Das zentrale Nervensystem (ZNS) ist die zentrale Informations- und Kommunikationsplattform unseres Körpers. Es koordiniert sämtliche Körperfunktionen und ermöglicht uns, unsere Umwelt wahrzunehmen. Es besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark und ist für die Reizaufnahme, Reizverarbeitung und Reizweiterleitung verantwortlich. Das ZNS steuert die bewusste Koordination der Bewegung (Motorik), vermittelt Nachrichten aus der Umwelt oder unserem Körperinneren und reguliert das Zusammenspiel aller Körpersysteme. Darüber hinaus ermöglicht uns das zentrale Nervensystem komplexe Funktionen wie Gedächtnis (Lernen, Erinnerung), Bewusstsein, Gefühle, Verstand und Vernunft.
Entwicklung des ZNS während der Embryonalentwicklung
Das ZNS entsteht während der embryonalen Entwicklung. Bereits in der 5. Schwangerschaftswoche beginnen sich die ersten Nervenzellen zu teilen und sich in Neuronen und Gliazellen - die Zelltypen, aus denen das Nervensystem besteht - zu differenzieren. Um die 5. Woche faltet sich die Neuralplatte in sich selbst und bildet das sogenannte Neuralrohr, welches sich bis etwa zur 6. SSW schließt und zum Gehirn und Rückenmark wird. Um die 10. Woche besitzt das Gehirn bereits eine kleine, glatte Struktur, die dem gleicht, was allgemein als Gehirn bekannt ist. Die Falten, die die verschiedenen Gehirnregionen bilden, entwickeln sich erst später in der Schwangerschaft.
Ab der 8. Woche beginnt die elektrische Aktivität im Gehirn. Sie ermöglicht dem Baby, seine ersten (spontanen) Bewegungen zu koordinieren, die im Ultraschall bereits sichtbar sind. Bis zum Ende des ersten Trimesters folgen weitere unwillkürliche Bewegungen wie Dehnen, Gähnen und Saugen. Diese erfolgen bis zum Ende des zweiten Trimesters dann bereits deutlich koordinierter. Das Gehirn, das lebenswichtige Funktionen wie Herzfrequenz und Atmung steuert, ist in der Regel bis zum Ende des zweiten Trimesters vollständig entwickelt. Der zerebrale Kortex, der willkürliche Handlungen sowie das Denken und Fühlen steuert, übernimmt im dritten Trimester - also erst gegen Ende der Schwangerschaft - seine Aufgaben. Daher ist es besonders wichtig, dass Frauen mit Kinderwunsch am besten schon vor der Empfängnis mit allen wichtigen Nährstoffen versorgt sind, die für den Aufbau von Nervengewebe nötig sind.
Die Bestandteile des ZNS: Gehirn und Rückenmark
Unser Gehirn und das Rückenmark bilden gemeinsam das zentrale Nervensystem, kurz ZNS.
Das Gehirn (Cerebrum/Encephalon)
Das Gehirn liegt in der Schädelhöhle, einem Hohlraum, der von den Schädelknochen gebildet wird. Es wiegt zwischen 1,5-2 kg. Als Steuerzentrale des menschlichen Körpers benötigt das Gehirn viel Sauerstoff und Glucose (Zucker). Es wird aufgeteilt in zwei Hemisphären (rechte und linke Hirnhälfte), die über den Balken (Corpus allosum) miteinander verbunden sind, sowie verschiedene Hirnlappen (Stirnlappen/Lobus frontalis, Scheitellappen/L. parietalis, Schläfenlappen/L. temporalis, Hinterhauptslappen/L.
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Das Großhirn, dessen Entwicklung den Menschen mit all seinen einzigartigen und vielfältigen Fähigkeiten erst ermöglicht, nimmt 80% der Hirnmasse ein. Es besteht aus einer rechten und einer linken Großhirnhälfte, die durch einen breiten und dicken Nervenstrang (den „Balken“) miteinander verbunden sind. Die äußere Schicht des Großhirns bildet die Großhirnrinde. Sie ist 2 bis 3 Millimeter dick und wird auch, wegen ihres Aussehens, als graue Substanz bezeichnet. Ihre graue Farbe erhält die Großhirnrinde von den Zellkörpern der Neurone. Unterhalb der Großhirnrinde befindet sich die weiße Substanz.
