auch monosynaptischer Reflex. Oft finden Reiz und Antwort in einem Muskel statt. ): Ein Schlag auf die Muskelsehne deines Knies löst eine Dehnung der Sehne und daraufhin eine Verkürzung des Muskels aus. Somit kommt es zur Streckung deines Beins.
• Polysynaptische Reflexe: Erfolgt die Umschaltung über ein oder mehrere Interneurone, spricht man von polysynaptischen Reflexen. Da der Reflexbogen in dem Fall aus mehreren Synapsen besteht (polysynaptischer Reflexbogen), nennst du den Reflex auch polysynaptischer Reflex. Interneurone sind Nervenzellen des zentralen Nervensystems, die zwei andere Neurone (genauer: afferente und efferente Nervenzellen) miteinander verschalten. Man bezeichnet sie deshalb auch als Schalt- oder Zwischenneurone.

Frühkindliche Reflexe

Eine Unterkategorie von unbedingten Reflexen bilden die so genannten frühkindlichen Reflexe. Diese treten bei Säuglingen in bestimmten Lebenswochen und -monaten auf und verschwinden im Laufe der Entwicklung wieder. Nicht selten sind die Reaktionen frühkindlicher Reflexe von essenzieller Wichtigkeit für das Überleben oder die Entwicklung von Neugeborenen. Ein Beispiel für einen frühkindlichen Reflex ist der Saugreflex: Als Reaktion auf eine Berührung der Lippen, spitzen Neugeborene diese und beginnen zu saugen. Dieser Reflex sorgt dafür, dass Babys Nahrung von der Brust der Mutter aufnehmen können. Frühkindliche Reflexe sind Reflexe bei Babys, die sich im Laufe der körperlichen Entwicklung aber wieder zurückbilden. Sie helfen dem Neugeborenen bei der Nahrungssuche und -aufnahme und dienen seinem Schutz.

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Beispiele für Reflexe

• Kniesehnenreflex (Patellarsehnenreflex): Ein Schlag auf die Kniesehne unterhalb der Kniescheibe löst eine Streckung des Beins aus. Der adäquate Reiz für den Kniesehnenreflex ist die Dehnung des Oberschenkelstreckers. Durch einen äußeren Reiz (hier der Schlag) werden die Muskelspindeln im Streckmuskel des Oberschenkels gedehnt. Diese Muskelspindeln sind in diesem Beispiel die Rezeptoren. Du kannst sie Dir vorstellen wie kleine Dehnungs-Sinnesorgane. Sie messen, wie stark der Muskel kontrahiert (zusammengezogen) ist. Das Dehnungssignal wird von diesen Rezeptoren über die Axone afferenter Neurone ins Rückenmark weitergeleitet. Über eine Synapse im Vorderhorn wird der Reiz an ein motorisches Neuron umgeschaltet. Für diese Umschaltung ist kein Interneuron notwendig. Demnach erfolgt die Umschaltung monosynaptisch. Die efferente Nervenzelle gibt das Signal schließlich an den Oberschenkelstreckmuskel weiter, der als Reaktion kontrahiert. Damit wirkt er der übermäßigen Dehnung durch den Schlag entgegen. Infolge dieser Kontraktion schnellt der Unterschenkel nach vorne. In diesem Beispiel liegen der Rezeptor (die Muskelspindeln) und der Effektor (der Streckmuskel des Oberschenkels) also am selben Ort. Deshalb handelt es sich beim Kniesehnenreflex um einen Eigenreflex.
• Lidschlussreflex: Ein Schutzreflex, der zum Schließen des Augenlids führt, wenn sich etwas dem Auge nähert. Zum Beispiel schützt Dich der Lidschlussreflex, wenn ein Insekt auf Dein Auge zufliegt. Als Reaktion schließt Du unwillkürlich die Lider.
• Hustenreflex: Ein Schutzreflex, der die Atemwege von Schleim oder Fremdkörpern freihält.
• Saugreflex: Als Reaktion auf eine Berührung der Lippen, spitzen Neugeborene diese und beginnen zu saugen. Dieser Reflex sorgt dafür, dass Babys Nahrung von der Brust der Mutter aufnehmen können.
• Babinski-Reflex: Ein Bestreichen des äußerem Fußrandes löst die folgende Reaktion aus: Der große Zeh wird unwillkürlich angehoben und die übrigen Zehen werden gespreizt. Im ersten Lebensjahr ist der Babinski-Reflex notwendig, um zum Beispiel Laufen zu lernen. Bei gesunden Erwachsenen sollte dieser Reflex jedoch verschwunden sein und der oben beschriebene Reiz am Fußrand sollte keine Reaktion mehr auslösen. Andernfalls ist der Reflex pathologisch und kann auf Erkrankungen des Nervensystems hinweisen. Deshalb wird der Babinski-Reflex bei Verdacht im Rahmen von ärztlichen Untersuchungen getestet.

