Das zentrale Nervensystem: Komponenten, Struktur, Funktion

Das Nervensystem ist eines der komplexesten Systeme des menschlichen Körpers. Es koordiniert alle Körperfunktionen und ermöglicht es uns, unsere Umwelt wahrzunehmen. Dies geschieht durch den ständigen Austausch vieler Milliarden Nervenzellen. Das Nervensystem ist die zentrale Informations- und Kommunikationsplattform unseres Körpers. Es durchzieht unseren gesamten Organismus als faszinierendes Netzwerk und dient der Erfassung, Weiterleitung und Verarbeitung von Informationen. Es nutzt spezialisierte Sensoren, um Informationen zu sammeln, die dann in elektrische Impulse umgewandelt und über Nervenfasern mit einer Geschwindigkeit von etwa 400 km/h an das Gehirn weitergeleitet werden, wo sie verarbeitet und gespeichert werden. Auf diese Weise werden nicht nur Bewegungsabläufe und die Funktion unserer Organe gesteuert, sondern auch komplexe Funktionen wie Gedächtnis, Bewusstsein, Gefühle, Verstand und Vernunft ermöglicht.

Die Entwicklung der einzelnen Bestandteile des Nervensystems beginnt beim Embryo bereits in der 3. Schwangerschaftswoche. Daher ist es besonders wichtig, dass Frauen mit Kinderwunsch bereits vor der Empfängnis mit allen wichtigen Nährstoffen versorgt sind, die für den Aufbau von Nervengewebe benötigt werden.

Bestandteile des Nervensystems

Das Nervensystem umfasst alle Nervenzellen des menschlichen Körpers. Es kommuniziert mit der Umwelt und steuert gleichzeitig vielfältige Mechanismen im Inneren. Das Nervensystem nimmt Sinnesreize auf, verarbeitet sie und löst Reaktionen wie Muskelbewegungen oder Schmerzempfindungen aus. Es enthält viele Milliarden Nervenzellen, sogenannte Neuronen, allein im Gehirn sind es rund 100 Milliarden.

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. 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. Haut) zum Zentrum.

Zentrales Nervensystem (ZNS)

Unser Gehirn und das Rückenmark bilden gemeinsam das zentrale Nervensystem, kurz 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. Als Kontroll- und Schaltzentrale ist das zentrale Nervensystem für uns lebenswichtig, denn 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.

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Das Gehirn liegt in der Schädelhöhle, einem Hohlraum, der von den Schädelknochen gebildet wird. Das Rückenmark liegt, umschlossen von der Wirbelsäule, im Wirbelkanal (auch Rückenmarkskanal oder Spinalkanal genannt). 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.

Peripheres Nervensystem (PNS)

Als peripheres Nervensystem werden all jene Nerven zusammengefasst, die nicht zum ZNS gehören. Die Hirnnerven verknüpfen unsere Sinnesorgane mit dem Gehirn und der Muskulatur im Kopf- und Rumpfbereich. Entsprechend der Reihenfolge, in der sie aus dem Gehirn austreten, werden sie mit römischen Zahlen nummeriert. Zu den Hirnnerven gehören beispielsweise unser Riechnerv (I. Hirnnerv; Nervus olfactorius), der Sehnerv (II. Hirnnerv; Nervus opticus) und unser Gesichtsnerv (VII. Hirnnerv; Nervus facialis). Rund die Hälfte der Hirnnerven sind sogenannte gemischte Nerven, d. h. sie enthalten sowohl motorische als auch sensorische Fasern. Die Spinalnerven sind ebenfalls gemischte Nerven. Sie bilden sich aus den Nervenwurzeln im Rückenmark und verzweigen sich nach ihrem Austritt aus dem Wirbelkanal in 3-4 Äste, um verschiedene Körperbereiche versorgen zu können. Der vordere Ast z. B.

Somatisches und vegetatives Nervensystem

Innerhalb des Nervensystems werden aber nicht nur die Nervenfasern aufgrund spezieller Eigenschaften unterteilt. Auch das Nervensystem als Ganzes lässt sich in verschiedene Bereiche untergliedern: Wird anhand der Lage bzw. des Aufbaus differenziert, ist vom zentralen Nervensystem (ZNS) oder peripheren Nervensystem (PNS) die Rede. Erfolgt die Einordnung gemäß der Funktion, spricht die Neurobiologie vom somatischen (willkürlichen) Nervensystem und vom vegetativen (unwillkürlichen) Nervensystem. Sowohl peripheres und zentrales Nervensystem als auch das somatische und vegetative Nervensystem sind in ihrer Funktion miteinander gekoppelt. Je nachdem, ob unser Körper Reize der Umwelt verarbeitet oder Körperfunktionen im Inneren koordiniert, unterscheidet man zwischen somatischem (willkürlichem) Nervensystem und vegetativem (unwillkürlichem) 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. Wenn wir also im Sommer nach draußen gehen und realisieren, dass es uns zu hell ist, leiten die Sinneszellen der Augen die Information über sensorische Nervenfasern an das Gehirn weiter. Dort wird die Information dann zur Entscheidung umgewandelt, eine Sonnenbrille zu tragen - und der Befehl „Sonnenbrille aufsetzen“ wird über motorische Nervenfasern an die Hand weitergeleitet.