Das Gehirn wird orientierungsweise in 5 größere Abschnitte unterteilt. Dies sind das Großhirn, das Zwischenhirn, das Mittelhirn, das Kleinhirn und das Nachhirn. Umgeben ist das Gehirn von 3 Hautschichten. Die äußere Hülle (harte Hirnhaut) ist innen mit den Schädelknochen fest verbunden. Zwischen der inneren und der mittleren Haut befindet sich Flüssigkeit, die bei Erschütterungen wie eine Art Stoßdämpfer wirkt und somit zum Schutz des Gehirns beiträgt. Im Inneren des Gehirns befinden sich 4 Hohlräume (Hirnkammern), die mit Gehirnflüssigkeit gefüllt sind. Etwa 1.400 Gramm wiegt unser Gehirn. Dabei ist das Gehirn von Männern im Durchschnitt etwas größer und schwerer als das von Frauen, wobei dieser Größenunterschied keine unmittelbaren Rückschlüsse auf geistige Merkmale wie die Intelligenz zulässt. Das Älterwerden geht nicht spurlos an unserem Gehirn vorüber.
Das Rückenmark (Medulla spinalis)
Das Rückenmark liegt, umschlossen von der Wirbelsäule, im Wirbelkanal (auch Rückenmarkskanal oder Spinalkanal genannt). Das Rückenmark verläuft geschützt innerhalb der Wirbelsäule im Spinalkanal. Es handelt sich dabei um eine stabförmige Ansammlung von Nervenzellkörpern und -fasern, die bei Erwachsenen ca. einen halben Meter lang ist. Umgeben ist es von einer Flüssigkeit, dem Liqour (Nervenwasser). Während die Dura mater als äußerste Schicht an den umgebenden Schädel- bzw. Wirbelknochen angrenzt, legt sich die Pia mater als innerstes Blatt direkt an die Oberfläche von Gehirn bzw. Rückenmark an. Der Raum zwischen der Spinngewebshaut und der weichen Hirn-/Rückenmarkshaut ist mit Flüssigkeit gefüllt, dem Nervenwasser (auch Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit, Liquor cerebrospinalis). In der Spinngewebshaut verlaufen zahlreiche Blutgefäße. Die weiche Hirn-/Rückenmarkshaut versorgt Gehirn bzw.
Wie auch das Großhirn besteht das Rückenmark aus einer grauen und einer weißen Substanz. Die graue Substanz liegt innen und wird von der weißen umhüllt. Aus den Seiten des Rückenmarks treten Nervenfasern aus, die sich zu Spinalnerven vereinigen. Über Zwischenräume in der knöchernen Wirbelsäule treten diese aus dem Wirbelkanal aus.
Es verbindet das Gehirn mit der Peripherie des Körpers. Sensible Nervenbahnen transportieren Informationen zum Gehirn (afferente Bahnen) und motorische Bahnen (efferente Bahnen) leiten Informationen vom Gehirn an ausführende Strukturen wie z. B. die Muskeln. Die graue Substanz enthält Nervenzellkörper, die Schmerz- und Berührungsreize übertragen sowie Nervenzellen, die der Motorik dienen und Nervenzellen des autonomen Systems, das die inneren Organe steuert. Die weiße Substanz enthält auf- und absteigende Fasersysteme. Über die gesamte Länge des Rückenmarks entspringen auf beiden Seiten in regelmäßigen Abständen 31 Paare von Nervenwurzeln, die sich zu den Spinalnerven vereinigen.
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Graue und weiße Substanz im ZNS
Bei Betrachtung der Gewebestruktur ist zu erkennen, dass sowohl Gehirn als auch Rückenmark aus einer grauen und weißen Substanz bestehen. Die graue Substanz, die vor allem aus Nervenzellkörpern besteht, befindet sich in der Großhirnrinde (Kortex) und im schmetterlingsförmigen Teil des Rückenmarks. Sie dient der Reizaufnahme und Reizverarbeitung. Die weiße Substanz bildet im Gehirn das innenliegende Gewebe aus Nervenfasern (Axone). Hier sind Nervenzellen durch millionenfache Verbindungen verschaltet und für die Reizweiterleitung verantwortlich.
Die graue Substanz liegt im Gehirn außen, im Rückenmark innen. Die graue Substanz wird vorwiegend aus den Zellkörpern der Nervenzellen gebildet, während die weiße Substanz überwiegend aus den Nervenzellfortsätzen oder Axonen besteht.
