Das menschliche Nervensystem ist ein komplexes und faszinierendes System, das fast alle Körperfunktionen steuert und koordiniert. Es ist ein biologischer Supercomputer, der Tag und Nacht im Einsatz ist. Ohne das Nervensystem wäre keine Interaktion mit der Umwelt möglich. Das Nervensystem ist das übergeordnete Steuerungs-, Kommunikations- und Regulationssystem des Körpers. Es besteht aus spezialisierten Zellen, den Neuronen (Nervenzellen), die über elektrische Impulse Informationen übertragen können. Ergänzt wird dieses System durch Gliazellen, die die Neuronen in ihrer Funktion unterstützen, sie ernähren, schützen und isolieren.
Aufbau und Funktion des Nervensystems
Das Nervensystem lässt sich nach verschiedenen Gesichtspunkten unterteilen, vor allem nach seiner Lage im Körper und seiner Funktion. Die bekannteste und grundlegendste Einteilung unterscheidet zwischen dem zentralen Nervensystem (ZNS) und dem peripheren Nervensystem (PNS).
Zentrales Nervensystem (ZNS)
Das zentrale Nervensystem umfasst das Gehirn und das Rückenmark. Es ist verantwortlich für die zentrale Verarbeitung von Reizen, die aus der Körperperipherie eintreffen, und für die Koordination aller motorischen, sensorischen und vegetativen Funktionen. Das Gehirn stellt das oberste Steuerorgan dar und ist Sitz des Bewusstseins, der Sprache, der Emotionen, des Denkens, Lernens und Erinnerns. Anatomisch lässt sich das ZNS in graue und weiße Substanz unterteilen. Die graue Substanz enthält die Zellkörper der Nervenzellen und bildet im Gehirn die äußere Rinde, während sie im Rückenmark zentral liegt.
Peripheres Nervensystem (PNS)
Das periphere Nervensystem besteht aus sämtlichen Nerven, die außerhalb von Gehirn und Rückenmark liegen. Es verbindet das ZNS mit Organen, Muskeln, Haut und Sinnesorganen. Dazu zählen die Hirnnerven (mit Ursprung im Gehirn) und die Spinalnerven (mit Ursprung im Rückenmark). Auch im PNS gibt es Ansammlungen von Nervenzellkörpern, sogenannte Ganglien, die insbesondere im vegetativen Nervensystem eine wichtige Rolle spielen.
Somatisches Nervensystem
Das somatische Nervensystem ermöglicht bewusste Wahrnehmung und willkürliche Bewegungen. Es steuert die Skelettmuskulatur und ist für die Weiterleitung von sensorischen Informationen aus der Umwelt - wie etwa Berührung, Temperatur oder Schmerz - verantwortlich.
Lesen Sie auch: Auswirkungen neurologischer Dysfunktion
Vegetatives Nervensystem
Das vegetative Nervensystem reguliert die unwillkürlichen Körperfunktionen, wie Atmung, Verdauung, Stoffwechsel oder Herzschlag. Es agiert unabhängig vom bewussten Willen und funktioniert weitgehend autonom.
- Sympathikus: Er aktiviert den Körper in Stresssituationen (zum Beispiel durch Erhöhung der Herzfrequenz oder Hemmung der Verdauung).
- Parasympathikus: Er fördert die Erholung und Regeneration (zum Beispiel durch Senkung des Blutdrucks oder Anregung der Verdauung).
- Enterisches Nervensystem (ENS): Auch als „Bauchhirn“ bekannt, steuert es weitgehend selbstständig die Bewegungen und Sekretionen des Magen-Darm-Trakts.
Nervengewebe
Das Nervengewebe besteht primär aus zwei Zelltypen: Nervenzellen (Neuronen) und Gliazellen.
- Neuronen: Sie sind die funktionellen Grundeinheiten des Nervensystems. Sie bestehen aus einem Zellkörper (Soma), kurzen Fortsätzen (Dendriten) zur Reizaufnahme und einem langen Fortsatz (Axon) zur Weiterleitung der elektrischen Erregung.
