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Nervensystem

Synonyme

Gehirn, ZNS (zentrales Nervensystem), Nerven, Nervenfasern

Englisch: nervous system

Definition

Das Nervensystem ist ein in allen komplexeren Lebewesen vorhandenes übergeordnetes Schalt- und Kommunikationssystem.
Es dient grob vereinfacht der Integration und Koordination von Informationen für einen Organismus mit:

  1. der Aufnahme von Reizen (Informationen), die von der Umwelt auf den Körper einwirken oder im Körper selbst entstehen (z.B. Schmerz, Sinneseindrücke...)
  2. der Umwandlung dieser Reize in nervöse Erregungen (Nervenimpulse, sog. Aktionspotentiale), deren Weiterleitung und Verarbeitung
  3. der Aussendung von nervösen Erregungen oder Impulsen zu den Organen, Muskeln etc. (also in die Peripherie) des Körpers.

Aufgaben

Für jede dieser Teilaufgaben sind im Nervensystem spezielle Einrichtungen vorhanden:

  1. Für die Aufnahme von Informationen sind bestimmte Aufnahme- oder Empfangsapparate, die Rezeptoren, zuständig.
    Sie sind wie die Sinnesorgane (z.B. Ohren, Nase, Augen etc.) auf bestimmte Stellen des Körpers beschränkt und auf bestimmte Reize spezialisiert, z.B. auf Licht- oder Schallwellen ( Siehe z.B. Thema Sehen).
    Besonders zahlreich finden sie sich in der Haut zur Aufnahme von Tast-, Vibrations- oder Temperaturempfinden, aber auch auf den übrigen Organen (man denke an Bauch- oder Kopfschmerzen).
  2. Alle in diesen Empfangsapparaten entstandenen Informationen (nervöse Erregungen) strömen durch zuführende (afferente) Nerven wie in einem elektrischen Kabel zu den zentralen Sammelstellen, dem Gehirn und dem Rückenmark, auch zusammengefasst als das Zentrale Nervensystem (ZNS).
    Dort werden sie gesammelt, verarbeitet und sinnvoll miteinander verknüpft, so dass diese beiden zentralen Organe als DIE übergeordnete Schaltzentrale aller Geschehnisse in unserem Körper verstanden werden können.
  3. Die Ergebnisse dieser zentralen Verarbeitung und Verknüpfung von Nervenimpulsen werden nun durch wegführende (oder ableitende, efferente) Nerven als Informationen zu den Organen (meistens bezeichnet als Peripherie) des Körpers gesendet.
    Dort bewirken sie entsprechende Reaktionen, wie z.B. Bewegungen (wenn die Impulse zu den Muskeln führen), Erweiterung oder Verengung von Gefäßen (z.B. Erblassen vor Schreck) oder eine Beeinflussung der Drüsentätigkeit (z.B. läuft uns beim Anblick von Speisen oder beim puren Gedanken an eine Zitrone das Wasser im Mund zusammen, weil die Speicheldrüsen aktiviert werden).

Dieser funktionellen Dreiteilung des Nervensystems – Reizaufnahme, Reizverarbeitung und Reaktion darauf – entspricht auch seine räumliche Struktur:
Ein einzelnes Bauelement des Nervensystems bezeichnet man als Leitungsbogen. Ein Leitungsbogen ist die sinnvolle funktionelle Verknüpfung von zwei oder mehr Neuronen (= Nervenzellen mit ihren Fortsätzen).

Abbildung Nervenzelle

  1. Nervenzelle
  2. Dentrit

Eine Nervenzelle (Neuron) besitzt viele Dentriten, die eine Art Verbindungskabel zu anderen Nervenzellen darstellen, um mit ihnen zu kommunizieren.