Funktion des ZNS als Kontroll- und Schaltzentrale
Als Kontroll- und Schaltzentrale ist das zentrale Nervensystem für uns lebenswichtig. Das ZNS bekommt seine Informationen vom peripheren Nervensystem, verarbeitet sie und schickt Befehle mit passenden Reaktionen an das periphere Nervensystem zurück. Es steuert die bewusste Koordination der Bewegung (Motorik), vermittelt Nachrichten aus der Umwelt oder unserem Körperinneren und reguliert das Zusammenspiel aller Körpersysteme (Atmung, Hormonhaushalt, vegetatives und peripheres Nervensystem, innere Organe, Herz-Kreislauf-System, Muskulatur). Darüber hinaus ermöglicht uns das zentrale Nervensystem komplexe Funktionen wie Gedächtnis (Lernen, Erinnerung), Bewusstsein, Gefühle, Verstand und Vernunft.
Das ZNS ist Sitz der willkürlichen Entscheidungen, z.B. der willkürlichen Motorik. Rein topographisch ist das ZNS vom PNS abgegrenzt. funktionell bilden ZNS und PNS aber eine Einheit!
Abgrenzung zum peripheren Nervensystem (PNS)
Als peripheres Nervensystem werden all jene Nerven zusammengefasst, die nicht zum ZNS gehören. Das periphere Nervensystem (PNS) kann als Filiale des ZNS betrachtet werden. Gehirn und Rückenmark (ZNS) können nicht überall sein. Die zu- und ableitenden Nervenfasern schon!
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Das ZNS bekommt seine Informationen vom peripheren Nervensystem, verarbeitet sie und schickt Befehle mit passenden Reaktionen an das periphere Nervensystem zurück.
Das periphere Nervensystem leitet Informationen (elektrische Impulse), die von den Sinnesorganen aufgenommen werden, über ein dreidimensionales Netz aus Neuronen (Nervenzellen) an das zentrale Nervensystem weiter und empfängt andersherum vom ZNS Informationen über die Steuerung von Körperfunktionen und Bewegungen. Die Fasern, die zum ZNS hinführen, werden als afferente Nervenfasern bezeichnet. Sie übermitteln sensorische Informationen (Reizaufnahme). Die Nervenfasern, die vom ZNS wegführen, werden als efferente Nervenfasern bezeichnet.
Unterteilung des Nervensystems: Somatisch vs. Vegetativ
Je nachdem, ob unser Körper Reize der Umwelt verarbeitet oder Körperfunktionen im Inneren koordiniert, unterscheidet man zwischen somatischem (willkürlichem) Nervensystem und vegetativem (unwillkürlichem) Nervensystem. Sowohl peripheres und zentrales Nervensystem als auch das somatische und vegetative Nervensystem sind in ihrer Funktion miteinander gekoppelt. Sowohl das zentrale als auch das periphere Nervensystem enthalten willkürliche und unwillkürliche Anteile.
Somatisches (willkürliches) Nervensystem
Das somatische (willkürliche) Nervensystem steuert die Motorik der Skelettmuskulatur und damit alle bewussten, willentlichen Körperreaktionen und Reflexe, die als Reaktion auf unsere Umwelt erfolgen. Das somatische Nervensystem nennst du auch animalisches Nervensystem oder willkürliches Nervensystem. Es umfasst alle bewussten und willentlichen Prozesse in deinem Körper, also jene, die du absichtlich steuern und beeinflussen kannst.
Hierzu zählen Vorgänge, die sich bewusst steuern lassen, wie z. B. Bewegungen (motorisches System). Auch die bewusste Wahrnehmung von Umweltreizen und Reizen aus dem Körperinneren sowie deren Weiterleitung an das Gehirn gehören dazu (sensorisches System). Zum sensorischen System gehören das visuelle System (Sehsinn), auditive System (Hörsinn), vestibuläre System (Gleichgewichtssinn), olfaktorische System (Geruchssinn), gustatorische System (Geschmackssinn) und das taktile System (Tastsinn).
Vegetatives (autonomes) Nervensystem
Im Gegensatz zum somatischen Nervensystem haben wir über das vegetative Nervensystem keinerlei Kontrolle. Die Tatsache, dass wir es nicht beeinflussen können, bedeutet aber nicht, dass es weniger wichtig für uns ist. Im Gegenteil: Das vegetative Nervensystem innerviert unser Herz, die Gefäße sowie Drüsen und die glatte Muskulatur der Eingeweide und steuert so sämtliche „Vitalfunktionen“ (u. a. Atmung, Stoffwechsel, Verdauung, Körpertemperatur, Wasserhaushalt, Kreislauf, Fortpflanzung). Das vegetative Nervensystem kannst du auch als viszerales Nervensystem oder autonomes Nervensystem bezeichnen. Es steuert alle unwillkürlichen Prozesse deines Körpers, also jene, die außerhalb deines Bewusstseins sind und automatisch ablaufen.