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, Verdauung, Stoffwechsel, Kreislauf, Fortpflanzung). Wenn sich beim Sport unser Puls erhöht und wir zu schwitzen beginnen, verdanken wir das der Arbeit des vegetativen Nervensystems. Darüber hinaus beeinflusst das vegetative Nervensystem auch einzelne Organe und Muskeln, darunter unsere Sexualorgane oder den inneren Augenmuskel, der u.a. die Pupillenweite reguliert.

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Sympathikus und Parasympathikus

Diese werden durch übergeordnete Schaltzentren im verlängerten Rückenmark und Hypothalamus reguliert. 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. die 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.

Enterisches Nervensystem

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.

Funktion des Nervensystems

Um sensorische Informationen zu übertragen und Körperfunktionen sowie Reaktionen zu koordinieren, arbeiten unser peripheres und zentrales Nervensystem als perfektes Team zusammen. Nicht immer wird dabei das Gehirn involviert. Bei Reflexen wie z. B. dem Kniesehnenreflex erfolgt die Reizverarbeitung bereits im Rückenmark.

Viele der Funktionen, die unser Nervensystem übernimmt, können wir bewusst steuern. Auf manches haben wir allerdings keinen Einfluss. Sowohl bei bewussten als auch bei unbewussten Reaktionen spielen die Sinneszellen als Übermittler der Informationen eine zentrale Rolle. Denn sie nehmen Sinnesreize (Sehen, Hören, Riechen usw.) aus der Umwelt wahr und leiten sie über das periphere Nervensystem an unser Gehirn. Abhängig vom Sinnesreiz werden verschiedene Arten von Rezeptoren erregt. Im Gehirn angekommen wird der Sinnesreiz dann schließlich mit übergeordneten Hirnprozessen wie z. B. Erinnerungen, Emotionen und Erfahrungen verknüpft.

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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.

Erkrankungen des Zentralnervensystems

Eine Erkrankung des zentralen Nervensystems ist eine Störung oder Schädigung von Gehirn oder Rückenmark, den Hauptbestandteilen des zentralen Nervensystems. Es gibt viele verschiedene Erkrankungen, die das Zentralnervensystem betreffen können. Einige der häufigsten sind:

• Parkinson-Krankheit: Eine neurodegenerative Störung, die durch das Absterben von Gehirnzellen verursacht wird, welche den Neurotransmitter Dopamin produzieren.
• Multiple Sklerose: Eine chronische Erkrankung, bei der das Immunsystem fälschlicherweise die Myelinscheiden - die Schutzschicht um die Nervenfasern im Gehirn und Rückenmark - angreift und schädigt.
• Alzheimer-Krankheit: Eine fortschreitende Erkrankung, die Nervenzellen im Gehirn schädigt und zu Gedächtnisverlust, Verwirrtheit und anderen kognitiven Problemen führt.
• Epilepsie: Eine neurologische Störung, die durch anhaltende Anfälle gekennzeichnet ist, die durch eine übermäßige und abnormale Gehirnaktivität verursacht werden.

Jede dieser Krankheiten hat einzigartige Symptome, Behandlungen und Prognosen. Aus diesem Grund ist eine genaue Diagnose durch einen qualifizierten Gesundheitsdienstleister erforderlich, um geeignete Behandlungsstrategien zu entwickeln.

Überlastung des Zentralnervensystems

Das Zentralnervensystem kann aus vielfältigen Gründen überlastet werden. Dies kann zu einer Vielzahl von Symptomen führen:

• Erhöhter Stress: Chronischer Stress kann das ZNS erheblich belasten und Probleme wie Schlafstörungen, Depressionen, Angstzustände und Konzentrationsstörungen verursachen.
• Ständige Informationsflut: Unsere moderne Technologie-basierte Gesellschaft stellt uns oft vor einen Überfluss an Informationen, und dieser anhaltende „Informationsstress“ kann zur Überlastung des ZNS führen.
• Toxische Substanzen: Drogen, Alkohol und bestimmte Medikamente können das ZNS überlasten und so Schädigungen hervorrufen.

Diese Überlastung kann erhebliche Folgen für das Wohlbefinden und die Lebensqualität haben und kann das Risiko für zahlreiche Gesundheitsprobleme erhöhen, einschließlich neurologischer Störungen, psychische Gesundheitsprobleme, und Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

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