- Gliazellen: Sie erfüllen unterstützende und versorgende Funktionen. Sie stabilisieren das neuronale Netzwerk, isolieren Axone (zum Beispiel durch Myelinscheiden), versorgen Neuronen mit Nährstoffen und beteiligen sich an der Regulation des extrazellulären Milieus.
Reizleitung im Detail
Die Reizweiterleitung im Nervensystem ist ein komplexer Vorgang, bei dem elektrische sowie chemische Potenziale angewandt werden. Die Erregung von Neuronen basiert auf elektrischen Signalen, die durch Änderungen des Membranpotentials (Depolarisation) entstehen. Diese Aktionspotenziale entstehen, wenn ein Reiz eine bestimmte Schwelle überschreitet, und breiten sich entlang des Axons fort.
Elektrische Signale und Aktionspotenziale
Die Erregung von Neuronen basiert auf elektrischen Signalen, die durch Änderungen des Membranpotentials (Depolarisation) entstehen. Diese Aktionspotenziale entstehen, wenn ein Reiz eine bestimmte Schwelle überschreitet, und breiten sich entlang des Axons fort. Myelinisierte Axone leiten Signale durch saltatorische Erregungsleitung besonders schnell.
Synaptische Übertragung
An Synapsen wird das elektrische Signal in ein chemisches umgewandelt. Botenstoffe wie Acetylcholin, Dopamin oder Serotonin überqueren den synaptischen Spalt und binden an Rezeptoren der Zielzelle, wo sie eine neue Erregung auslösen können.
Lesen Sie auch: Anatomie des ZNS im Detail
Ruhepotential und Aktionspotential
Wenn kein Reiz weitergegeben werden muss, zeigt das Neuron folgende Verteilung elektrischer Ladung: Im Zellinneren herrscht eine hohe Konzentration an Kaliumionen (K+) und organischen Anionen (zum Beispiel Eiweiß), während außerhalb überwiegend Natrium- (Na+) und Chloridionen (Cl-) anzutreffen sind.2 Im Ruhezustand besteht ein Gleichgewicht zwischen der Zellinnen und -außenseite, das durch verschiedene Transportmechanismen (Kaliumkanäle und Natrium-Kalium-Pumpen) aufrechterhalten wird (Ruhepotential). Auf der Innenseite der Zellmembrane ist die Ladung zunächst negativ. Im Falle eines elektrischen Impulses, der durch einen Reiz ausgelöst wurde, öffnen sich unter anderem die Natrium-Kanäle der Zellmembran und Natriumionen strömen vermehrt ins Zellinnere. Dies bedeutet, dass abschnittsweise die Ladung an der Innen- und Außenseite des Neurons umgekehrt wird. Durch diese lokale Ladungsänderung wird der elektrische Impuls entlang des Axons bis zum Ende weitertransportiert. Am synaptischen Endknöpfchen, was dem Ende des Axons entspricht, wird der elektrische Impuls in ein chemisches Signal umgewandelt.
Reiz-Reaktions-Schema
Mit dem Reiz-Reaktions-Schema kannst du erklären, warum du dich blitzschnell auffangen kannst, wenn du stolperst. Das Reiz-Reaktions-Schema beschreibt, wie ein Reiz von deinem Körper aufgenommen und zu einer Reaktion verarbeitet wird. Du nennst den Ablauf auch Reiz-Reaktions-Kette.
- Reizumwandlung: Bei der Reizumwandlung löst der Reiz ein elektrisches Signal aus.
- Erregungsweiterleitung: Das Signal wird von den sensorischen Nerven weitergeleitet.
- Reaktion: Im letzten Schritt erhält das Zielorgan (Muskel) seinen Befehl und reagiert.