Die efferenten (vom ZNS wegführenden) Nervenbahnen des vegetativen Nervensystems lassen sich einem sympathischen (Sympathikus) sowie einem parasympathischen (Parasympathikus) Bereich zuordnen.
Sympathikus und Parasympathikus
Sympathikus und Parasympathikus werden oft als Gegenspieler bzw. Antagonisten bezeichnet. Dabei wirkt der Sympathikus erregend bzw. leistungssteigernd (ergotrop) auf die Organfunktionen und versetzt unseren gesamten Körper in eine „Stresssituation“, den sogenannten „fight-or-flight“ Modus. In der Folge weiten sich die Pupillen, der Herzschlag und die Atmung werden beschleunigt, Energie wird freigesetzt. Vorgänge, die für eine sofortige Aktivität nicht so wichtig sind (z. B. Verdauung), werden gehemmt. So ist unser Körper bereit, Höchstleistungen zu vollbringen. Reize, die den Sympathikus aktivieren (sogenannte Stressoren) können sowohl physischer (z. B. Lärm, Hitze) als auch psychischer Natur sein. Anatomisch hat der Sympathikus seinen Ursprung in den Nervenzellkörpern des Rückenmarks, deren Nervenfasern zwischen den Brust- und Lendenwirbeln aus dem Wirbelkanal austreten und sogenannte Ganglien (Ansammlungen von Nervenzellkörpern) bilden. Diese verbinden sich an beiden Seiten der Wirbelsäule zu einem perlschnurartigen sogenannten Grenzstrang aus, über den die Nervenfasersysteme in Verbindung stehen.
Als „Gegenspieler“ des Sympathikus ist der Parasympathikus der Teil des vegetativen Nervensystems, der für die Ruhe -und Regenerationsphasen („rest-and-digest“) verantwortlich ist und das innere Gleichgewicht wiederherstellt. Um dies zu erreichen, beginnt der Parasympathikus nach der Aktivierung des Sympathikus dadurch gegenzusteuern, dass er beispielsweise die Herzfrequenz senkt, die Pupillen verengt und den Stoffwechsel zum Aufbau von Reserven steigert. Gleichzeitig aktiviert der Parasympathikus die Tätigkeit des Verdauungssystems. Die Nerven des Parasympathikus haben ihren Ursprung im Hirnstamm und dem zum Kreuzbein gehörigen Bereich des Rückenmarks. Anders als im Sympathikus liegen die Ganglien des Parasympathikus aber nicht neben der Wirbelsäule, sondern dicht bei den versorgten Organen.
Der Parasympathikus ist der Entspannungsnerv. Der Sympathikus hingegen ist der Erregungs- bzw. Anspannungsnerv.
Enterisches Nervensystem
Des Weiteren gibt es das enterische Nervensystem. Dabei handelt es sich um ein komplexes Geflecht aus Nervenzellen, das annähernd den gesamten Gastrointestinaltrakt (Verdauungstrakt) durchzieht. Die Hauptkomponenten des enterischen Nervensystems sind der Auerbach-Plexus (Plexus myentericus) und der Meissner-Plexus (Plexus submucosus). Das enterische Nervensystem ist der dritte Bereich des vegetativen Nervensystems, der als Geflecht von Nervenzellen den Verdauungstrakt durchzieht. Interessanterweise steuert das enterische Nervensystem nicht nur Verdauungsprozesse, sondern hat auch einen Einfluss auf unsere Gefühlswelt und unser Wohlbefinden. Umgekehrt scheinen aber auch Veränderungen im Magen-Darm-Trakt Auswirkungen auf Emotionen zu haben. Forschungsarbeiten der letzten Jahre deuten darauf hin, dass die Zusammensetzung der Darmflora hier eine Rolle spielt.
Die Rolle von Neuronen und Gliazellen
Als kleinste funktionelle Einheit bilden die Nervenzellen (med.: Neuron) mit ihren umgebenden Gliazellen die Grundbausteine unseres Nervensystems. Die kleinen, meist stark verästelten Dendriten empfangen Signale, während das längere Axon, die elektrische Erregung zum Ende der Nervenzelle weiterleitet. Dort angekommen wird der Reiz durch die sogenannten Synapsen (Schaltstelle der Nervenzelle) zur nächsten Zelle transportiert.