Man kann sich einen einfachen Leitungsbogen vorstellen als Information zuführendes Kabel zentrale Schaltstelle (Gehirn oder Rückenmark) Information wegleitendes Kabel. Bezogen auf einen einfachen Reflex, zum Beispiel den Kniesehnenreflex, bedeutet das: Wahrnehmung des Reizes (Dehnungsreiz auf der Sehne) Verschaltung auf den dazugehörigen Muskel Ausführung der Bewegung (Beinstreckung).

Oft sind viele dieser „Kabel“ zusammengebunden und verlaufen als ein Nerv durch den Körper. Man kann allerdings an einem Nerven nicht sehen, welcher Teil nun die zuführende und welcher die vom Gehirn wegführende Information trägt.

Feingeweblicher Aufbau (Histologie)

Das Nervensystem besteht in erster Linie aus dem Nervengewebe. Zu diesem gehören die Nervenzelle oder Ganglienzellen (= Neuronen; diese sind wesentlichster Bestandteil des Nervengewebes; hier entsteht die nervöse Erregung, das Aktionspotential), die Nervenfasern (welche diese Erregung weiterleiten) und die Neuroglia (= Gliazellen. Diese haben mit den nervösen Vorgängen unmittelbar nichts zu tun, sondern haben hauptsächlich stützende, ernährende und isolierende Funktionen).

Mit bloßem Auge (=makroskopisch) betrachtet, kann man das Nervengewebe in die graue Substanz (Substantia grisea) und die weiße Substanz (Substantia alba) unterteilen. Die graue Substanz besteht in der Regel aus Nervenzellkörpern, welche dunkler erscheinen, während die weiße Substanz deshalb weiß erscheint, weil sie hauptsächlich das fetthaltige Myelin enthält: aus diesem Stoff nämlich bestehen die Markscheiden, die die Nervenzellfasern, die Axone, umhüllen.

Beim Gehirn (Großhirn und Kleinhirn) liegt die graue Substanz außen und bildet die Hirnrinde (Cortex), während die weiße Substanz im Inneren liegt. Nur einzelne Nervenzellansammlungen, sogenannte Kerngebiete, bilden noch einzelne Inseln grauer Substanz inmitten dieses Fasernetzes. Im Rückenmark dagegen liegen die markhaltigen Nervenfasern und damit die weiße Substanz auf der Außenseite, während die graue Substanz innen liegt und den Zentralkanal umgibt.

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Gliederung

Das Nervensystem gliedert man in zwei Hauptabteilungen:

  1. das cerebrospinale Nervensystem und
  2. das autonome Nervensystem.

Das cerebrospinale Nervensystem ist nach seinen beiden Zentralorganen benannt:

  1. dem Gehirn (= lat. Cerebrum) und
  2. dem Rückenmark (= lat. Medulla spinalis).

Es regelt unsere Beziehungen zur Umwelt („Umweltnervensystem“) und tritt mit dem „Außen“ in Kontakt, indem es Reize aus dieser Umwelt aufnimmt, sie verarbeitet und angemessen darauf reagiert. Es wird auch somatisches Nervensystem genannt (soma = Körper) und unterliegt meist der Willkür: wir initiieren eine Bewegung, z.B. das Heben eines Armes, Kämpfen oder Weglaufen bei einer erkannten Gefahr, oder Kommunikation.

Man kann das cerebrospinale Nervensystem wiederum in ein zentrales und ein peripheres Nervensystem unterteilen. Beide sind jedoch Teile eines zusammenhängenden Systems, eine funktionelle Einheit.

Das Zentralnervensystem (ZNS) besteht aus den zentralen Organen Gehirn und Rückenmark und gleicht einem „Schaltwerk“, während das periphere Nervensystem (PNS) die Gesamtheit aller Hirn- und Rückenmarksnerven mit den Ganglien (Nervenzellansammlungen) beinhaltet, also im Prinzip alle von und zur Zentrale führenden Leitungskabel mit all ihren Verzweigungen und Verästelungen, und damit einem „Leitwerk“ gleicht.

