Aufbau und Funktion des zentralen Nervensystems: Ein umfassender Überblick

Das zentrale Nervensystem (ZNS) ist das Kontroll- und Steuerungszentrum des Körpers. Es ist verantwortlich für Denken, Fühlen und Erinnern. Dazu verarbeitet es Informationen aus dem Körper und der Umwelt. Wenn man auf der anderen Straßenseite zum Beispiel einen Freund sieht, verarbeitet man die Information im zentralen Nervensystem.

Gliederung des Nervensystems

Das menschliche Nervensystem ist für die gesamte Informationsverarbeitung im Körper verantwortlich. Betrachtet man die Anatomie, hat das Nervensystem des Menschen einen ganz bestimmten Aufbau. Es besteht aus dem zentralen und dem peripheren Nervensystem (PNS). Das periphere Nervensystem sendet dabei Signale an das zentrale Nervensystem. Die Signale kommen aus der Umwelt (Beispiel: Man sieht/spürt etwas) oder aus dem Inneren (Beispiel: Man hat Hunger/ist müde). Außerdem leitet das zentrale Nervensystem Signale an das periphere Nervensystem weiter. Es sendet also motorische Befehle (Beispiel: Hebe die Hand/Sage „Hallo“). Zentrales und peripheres Nervensystem bilden zusammen eine funktionelle Einheit. Zum Beispiel bei der Schmerzwahrnehmung, wenn man auf eine heiße Herdplatte fasst und dank blitzschneller Reflexe die Hand sofort wieder zurückzieht. Was in Sekundenbruchteilen passiert und uns vor Schmerzen und Verbrennungen schützt, ist ein fein aufeinander abgestimmtes Zusammenspiel einer Kette von Nervenzellen in PNS und ZNS.

Das periphere Nervensystem nimmt über die Sinne - in diesem Fall durch Schmerzrezeptoren in der Haut - Informationen von außen auf und leitet sie zum ZNS weiter. Beim sogenannten Rückziehreflex müssen diese Informationen nicht erst im Gehirn verarbeitet werden, sondern werden direkt blitzschnell im Rückenmark verschaltet. Dort wird ein Befehl an die Muskeln des Arms generiert. In unserem Nervensystem sind also ständig Informationen unterwegs - und das in beide Richtungen: von der Peripherie ins ZNS und vom ZNS wieder zurück zu Muskeln, Organen und Hormondrüsen. Die Nervenbahnen des peripheren Nervensystems, die Informationen zum ZNS hin leiten, werden als sensorisch oder afferent (von lateinisch affere = hintragen, zuführen) bezeichnet.

Das ZNS bekommt seine Informationen vom peripheren Nervensystem, verarbeitet sie und schickt Befehle mit passenden Reaktionen an das periphere Nervensystem zurück. Zum zentralen Nervensystem, also vom PNS zum ZNS (afferent).

Somatisches und vegetatives Nervensystem

Neben der anatomischen Einteilung gibt es auch eine funktionelle Einteilung des Nervensystems. Man unterscheidet zwischen dem somatischen Nervensystem und dem vegetativen Nervensystem. Das somatische Nervensystem wird auch als animalisches Nervensystem oder willkürliches Nervensystem bezeichnet. Es steuert all unsere bewussten Aktivitäten wie das Sprechen oder Laufen, also jene, die man absichtlich steuern und beeinflussen kann. Diesen Teil des peripheren Nervensystems können wir bewusst steuern. Er hilft uns immer dort, wo Bewegung notwendig ist, also zum Beispiel beim Laufen oder bei komplexen Bewegungsabläufen wie sie unserem Körper beim Sport abverlangt werden (zum Beispiel der Aufschlag beim Tennis oder auch Yoga-Übungen). Dabei kommt es immer zu einem Zusammenspiel von sensorischen und motorischen Nerven.

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Das vegetative Nervensystem kann man auch als viszerales Nervensystem oder autonomes Nervensystem bezeichnen. Es steuert alle unbewussten Abläufe unseres Körpers, also jene, die außerhalb unseres Bewusstseins sind und automatisch ablaufen. Die Funktion der Organe, die Atmung sowie Verdauung und Stoffwechsel werden von den vegetativen Nerven gesteuert. Es steuert alle unwillkürlichen Prozesse des Körpers, also jene, die außerhalb des Bewusstseins sind und automatisch ablaufen. Der Sympathikus, der Parasympathikus und das enterische Nervensystem hängen zusammen.

Zwei wichtige Teile des vegetativen Nervensystems sind die beiden Gegenspieler Sympathikus und Parasympathikus. Was beide gemeinsam haben, ist die Tatsache, dass wir sie nicht bewusst steuern können - die Reaktionen laufen unwillkürlich ab. Beide Systeme sind uralte Schutzmechanismen für unseren Körper, die uns helfen, in Gefahrensituationen schnell zu handeln. Die Nerven des Sympathikus werden aktiv, wenn der Körper leistungsfähig sein muss. Das trifft zum Beispiel in Gefahren- und Stresssituationen zu, aber auch beim Sport. Die Nerven des Sympathikus aktivieren in Ruhesituationen die Organe, die der Speicherung von Reservestoffen und der Erholung dienen. Die Durchblutung des Darms wird erhöht und damit wird die Verdauung gefördert. Der Herzschlag wird hingegen ebenso wie die Durchblutung der Muskulatur verringert.