Häufig wird der Begriff „Nervenzelle“ bzw. Neuron mit „Nerv“ gleichgesetzt, auch wenn dies anatomisch nicht richtig ist. Ein Nerv besteht vielmehr aus einem Zusammenschluss mehrerer, parallel verlaufender, gebündelter Nervenfasern (Axone). Je nachdem, welche Aufgabe der Nerv erfüllt bzw. in welche Richtung er die Informationen weiterleitet, wird er als efferenter (motorischer), afferenter (sensorischer) oder gemischter Nerv bezeichnet. Efferente Nerven leiten elektrische Impulse vom Zentrum (Gehirn, Rückenmark) zur Peripherie, beispielweise zur Skelettmuskulatur. Afferente Nerven hingegen senden den Reiz von der Peripherie (z. B. Sinnesorgane) zum Zentrum.
Die Nervenzellen sind die Bausteine unseres Nervensystems. Sie besitzen einen Zellkörper und Zellfortsätze, die sie mit anderen Nervenzellen oder mit Körperzellen, wie beispielsweise Muskel- oder Drüsenzellen, verbinden. Diese Fortsätze werden als Axone und Dendriten bezeichnet. Axone leiten Signale zu anderen Neuronen oder Zielzellen weiter, während Dendriten die Signale meistens von anderen Neuronen empfangen. Die Länge der Axone und Dendriten reicht von wenigen tausendstel Millimeter bis zu über einem Meter. Neben den Neuronen enthält das Nervensystem Gliazellen und ein dichtes Netz von Blutgefäßen, das die ausreichende Zufuhr von Sauerstoff und Nährstoffen sicherstellt.
Neurologische Erkrankungen und Risikofaktoren
Neurologische Erkrankungen sind Erkrankungen des Nervensystems. Sie sind entweder durch einen Gendefekt angeboren oder entstehen im Laufe des Lebens. Hierfür können zum Beispiel eine Infektion, ein Trauma oder eine Rückbildung (Degeneration) verantwortlich sein.
Morbus Parkinson ist heute bereits die häufigste neurologische Alterserkrankung. Etwa 1 % der über 60-Jährigen sind davon betroffen. Als Morbus Alzheimer wird eine primär degenerative Hirnerkrankung bezeichnet, die mit fortschreitender Demenz einhergeht. Die Erkrankung macht etwa drei Viertel aller Demenzerkrankungen aus und stellt somit die häufigste Form der Demenz im Alter dar.
Ein Defizit an essenziellen Nährstoffen wie Vitamin B1 (Thiamin), B6, B12, Folsäure, Vitamin D, Magnesium, Eisen und Zink kann neurologische Funktionsstörungen verursachen und neurodegenerative Erkrankungen (z. B. Demenz, Alzheimer, Parkinson) begünstigen. Erhöhter Taillenumfang (abdominale Adipositas, Apfel-Typ) steht in Zusammenhang mit Insulinresistenz, chronischer systemischer Inflammation und neurodegenerativen Prozessen (z. B. Demenz, Alzheimer).
Diagnostische Verfahren bei neurologischen Erkrankungen
- Entzündungsparameter - C-reaktives Protein (CRP), Blutsenkungsgeschwindigkeit (BSG), Leukozytenzahl zur Beurteilung entzündlicher ZNS-Erkrankungen (z. B. Multiple Sklerose, Enzephalitis, Meningitis)
- Leber- und Nierenparameter - zur Abklärung neurotoxischer Stoffwechselstörungen (z. B. hepatische Enzephalopathie, Urämie)
- Computertomographie (CT) des Schädels (craniales CT bzw. cCT)
- Magnetresonanztomographie des Schädels (Schädel-MRT, craniale MRT bzw. cMRT)
- CT-Angiographie bzw. MR-Angiographie
- Psychometrische Verfahren - z. B. Persönlichkeitsdiagnostik - mithilfe standardisierter Fragebögen (z. B. MMPI)
Bei Erkrankungen des Nervensystems sollte zunächst der Hausarzt aufgesucht werden. In Abhängigkeit von der Erkrankung bzw.
Akuter vs. chronischer Stress
Akuter Stress ist eine natürliche, zeitlich begrenzte Reaktion des Sympathikus, um uns in Situationen, in denen wir gefordert sind, aufmerksamer und leistungsfähiger zu machen. In Urzeiten diente akuter Stress z.B. der Flucht vor einem wilden Tier oder der Jagd. Und auch heute kann akuter Stress helfen, Herausforderungen zu meistern. Wird der Organismus jedoch in eine Art „Daueralarm-Zustand“ versetzt und der Parasympathikus kann nicht bzw. nur wenig zu Regenerationszwecken eingreifen, wird die Gesundheit früher oder später negativ beeinflusst. Denn chronischer Stress zehrt sowohl an den körperlichen als auch psychischen Reserven. Wer sich dauernd gestresst fühlt, tut daher gut daran, belastende Auslöser zu finden und diese nach Möglichkeit auszuschalten.