Alltäglich reagierst du auf alle möglichen Reize. Beispiel: Dir wird ein Ball zugeworfen. Deine Augen (Sinnesorgane) nehmen den heranfliegenden Ball (Reiz) wahr. Die Information über den Ball löst ein elektrisches Signal aus. Daraufhin leiten die sensorischen Nerven das elektrische Signal weiter an dein Gehirn. Dein Gehirn verarbeitet die Information und sendet ein Signal, um eine Reaktion hervorzurufen. Das Signal gelangt über die motorischen Nerven weiter an die Muskeln (Zielorgane) in den Armen und Beinen.
Bewusste Handlungen und Reflexe
Bewusste Handlungen sind Reaktionen, die du mit deinem Willen steuerst. Du nimmst den Reiz also bewusst wahr und wählst daraufhin eine Handlungsoption aus. Reflexe sind Reaktionen, die unbewusst passieren. ohne deine Steuerung, also automatisch, ablaufen. Wichtig: Reflexe haben die Aufgabe, dich vor Gefahren zu schützen. Deshalb müssen sie möglichst schnell ausgelöst werden. Die Übertragung und Verschaltung vom Reiz zum Reflex darf also nicht zu lange dauern. Deswegen werden Reflexe im Vergleich zu den bewussten Handlungen nur im Rückenmark umgeschaltet.
Entwicklung des Nervensystems
Das Nervensystem entsteht im Verlauf der Embryonalentwicklung aus dem äußeren Keimblatt, dem Ektoderm. Bereits in der dritten Schwangerschaftswoche formt sich die Neuralplatte, aus der sich die Neuralrinne und schließlich das Neuralrohr bildet. Dieses entwickelt sich weiter zum zentralen Nervensystem. Die Neuralleiste, eine Zellstruktur seitlich der Neuralrinne, differenziert sich zum peripheren Nervensystem.
Lesen Sie auch: Wie man ZNS-Entzündungen erkennt und behandelt
Erkrankungen des Nervensystems
Das Nervensystem kann von einer Vielzahl angeborener und erworbener Erkrankungen betroffen sein. Viele davon beeinträchtigen die Lebensqualität erheblich oder führen zu dauerhaften Behinderungen.
- Schlaganfall (Apoplex): Eine plötzliche Durchblutungsstörung im Gehirn führt zu neurologischen Ausfällen.
- Morbus Parkinson: Eine neurodegenerative Erkrankung mit Untergang dopaminerger Neurone in der Substantia nigra.
- Multiple Sklerose (MS): Eine chronisch-entzündliche Erkrankung des ZNS mit Entmarkung von Axonen.
Multiple Sklerose (MS) und die Rolle der Oligodendrozyten
Die Einbettung der Nervenbahnen (Axone) in eine Isolierschicht aus Myelin ist eine wichtige Voraussetzung für die Reizweiterleitung innerhalb des Nervensystems. Im zentralen Nervensystem übernehmen diese Aufgabe die Oligodendrozyten, die Axone mit ihren Ausläufern in mehreren Lagen umwickeln und so eine kompakte Isolierschicht bilden. Wird diese Schutzschicht beschädigt, entstehen neurologische Erkrankungen wie z.B. die Multiple Sklerose (MS). Wissenschaftler haben genetisch nachgewiesen, dass Oligodendrozyten nicht nur für die Produktion des Myelins, sondern auch für das Überleben der Nervenbahnen selbst verantwortlich sind. Bei der entzündlichen MS wird zum Beispiel der fokale Verlust der weißen Substanz von einem Verlust an Axonen begleitet, und die Degeneration von Axonen ist in erster Linie für die anhaltenden Behinderungen der Patienten verantwortlich. Die Forschungsergebnisse werfen die klinisch bedeutsame Möglichkeit auf, dass eine Reihe von neurodegenerativen Erkrankungen beim Menschen auf Defekten in den Myelin-bildenden Zellen beruhen, auch wenn es keine offensichtlichen Myelin-Schädigungen gibt. So können genetische Defekte oder andere Faktoren, die primär die Myelin-produzierenden Zellen betreffen, indirekt auch für eine Reihe anderer neurodegenerativer Erkrankungen verantwortlich sein.
tags: #zentrales #nervensystem #reizleitung