Nehmen wir das Beispiel eines unserer Vorfahren, der auf der Jagd von einem Säbelzahntiger überrascht wird. Er hat nun zwei Möglichkeiten: Entweder kämpft er gegen das Tier oder er flieht (Fight-or-Flight). In beiden Fällen muss der Körper rasch mit Energie versorgt werden. Dies ist die Aufgabe des Sympathikus, der beispielsweise unsere Atmung beschleunigt, sodass mehr Sauerstoff zu den Muskeln gelangt, und die Energiegewinnung antreibt. Hat der Ur-Mensch den Säbelzahntiger dann besiegt oder ist er erfolgreich geflüchtet, kann er sich anschließend ausruhen. Nun wird der Parasympathikus aktiv und sorgt dafür, dass der Körper sich entspannen kann. Auch in der heutigen Zeit greifen diese Mechanismen: Vor einem wichtigen beruflichen Termin oder einer Prüfung ist der Sympathikus aktiv, danach der Parasympathikus.

Aufgaben und Funktionen des ZNS

Das zentrale Nervensystem hat einige wichtige Aufgaben und Funktionen im Körper des Menschen:

• Integration: Zusammenbringen aller Reize, die der Organismus vom Körperinneren und von der Umwelt aufnimmt (Beispiel: Essen sehen und gleichzeitig Hungergefühl verspüren).
• Koordination: Abstimmung der motorischen Bewegungen des Organismus (Beispiel: Winken und gleichzeitig grüßen).
• Regulation: Anpassung der lebensnotwendigen Prozesse, die im Körper ablaufen (Beispiel: Hormone regulieren, Atmung beruhigen).

Das zentrale Nervensystem des Menschen ist außerdem für alle kognitiven Funktionen zuständig - also für die Sprache, das Bewusstsein, das Denken und Lernen, für Erinnerungen, für Aufmerksamkeit und für das Vorstellungsvermögen.

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Aufbau des ZNS

Das zentrale Nervensystem des Menschen besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark. Genauso ist das übrigens bei allen anderen Wirbeltieren wie bei Fischen, Fröschen, Vögeln, Schildkröten oder Hunden. Das zentrale Nervensystem (ZNS) besteht aus Gehirn und Rückenmark. Gehirn und Rückenmark werden von den afferenten (= hinführenden) Nerven mit Sinneseindrücken aus der Außenwelt oder Signalen von den inneren Organen versorgt.

Gehirn

Das Gehirn stellt dabei die Schaltzentrale dar, die alle ein- und ausgehenden Informationen sammelt, bewertet und weiterverarbeitet. Wir reagieren auf äußere Reize und auch die körpereigenen Funktionen werden so gesteuert. 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 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.

Rückenmark

Im Normalfall werden diese vom Rückenmark zum Gehirn weitergeleitet, das als eine Art oberster Befehlshaber entscheidet, was nun zu tun ist. Diese Reaktion des Körpers ist vergleichsweise langsam - manchmal muss es aber schnell gehen, beispielsweise in Gefahrensituationen. Die Temperaturrezeptoren in unserer Haut melden zum Beispiel einen drastischen Anstieg der Körpertemperatur, weil wir versehentlich auf eine heiße Herdplatte gefasst haben. Das Rückenmark entscheidet dann sofort und sorgt dafür, dass sich die Arm- und Handmuskulatur zusammenzieht - wir ziehen die Hand von der Herdplatte weg. Diese Entscheidung passiert blitzschnell und ohne dass das Gehirn daran beteiligt ist. Diese Reaktion nennt man Reflex.

Nervenzellen und Gliazellen

Grundsätzlich besteht das Nervensystem aus Milliarden von Nervenzellen - den sogenannten Neuronen. bilden zusammen mit den Gliazellen das Nervensystem. Das Gehirn besteht aus etwa 100 Milliarden Neuronen. Die Dendriten nehmen Signale aus dem Körper auf. Das Axon leitet Signale zu einem anderen Axon, zu einer Drüsenzelle oder einer Muskelfaser weiter. Umgeben ist das Axon von Gliazellen. miteinander verbunden. Sie geben das elektrische Signal des Axons an die nächste Nervenzelle weiter. Für die Weiterleitung eines Signals an der Synapse wird das elektrische Signal in ein chemisches Signal umgewandelt. - an die nächste Zelle.

Am Zellkörper (Soma) der Nervenzellen entspringen Fortsätze (Dendriten und Axone), die als Nervenfasern bezeichnet werden. 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.

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Neurologische Erkrankungen

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. Im zentralen Nervensystem können dabei einige Erkrankungen auftreten.

Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine sporadisch auftretende oder vererbte neurodegenerative Erkrankung der ersten und zweiten Motoneurone. Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) (ALS): auch als Lou-Gehrig-Krankheit bekannt.

Läsion des ersten Motoneurons: Mehrzahl an Defiziten, die nach einer Schädigung eines ersten Motoneurons (z. B. Schlaganfall) auftreten können. Neurologische Untersuchung, Spastik und Klonus. Läsion des zweiten Motoneurons: Mehrzahl an Defiziten, die nach einer Schädigung eines zweiten Motoneurons (z. B. Trauma oder Impingement) auftreten können. Anzeichen und Symptome können Lähmung oder Parese, Muskelatrophie, Areflexie und Fibrillationen umfassen.

Das vegetative (autonome) Nervensystem

Das vegetative Nervensystem (ANS) überwacht und steuert die Funktionen der inneren Organe. Das ANS besteht aus dem parasympathischen und sympathischen Nervensystem.

Pflege der Nerven

Vom einfachen Schutzreflex bis hin zu essenziellen Körperfunktionen: Ohne Nerven wären wir nicht lebensfähig. Wir sollten uns also gut um sie kümmern. Alter, Umweltgifte und Drogen (auch das Zellgift Alkohol) sind die größten Feinde der Nervenzellen.

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