Das autonome Nervensystem beherrscht und reguliert die Tätigkeit unserer inneren Organe und Drüsen und stimmt alle lebensnotwendigen und zumeist unbewusst ablaufenden Vorgänge sinnvoll aufeinander ab, z.B. die Regulierung der:

(= vegetative Funktionen; deshalb wird das autonome auch vegetatives Nervensystem genannt).
Autonom ist dieses Nervensystem deshalb, weil diese Vorgänge sich unserer willkürlichen Kontrolle entziehen und eigenen Gesetzmäßigkeiten unterliegen – sie funktionieren z.B. auch bei Bewusstlosigkeit.
Das autonome Nervensystem besteht aus drei funktionellen Anteilen: dem Sympathicus und dem Parasympathicus, die sich als Gegenspieler gegenüberstehen, und dem intramuralen System (Darmnervengeflecht).

Das cerebrospinale und das autonome Nervensystem funktionieren dennoch nicht unabhängig voneinander, sondern sind zu einer sinnvollen Einheit verknüpft.
Als Beispiel mag die Geschichte vom wilden Tier dienen, das den Steinzeitmenschen erschreckt: Das cerebrospinale Nervensystem erkennt die Gefahr (die Augen sehen das wilde Tier, das Gehirn bewertet es als größer und stärker und die Situation als potentiell lebensbedrohlich), woraufhin das autonome Nervensystem sofort alle Körperfunktionen, die für das Überleben notwendig sind, startet: die Pupillen weiten sich, die Muskeln werden besser durchblutet, der Blutdruck, die Atem- und die Herzfrequenz gesteigert, wohingegen die Verdauungsfunktionen zurückgefahren werden (Mundtrockenheit). Der Steinzeitmensch kann nun kämpfen oder flüchten („Fight-or-Flight-Reaktion“).
Heute stehen wir zwar selten wilden Tieren gegenüber, aber stress- oder angstauslösende Situationen bewirken noch immer die gleichen körperlichen Reaktionen: der Beinahe-Verkehrsunfall, der Vortrag vor der versammelten Mannschaft.

Anatomie Rückenmark

Der derbe Rückenmarksstrang zeigt an seiner Vorderseite (ventral oder anterior) einen tiefen Einschnitt, die Fissura mediana ventralis / anterior, in der die vordere Rückenmarksarterie (A. spinalis anterior) verläuft, und auf seiner Rückseite (dorsal oder posterior) eine seichtere Furche, den sog. Sulcus medianus dorsalis / posterior.
Diese Furche setzt sich zum innern hin in eine feine Scheidewand, ein sog. Septum (Septum medianum dorsale), fort. Der vordere Einschnitt und die hintere Scheidewand teilen das Rückenmark in zwei spiegelbildliche Hälften.

Abbildung Rückenmark

  1. Sulcus medianus posterior
  2. Hinterhorn / graue Substanz
  3. Weiße Substanz
  4. Vorderhorn / graue Substanz
  5. Fissura mediana anterior


Betrachtet man einen Querschnitt des Rückenmarks, so ist mit dem bloßen Auge (= makroskopisch) die innenliegende, schmetterlingsförmige graue Substanz zu erkennen, die sich deutlich jeweils in ein vorderes und ein hinteres „Horn“ gliedert.
Von ihr kann man die sie umgebende, faserhaltige weiße Substanz (Substantia alba) abgrenzen, die außen liegt. Die Ausprägung dieser Schmetterlingsfigur gestaltet sich je nach Lokalisation unterschiedlich. Sowohl auf Höhe des Brust- als auch auf Höhe des Lendenabschnitts des Rückenmarks findet man in der grauen Substanz auf jeder Seite außer dem Vorder- und dem Hinterhorn noch ein zwischen beiden gelegenes, kleines Seitenhorn.

In der Mitte verläuft der Zentralkanal (canalis centralis), im Querschnitt nur als winziges Löchlein sichtbar; er ist mit Nervenwasser gefüllt und stellt den inneren Liquorraum des Rückenmarks dar.