Das Rückenmark: Zentrale Schaltstelle für Reflexe

Das Rückenmark (Medulla spinalis) ist ein Strang von Nervenzellen und ihren langen Fortsätzen. Es liegt im Wirbelkanal innerhalb der knöchernen Wirbelsäule und reicht vom Hirnstamm bis zu den unteren Lendenwirbeln. Das Rückenmark ist für die Kommunikation zwischen dem Gehirn und dem restlichen Körper zuständig. Das Rückenmark bildet zusammen mit dem Gehirn das zentrale Nervensystem. Über die komplexen Nervenbahnen des Rückenmarks werden Signale zwischen dem Gehirn und dem restlichen Körper (Peripherie) hin und her geleitet. Das Rückenmark hat die Aufgabe, Signale zwischen Gehirn und Körperperipherie weiterzuleiten. Es fungiert somit als Verbindungsapparat zwischen dem Gehirn und der Peripherie des Körpers:

• Weiterleiten von Signalen aus der Peripherie ans Gehirn: Wenn beispielsweise Sensoren in der Haut eine Berührung wahrnehmen, gelangt dieser Reiz über angeschlossene periphere Nerven zu den Spinalnerven und weiter über die Hinterwurzeln ins Rückenmark. Dieses leitet das Signal über sensible Nervenbahnen ins Gehirn.
• Weiterleiten von Signalen vom Gehirn an die Peripherie: Befiehlt das Gehirn zum Beispiel, die Hand auszustrecken, gelangt dieses Signal über absteigende motorische Nervenbahnen im Rückenmark an die Körperperipherie: Die motorischen Nerven treten an der sogenannten Vorderwurzel als motorische Nervenfasern aus dem Rückenmark aus. Sie übermitteln den Befehl über die zugehörigen Spinalnerven an periphere Nerven, die ihrerseits die entsprechende Muskeln «informieren».

Manche Körperreaktionen werden vom Rückenmark selbstständig ausgelöst, ohne Beteiligung des Gehirns. Es handelt sich dabei um Reflexe. Wenn etwa die Hand versehentlich die heiße Herdplatte berührt, zuckt sie reflexartig zurück. Diese schnelle Reaktion ist möglich, weil der Schmerzreiz nicht zuerst an das Gehirn weitergeleitet wird. Anderenfalls wäre die Reaktionszeit zu lang, und die Hand schon verbrannt, bevor der Befehl des Gehirns, die Hand zurückzuziehen, bei den Handnerven ankommt.

Klinische Bedeutung von Reflexen

Das Testen der Reflexe ist eine Untersuchungsmethode zur Diagnose bestimmter Krankheiten. Bekannt ist zum Beispiel der Patellarsehnen-Reflex. Dazu schlägt der Arzt mit einem kleinen Hammer auf die Sehne unterhalb der Kniescheibe. Funktionieren die Nervenbahnen im Bein, schnellt der Unterschenkel nach vorn. Bei einem Druckreiz auf die Achillessehne senkt sich der Fuß kurz. Bleibt dieser Reflex aus, kann dies auf einen Bandscheibenvorfall oder eine Nervenschädigung durch die Zuckerkrankheit hindeuten. Beim Fußsohlenreflex reizt der Arzt die Fußsohle mit einem spitzen Gegenstand. Beim gesunden Menschen beugen sich daraufhin alle fünf Zehen kurz nach unten. Bewegt sich der große Zeh nach oben, ist dies ein Symptom für einen Schlaganfall oder eine Schädigung des Rückenmarks.

Das Rückenmark kann bei verschiedenen Krankheiten und Verletzungen in Mitleidenschaft gezogen werden. Der medizinische Fachbegriff für eine Schädigung des Rückenmarks jeglicher Ursache lautet Myelopathie. Es zählen dazu zum Beispiel:

• entzündliche Myelopathie: Eine Entzündung des Rückenmarks (Myelitis) kann etwa durch Viren oder Bakterien verursacht werden.
• vaskuläre Myelopathie, bedingt durch Erkrankungen oder Verschlüsse der versorgenden Gefäße, z.B. Blutung im Wirbelkanal oder Rückenmarksinfarkt
• Kompressionsmyelopathie: Quetschung des Rückenmarks, etwa durch einen Bandscheibenvorfall, eine Spinalkanalstenose oder einen Tumor
• traumatische Myelopathie, z.B. bei einem Genickbruch oder einer Rückenmarksprellung (Contusio spinalis)
• stoffwechselbedingte (metabolische) Myelopathie, z.B. funikuläre Myelose
• toxische Myelopathie, z.B. bei Lathyrismus (chronische neurologische Erkrankung infolge regelmäßiger Zufuhr bestimmter Hülsenfrüchte mit nervenschädigenden Eiweißbausteinen)

Welche Symptome eine Myelopathie hervorruft, hängt davon ab, in welcher Höhe und in welchem Ausmaß das Rückenmark geschädigt ist. Möglich sind zum Beispiel Missempfindungen wie Kribbelgefühle (etwa in den Händen und Armen), Lähmungen (bis hin zur Querschnittslähmung) sowie Probleme beim Wasserlassen und Stuhlgang.

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