Das Nervensystem hat „nur“ ein Gewicht von 2 kg, was ca. 3 % des gesamten Körpergewichts entspricht. Es ist ein kleines und komplexes Körpersystem des Menschen, denn es besteht aus einem komplizierten Netzwerk von Nervenzellen, den Neuronen und noch mehr Neuroglia. Wie viele Nervenzellen hat der Mensch? Das lässt sich mit Milliarden von Zellen relativ leicht beantworten. Für alle Mediziner ist es allerdings wichtiger zu wissen, wie das Nervensystem funktioniert und aufgebaut ist.

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das ist der aufbau des nervensystems

Bild: “Central and Peripheral Nervous System” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0


Aufgaben und Funktion des Nervensystems

Das Nervensystem dient der Regulation und Anpassung des Organismus an die wechselnden Bedingungen der Außenwelt und des Körperinneren. Somit ist es ein Kommunikations- und Steuerungsorgan, welches alle Organe im Körper innerviert.

Das Nervensystem umfasst anatomisch zwei große Untereinheiten:

  • Das zentrale Nervensystem (ZNS) und
  • Das periphere Nervensystem (PNS)

Das Nervensystem führt eine Reihe unterschiedlicher Aufgaben aus und ermöglicht uns z.B. das Riechen oder das Sprechen. Aus der Umgebung und aus dem Körper selbst werden Reize durch Rezeptoren z.B. für Temperatur, Licht, usw. vom Nervensystem aufgenommen und verarbeitet.

Die Erinnerung an Ereignisse aus der Vergangenheit oder Kontrolle unsere Körperbewegungen wird ebenso wie die Regulation der Funktion der inneren Organe durch das Nervensystem bestimmt. Welche Grundfunktionen sind für die genannten Tätigkeiten verantwortlich?

  • Sensorische Funktion
  • Integrative Funktion
  • Motorische Funktion
Reizaufnahme

Bild: “The Sensory Input” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Sensorische Funktion

Bei der sensorischen Funktion erkennen bestimmte Sensoren bzw. Neuronen Reize (Rezeptor) im Körperinneren wie z.B. Hunger oder Durst und äußere Reize, etwa eine Berührung auf einer heißen Herdplatte, die später in ein Aktionspotenzial umgewandelt werden.

Diese Neuronen werden sensorische oder afferente Neuronen (af- = hin zu; -ferrent = getragen) genannt und haben die Aufgabe, die sensorischen Informationen über die Hirn- und Rückenmarksnerven ins Gehirn und ins Rückenmark zu transportieren.

Integrative Funktion

Sensorische Informationen werden bei der integrativen Funktion des Nervensystems verarbeitet. Dabei analysiert und speichert es diese Informationen und stellt die Weichen für eine entsprechende Reaktion. Die Wahrnehmung ist eine wichtige integrative Funktion mit dem bewussten Erkennen sensorischer Reize, die im Gehirn stattfindet.

Besonders Interneuronen sind an der Integration beteiligt, die den größten Teil der Neuronen im Körper darstellen. Sie besitzen Axone, welche sich über eine kurze Entfernung erstrecken und mit Neuronen im Gehirn und Rückenmark vernetzt sind.

Motorische Funktion

Das Nervensystem kann eine entsprechende motorische Reaktion auslösen, wenn die sensorischen Informationen verarbeitet sind. Die motorische Funktion wird z.B. bei einer Muskelkontraktion oder Drüsensekretion ausgelöst.

Für diesen Prozess sind Motoneuronen oder efferente Neuronen (ef- = weg von) verantwortlich, die die Informationen über die Hirn- und Rückenmarksnerven vom Gehirn zum Rückenmark oder vom Gehirn und Rückenmark zu den Effektoren (Muskeln und Drüsen) transportieren.

Die anschließende Stimulation der Effektoren durch das Motoneuron führt zu Muskelkontraktionen und Drüsensekretionen. Das Wegziehen der Hand nach der Berührung einer heißen Herdplatte ist ein typisches Beispiel für eine motorische Reaktion mit Muskelkontraktion.

Gliederung des Nervensystems

Das Nervensystem kann man in einen anatomischen und in einen funktionellen Teil untergliedern, allerdings ist es untrennbar miteinander verflochten. Ohne Beachtung einer Grenze ziehen die erregungsleitenden Nervenfasern vom zentralen zum peripheren Nervensystem und umgekehrt. Alle Anteile des Nervensystems beeinflussen sich gegenseitig.