Bei der Betrachtung eines Längsschnittes sieht man auch, dass das Rückenmark an diesen Stellen dicker ist als im übrigen Verlauf, da hier die Nervenwurzeln austreten, die die Arme und Beine versorgen müssen – es sind also hier mehr Nervenfasern und auch mehr Nervenzellkörper notwendig.
Diese Verdickungen nennt man auch Intumeszenzen (Intumescentia cervicalis im Halsmark bzw. lumbosacralis im Lendenbereich).

Das Vorderhorn (Cornu anterius) der grauen Rückenmarkssubstanz ist breit und enthält Nervenzellkörper, deren Fortsätze (Axone) zur Muskulatur ziehen (sog. Motoneurone).
Sie bilden damit den Ursprung des vorderen, motorischen (also der Bewegung dienenden) Teils der Spinalnervenwurzel, die seitlich aus dem Rückenmark herauszieht.

Das Hinterhorn dagegen ist lang und schmal und bildet die Eintrittsstelle für den hinteren, sensiblen Teil der Spinalnervenwurzeln, die in der Peripherie entstandene, „gefühlte“ Informationen hoch zum Gehirn leiten (z.B. Schmerz, Temperatur, Tastsinn). Deren Nervenzellkörper allerdings liegen im sog. Spinalganglion, welches sich außerhalb des Rückenmarks (jedoch noch im Wirbelkanal) befindet.
Dennoch liegen im Hinterhorn Zellkörper, und zwar diejenigen der langen Vorder- und Seitenstränge der weißen Substanz, die sog. Strangzellen (s.u.)

Das Seitenhorn enthält vegetative Nervenzellen (Neurone) des Sympathicus (im Brust- und Lendenmark) und des Parasympathicus (im Sakralmark).

Diese „Hörner“ stellen sich nur im Querschnitt als „Hörner“ dar („Schmetterlingsflügel“); man findet sie – in unterschiedlicher Ausprägung – im gesamten Rückenmark, egal wo man dieses querschneidet. Deshalb sind es dreidimensional betrachtet eigentlich Säulen, und es wird von ihnen auch als Säulen oder Leisten (Columnae) gesprochen. Die Vorderhorn-Säule nennt man daher Columna anterior, die Hinterhorn-Säule Columna posterior und die Seitenhorn-Säule Columna lateralis.

Diese „Säulen“ wiederum darf man sich nicht als überall gleich starke Stränge vorstellen, die von oben nach unten zusammenhängend das ganze Rückenmark durchziehen, denn eigentlich bestehen sie aus aneinander gelagerten Zellgruppen, meistens fünf.
Diese Zellgrüppchen bilden kurze Säulen, die sich über mehrere Segmente, also Rückenmarksetagen, erstrecken können.
Man nennt sie auch Kerngebiete (Kerne = Nuklei). Die Zellen einer solchen Zellgruppe sind dann jedes Mal für einen Muskel zuständig. Wenn sich z. B. eine Zellgruppe über drei Segmente erstreckt, so verlassen ihre Fortsätze (Axone) das Rückenmark durch drei vordere Wurzeln.
Nachdem sie ausgetreten sind, lagern sie sich später wieder zu einem Nerven zusammen, der zu einem Muskel zieht. Dies nennt man dann einen peripheren Nerven.

Wird ein peripherer Nerv beschädigt, kommt es zu einer peripheren Lähmung, das bedeutet, dass ein Muskel ganz ausfällt.

Wird dagegen eine Nervenwurzel beschädigt, kommt es zu einer radikulären Lähmung ( Radix = Wurzel), d.h. es fallen Teile verschiedener Muskeln aus. (siehe auch Wurzelsyndrom).

Im Bereich der Arme und Beine lagern sich die austretenden Spinalnerven zu Nervengeflechten zusammen, den sog. Plexus.

