Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das die Grundlage für unsere Wahrnehmung, unser Verhalten und unsere Interaktion mit der Umwelt bildet. Es lässt sich anatomisch in das zentrale Nervensystem (ZNS), bestehend aus Gehirn und Rückenmark, und das periphere Nervensystem (PNS) unterteilen. Funktionell unterscheidet man das somatische Nervensystem (SNS) und das vegetative Nervensystem (VNS). Das SNS ist für die bewusste Wahrnehmung und willkürliche Steuerung der Skelettmuskulatur zuständig, während das VNS unbewusste Körperfunktionen wie Herzschlag, Atmung und Verdauung reguliert.
Funktionelle Einteilung des Nervensystems
Funktionell wird das Nervensystem in zwei Hauptkomponenten unterteilt:
- Somatisches Nervensystem (SNS): Steuert willkürliche Bewegungen und bewusste Wahrnehmung.
- Vegetatives Nervensystem (VNS): Reguliert unbewusste Körperfunktionen.
Das VNS besteht aus dem Sympathikus, dem Parasympathikus und dem enterischen Nervensystem des Darms. Die Nervenzellen des SNS sind mit der Skelettmuskulatur, der Haut und den Sinnesorganen verbunden.
Anatomische Einteilung des Nervensystems
Das Nervensystem kann auch anatomisch eingeteilt werden:
- Zentrales Nervensystem (ZNS): Umfasst Gehirn und Rückenmark.
- Peripheres Nervensystem (PNS): Alle neuronalen Strukturen außerhalb des ZNS.
Das Somatische Nervensystem im Detail
Das somatische Nervensystem, auch animalisches oder willkürliches Nervensystem genannt, ermöglicht es uns, bewusst Sinneseindrücke wahrzunehmen und unsere Muskeln willentlich zu steuern. Es besteht aus Nervenfasern, die Informationen zwischen dem Gehirn und der Peripherie vermitteln.
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Afferente und Efferente Nerven
Das SNS besteht aus zwei Arten von Nervenfasern:
- Afferente Nerven: Leiten Sinnesinformationen von der Peripherie zum ZNS. Sie sind für Sensibilität und Sensorik zuständig.
- Efferente Nerven: Leiten Signale vom ZNS zu den Muskeln und steuern so die Muskelaktivität.
Ein Beispiel zur Veranschaulichung: Wenn man Kälte spürt, leiten afferente Fasern diesen Reiz an das Gehirn weiter. Dort wird entschieden, eine Jacke anzuziehen. Efferente Fasern senden dann ein Signal an die Muskeln im Arm, um die Jacke zu holen.
Sensibilität und Sensorik
Die sensible Funktion des SNS umfasst zwei Teilbereiche:
- Sensibilität: Wahrnehmung von Reizen über die Haut (Druck, Berührung, Temperatur, Schmerz) und Propriozeption (Eigenwahrnehmung des Körpers).
- Sensorik: Erfassung von Informationen über die Sinnesorgane (Sehen, Hören, Riechen, Schmecken, Gleichgewicht).
Die Weiterleitung sensibler Signale erfolgt über die weiße Substanz des Rückenmarks zum Gehirn. Auf diesem Weg kommt es zu Umschaltungen und zur Kreuzung der sensiblen Fasern auf die gegenüberliegende Seite. Die Eingangsstelle im Gehirn ist der primär somatosensible Kortex. Sensorische Nervenfasern ziehen zu speziellen Gebieten des Kortex, z. B. wird der Sehsinn im Okzipitallappen verarbeitet.
Bewusstsein und Thalamus
Eine wichtige Schaltstelle für die bewusste Wahrnehmung von Sinneseindrücken ist der Thalamus, auch "Tor zum Bewusstsein" genannt. Er ist die zentrale Umschaltstelle für sensorische und sensible Eindrücke auf ihrem Weg zur Hirnrinde.
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Efferente Neurone und Willkürmotorik
Die efferenten Neurone des SNS versorgen die Skelettmuskulatur und steuern so die Willkürmotorik. Die motorische Nervenbahn wird auch als "Pyramidenbahn" bezeichnet und führt vom Motorkortex über das Rückenmark zu den Muskelzellen. Der zur Erregung des Muskels genutzte Neurotransmitter ist Acetylcholin, das an nikotinerge Acetylcholinrezeptoren an der motorischen Endplatte bindet.
Neurotransmitter im Somatischen Nervensystem
Neurotransmitter spielen eine entscheidende Rolle bei der Signalübertragung im somatischen Nervensystem. Sie sind chemische Botenstoffe, die an den Synapsen freigesetzt werden und die Erregung von einer Nervenzelle zur nächsten oder zu einer Muskelzelle übertragen.
