Aufbau und Funktion des Zentralnervensystems: Eine umfassende Übersicht

Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das die Grundlage für die Steuerung und Koordination des gesamten Körpers bildet. Es ermöglicht uns, unsere Umwelt wahrzunehmen, zu denken, zu fühlen und zu handeln. Das Nervensystem ist die zentrale Informations- und Kommunikationsplattform unseres Körpers und durchzieht unseren gesamten Organismus. Es dient der Erfassung, Weiterleitung und Verarbeitung von Informationen. Um diese Aufgabe bewerkstelligen zu können, nutzt es spezialisierte Sensoren. Die Entwicklung einzelner Bestandteile des Nervensystems beginnt beim Embryo bereits in der 3. Schwangerschaftswoche. 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 (v. a.

Gliederung des Nervensystems

Das Nervensystem des Menschen wird in zwei Hauptbereiche unterteilt:

• Zentralnervensystem (ZNS): Bestehend aus Gehirn und Rückenmark.
• Peripheres Nervensystem (PNS): Umfasst alle Nerven und Nervenbahnen, die außerhalb des Gehirns und Rückenmarks liegen.

Funktionell wird das Nervensystem zusätzlich in das somatische (willkürliche) und das vegetative (unwillkürliche) Nervensystem unterteilt. Sowohl peripheres und zentrales Nervensystem als auch das somatische und vegetative Nervensystem sind in ihrer Funktion miteinander gekoppelt.

Zentralnervensystem (ZNS)

Das zentrale Nervensystem (ZNS) setzt sich aus dem Gehirn und dem Rückenmark zusammen. Es ist das Kontroll- und Steuerungszentrum des Körpers, verantwortlich für Denken, Fühlen, Erinnern und die Verarbeitung von Informationen aus dem Körperinneren und der Umwelt. Das ZNS ist von entscheidender Bedeutung für die bewusste Koordination der Bewegung (Motorik), die Vermittlung von Nachrichten aus der Umwelt oder unserem Körperinneren und die Regulierung des Zusammenspiels 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.

Bestandteile des Gehirns:

Das Gehirn wird orientierungsweise in fünf größere Abschnitte unterteilt:

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1. Großhirn: Nimmt 80% der Hirnmasse ein und besteht aus zwei Hälften, die durch den "Balken" verbunden sind. Die äußere Schicht bildet die Großhirnrinde (graue Substanz).
2. Zwischenhirn
3. Mittelhirn
4. Kleinhirn
5. Nachhirn

Umgeben ist das Gehirn von drei Hautschichten, wobei die äußere Hülle (harte Hirnhaut) innen mit den Schädelknochen fest verbunden ist. Zwischen der inneren und der mittleren Haut befindet sich Flüssigkeit, die bei Erschütterungen wie ein Stoßdämpfer wirkt. Im Inneren des Gehirns befinden sich vier Hohlräume (Hirnkammern), die mit Gehirnflüssigkeit gefüllt sind. Das Gehirn wiegt etwa 1.400 Gramm, wobei das Gehirn von Männern im Durchschnitt etwas größer und schwerer ist als das von Frauen.

Aufbau von Gehirn und Rückenmark:

Gehirn und Rückenmark bestehen aus grauer und weißer Substanz. 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. Im Rückenmark ist die weiße Substanz außen und die graue Substanz innen. Im Gehirn ist es umgekehrt.

Peripheres Nervensystem (PNS)

Als peripheres Nervensystem werden all jene Nerven zusammengefasst, die nicht zum ZNS gehören. Es verbindet das ZNS mit den Organen, Muskeln und der Haut. Die vom Nervensystem gesammelten Informationen werden dann in elektrische Impulse umgewandelt und über Nervenfasern mit einer Geschwindigkeit von rund 400 km/h an das Gehirn weitergeleitet. Dort werden sie schließlich verarbeitet und gespeichert. Auf diese Weise werden nicht nur Bewegungsabläufe und die Funktion unserer Organe gesteuert.

Bestandteile des peripheren Nervensystems:

• Hirnnerven: Verknüpfen Sinnesorgane mit Gehirn und Muskulatur im Kopf- und Rumpfbereich (z.B. Riechnerv, Sehnerv, Gesichtsnerv).
• Spinalnerven: Bilden sich aus Nervenwurzeln im Rückenmark und verzweigen sich, um verschiedene Körperbereiche zu versorgen.

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.

Somatisches 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.

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Vegetatives 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.

Bestandteile des vegetativen Nervensystems:

1. Sympathikus: Wirkt 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.
2. Parasympathikus: Ist 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.
3. Enterisches Nervensystem: Durchzieht als Geflecht von Nervenzellen den Verdauungstrakt. 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

Das Nervensystem erfüllt eine Vielzahl wichtiger Funktionen im Körper:

• Reizaufnahme und -verarbeitung: Sinneszellen nehmen Reize aus der Umwelt wahr und leiten sie über das PNS an das Gehirn weiter.
• Informationsweiterleitung: Elektrische Impulse werden über Nervenfasern mit hoher Geschwindigkeit an das Gehirn weitergeleitet.
• Koordination von Körperfunktionen: Das ZNS steuert die bewusste Bewegungskoordination (Motorik), vermittelt Nachrichten aus der Umwelt oder dem Körperinneren und reguliert das Zusammenspiel aller Körpersysteme.
• Regulation lebensnotwendiger Prozesse: Das vegetative Nervensystem steuert unwillkürliche Funktionen wie Atmung, Herzschlag, Verdauung und Stoffwechsel.
• Kognitive Funktionen: Das ZNS ist zuständig für Sprache, Bewusstsein, Denken, Lernen, Erinnerungen, Aufmerksamkeit und Vorstellungsvermögen.

Die Rolle der Nervenzellen (Neuronen):

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.

Die Bedeutung elektrischer Impulse:

Erstaunlicherweise erfolgt die Arbeit des Nervensystems dabei immer nach demselben Prinzip: dem elektrischen Impuls. Dieser dient nicht nur der Reizwahrnehmung, sondern auch der Reizverarbeitung und Reizweiterleitung (z. B. motorische Befehle an die Muskeln).

Erkrankungen des Nervensystems

Es gibt zahlreiche Krankheiten und Störungen, die das zentrale Nervensystem betreffen können. Dazu gehören beispielsweise:

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• Neurologische Erkrankungen: Erkrankungen des Nervensystems.
• Amyotrophe Lateralsklerose (ALS): Eine neurodegenerative Erkrankung der ersten und zweiten Motoneurone.

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