Den Hautbereich, der von den Nervenfasern eines Segmentes versorgt wird, bezeichnen wir als Dermatom.
Die Muskelfasern, die von den Nervenfasern eines Segmentes versorgt werden, heißen dementsprechend Myotom.
Hierbei muss man sich in Erinnerung rufen, dass nicht ein Segment einen Muskel versorgt, sondern „verschiedene Muskeln unter Umständen jeweils ein bisschen“.

Schlussendlich laufen direkt um den Zentralkanal herum noch Nervenfasern, die die beiden symmetrischen Hälften des Rückenmarks miteinander verbinden (Kommissurenfasern; Commissura grisea), so dass die eine Hälfte des Rückenmarks weiß, was die andere jeweils macht.
Dieser Abgleich ist für Gleichgewichtsprozesse und andere notwendig. Sie gehören auch zum sogenannten Eigenapparat des Rückenmarks. Dieser besteht aus Nervenzellen und ihren Fasern, die nur innerhalb des Rückenmarks miteinander kommunizieren und Prozesse ermöglichen, die ablaufen können, ohne die zentrale Verschaltung über das Gehirn zu beanspruchen; hierzu gehören z.B. die Eigenreflexe des Rückenmarks.

Krankheiten des Rückenmarks

Grundsätzlich muss man dazu sagen, dass das Muster der Ausfälle, das entsteht, davon abhängt, wo genau im Rückenmark eine Schädigung vorliegt.
Auch ohne eine bildgebende Diagnostik wie das CT oder das MRT kann man anhand des klinischen Bildes aufgrund der einzelnen Versorgungsbereiche der einzelnen Segmente schon sehr richtunggebende Aussagen diesbezüglich machen.

(Das beeindruckendste Beispiel für die Komplexität eines Musters an Ausfällen stellt eine Halbseitenschädigung des Rückenmarks mit der Leitungsunterbrechung einer Rückenmarkshälfte in einem Segmentbereich dar, das sog. Brown-Séquard-Syndrom, auch bezeichnet als „dissoziierte Empfindungsstörung“.)

Bandscheibenvorfall

Bei einem Bandscheibenvorfall kommt es zu einem Austritt der Gallertmasse der Bandscheibe. Diese Gallertmasse kann in den Wirbelkanal vorfallen und das Rückenmark bedrängen.
Wird der Druck zu groß, kann es zu Schmerzen, Gefühlsstörungen, Lähmungen und vollständigem Funktionsverlust kommen.
Weitere Informationen zu diese Thema erhalten Sie unter: Bandscheibenvorfall.

HWS-Schleudertrauma

Bei einem HWS-Schleudertrauma kommt es häufig durch plötzliche und unerwartete Gewalteinwirkungen auf den Kopf zu Schädigungen der Halswirbelsäule und der umgebenden Muskulatur.
Durch “das Schleudern des Kopfes” versucht die Halsmuskulatur den Kopf abzufangen, wird jedoch aufgrund der Gewalteinwirkung mit den Kräften überfordert.
Weitere Informationen zu diese Thema erhalten Sie unter: HWS-Schleudertrauma

Nervensystem und Bewegungskoordination

Die sportliche Bewegung kann erst durch ein Zusammenspiel von Nervensystem und Muskulatur realisiert werden. Informationen werden ausgehend von höheren Zentren des ZNS an den Motorcortex weitergegeben um von dort aus über motorische Endplatten an die Muskulatur übertragen zu werden. Die Bewegungskoordination als Teilbereich der Bewegungswissenschaft wird neben dem motorischen Lernen in der Trainingspraxis zur Verbesserung der sportlichen Leistung immer öfter angewandt.

Weitere Informationen erhalten sie unter Bewegungskoordination.

Weiterführende Informationen

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Weitere Informationen zur Thema Anatomie finden Sie unter: Anatomie A-Z.



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