Die Synapse: Schaltstelle der Erregungsübertragung
Die Synapse ist die Struktur, die die Kommunikation zwischen zwei Neuronen oder zwischen einem Neuron und einer Effektorzelle (z. B. Muskelzelle) ermöglicht. Sie besteht aus dem präsynaptischen Neuron, dem synaptischen Spalt und dem postsynaptischen Neuron.
- Ein Aktionspotential erreicht die präsynaptische Nervenzelle.
- Neurotransmitter werden in den synaptischen Spalt freigesetzt.
- Neurotransmitter diffundieren durch den Spalt zur postsynaptischen Membran.
- Neurotransmitter binden an spezifische Rezeptoren auf der postsynaptischen Membran.
- Ionenkanäle öffnen sich, und Ionen strömen in die postsynaptische Zelle oder aus ihr heraus.
- Ein elektrisches Signal entsteht in der postsynaptischen Nervenzelle.
- Neurotransmitter werden abgebaut oder wieder aufgenommen, um die Signalübertragung zu beenden.
Wichtige Neurotransmitter im Somatischen Nervensystem
- Acetylcholin: Der wichtigste Neurotransmitter an der motorischen Endplatte, der die Muskelkontraktion auslöst. Acetylcholin wird auch von präganglionären Fasern des vegetativen Nervensystems, von postganglionären parasympathischen Fasern und von sympathischen Nerven, die die Schweißdrüsen versorgen, freigesetzt. Es gibt zwei verschiedene Acetylcholin-Rezeptoren: nikotinische und muskarinische Rezeptoren. Nikotinische Rezeptoren sind ionotrope Rezeptoren, während muskarinische Rezeptoren metabotrope Rezeptoren sind.
- Glutamat: Ein exzitatorischer Neurotransmitter, der im Gehirn weit verbreitet ist.
- GABA (γ-Aminobuttersäure): Der wichtigste inhibitorische Neurotransmitter im Gehirn.
- Dopamin: Ein Neurotransmitter, der eine wichtige Rolle bei der Steuerung von Bewegungen, Motivation und Belohnung spielt. Bei Patienten mit Parkinson sterben dopaminerge Neuronen ab, was zu Bewegungsarmut oder Bewegungslosigkeit führen kann.
- Serotonin: Ein Neurotransmitter, der Stimmung, Schlaf, Schmerzempfinden, Essverhalten und Sexualverhalten beeinflusst.
Erregende und Hemmende Synapsen
Neurotransmitter können entweder erregend oder hemmend wirken, je nachdem, welche Art von Ionenkanäle sie öffnen. Erregende Neurotransmitter (z. B. Glutamat) depolarisieren die postsynaptische Membran und erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass ein Aktionspotential ausgelöst wird. Hemmende Neurotransmitter (z. B. GABA) hyperpolarisieren die postsynaptische Membran und verringern die Wahrscheinlichkeit, dass ein Aktionspotential ausgelöst wird.
Rezeptoren: Schlüsselstellen der Neurotransmission
Für jeden Neurotransmitter gibt es spezifische Rezeptoren an der postsynaptischen Membran. Diese Rezeptoren bestimmen, ob ein Neurotransmitter aktivierend oder hemmend wirkt. Es gibt zwei Haupttypen von Rezeptoren:
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- Ionotrope Rezeptoren: Bilden selbst Ionenkanäle und ermöglichen einen schnellen Ioneneinstrom.
- Metabotrope Rezeptoren: Steuern die Öffnung von Ionenkanälen indirekt über G-Proteine.
Krankheiten und Störungen im Zusammenhang mit Neurotransmittern
Störungen im Neurotransmitter-System können zu verschiedenen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen führen.
- Myasthenia gravis: Eine Autoimmunerkrankung, bei der Autoantikörper gegen Acetylcholinrezeptoren gebildet werden. Dies führt zu einer gestörten Muskelkontraktion und Muskelschwäche.
- Parkinson-Krankheit: Eine neurodegenerative Erkrankung, die durch den Verlust von dopaminproduzierenden Zellen in der Substantia nigra gekennzeichnet ist.
- Schizophrenie: Eine schwere psychische Störung, die mit einer Überaktivität des Dopaminsystems in Verbindung gebracht wird.
- Autismus-Spektrum-Störung: Eine neurologische Entwicklungsstörung, die mit Veränderungen in verschiedenen Neurotransmittersystemen in Verbindung gebracht wird.
- Chorea Huntington: Eine progressive neurodegenerative Erkrankung, die durch eine Mutation im Huntingtin-Gen verursacht wird und zu unwillkürlichen Bewegungen führt.
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