Aufbau des Nervensystems: Schematische Darstellung

Bild: “Central and Peripheral Nervous System” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0


Zentrales Nervensystem

Das zentrale Nervensystem (ZNS), das aus dem Gehirn und dem Rückenmark besteht, hat die Aufgabe, viele verschiedene Arten von eintreffenden sensorischen Informationen zu verarbeiten. Das Gehirn (lat. Cerebrum) ist durch den Schädel und das Rückenmark (lat. Medulla spinalis) durch die Wirbelsäule geschützt.

Außerdem sorgen drei bindegewebige Hirn- und Rückenmarkshäute – die sog. Meningen ­– für ausreichend Schutz. Sie bestehen aus der Dura mater, Arachnoidea mater und Pia mater. Zwischen Arachnoidea und Pia mater befindet sich zusätzlich Liquor cerebrospinalis (Gehirn- und Rückenmarksflüssigkeit), die eine Art Wasserkissen für das ZNS gegen Erschütterungen darstellt.

Merke: Das zentrale Nervensystem umfasst das Gehirn und Rückenmark.

Peripheres Nervensystem

Alle Teile des Nervensystems außerhalb des ZNS sind das periphere Nervensystem (PNS). Dazu gehören Hirnnerven und ihre Äste sowie das Rückenmark und ihre in die Peripherie verlaufenden Äste, die sog. Spinalnerven. Das PNS besteht überwiegend aus Nervenfasern mit stellenweise angehäuften Nervenzellen.

Aus der Ansammlung von Nervenzellen mit den zugehörigen Nervenfasern resultiert eine Verdickung die man als Ganglion bezeichnet. Der menschliche Körper besteht aus zwölf Hirnnerven- und 31 Spinalnervenpaaren.

Merke: Das periphere Nervensystem umfasst alle Teile außerhalb des zentralen Nervensystems.

Somatisches Nervensystem

Das somatische Nervensystem (lat. soma = Körper) besteht aus sensorischen und motorischen Neuronen und dient hauptsächlich der Kommunikation zwischen dem Organismus und seiner Umwelt.

  • Die sensorischen Neuronen haben die Aufgaben, Informationen im Kopf, der Körperhülle und Gliedmaßen sowie von den Rezeptoren der speziellen Sinne (sehen, hören, schmecken und riechen) zum ZNS zu übermitteln.
  • Die motorischen Neuronen leiten dagegen die Impulse vom ZNS ausschließlich zu den Skelettmuskeln. Da diese motorische Reaktion bewusst bzw. steuerbar abläuft, ist das ein willkürlicher Teil des peripheren Nervensystems.
Merke: Das somatische Nervensystem arbeitet willkürlich.

Autonomes Nervensystem

Das vegetative oder autonome Nervensystem (lat. autos = selbst; nomos= Gesetz) besteht aus sensorischen und efferenten Neuronen, die vor allem die Tätigkeit der inneren Organe steuern.

  • Die sensorischen Neuronen haben die Aufgabe, die Informationen von autonomen sensorischen Rezeptoren, die sich z.B. im Magen und der Lunge befinden, an das ZNS zu übermitteln.
  • Dagegen leiten die efferenten Neuronen die Nervenimpulse vom ZNS zur glatten Muskulatur z.B. zum Herzmuskel oder zu den Drüsen. Unter normalen Bedingungen stehen die efferenten Antworten nicht unter bewusster Kontrolle – demzufolge ist die Aktivität des autonomen Nervensystems (ANS) unwillkürlich.
Merke: Das autonome Nervensystem (ANS) arbeitet unwillkürlich.
Reflexe

Bild: “Comparison of Somatic and Visceral Reflexes” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Aus welchen Bereichen besteht der motorische Teil des ANS? Aus dem sympathischen Anteil und parasympathischen Anteil: Effektoren erhalten mit wenigen Ausnahmen Nerven aus Sympathikus und Parasympathikus, die gegensätzliche Wirkungen haben.

Sympathische Neuronen beschleunigen z.B. den Herzschlag und unterstützen körperliche Abläufe oder Anstrengungen und sorgen für eine „fight or flight“-Reaktion (Flucht- oder Kampf) bzw. für eine ergotrope Reaktionslage, die der Leistungssteigerung dient.

Parasympathische Neuronen verlangsamen dagegen den Herzschlag und sorgen für eine „rest-and-digest“-Tätigkeit (ruhen und verdauen) bzw. für eine trophotrope Reaktionslage, die der Regeneration des Organismus und dem Aufbau von Energiereserven dient. Unter dem Einfluss des Parasympathikus steht auch das innere Gleichgewicht, die Homöostase.

Sympathikus Parasympathikus
Erregung Entspannung
Aktivität Erholung
Stress Regeneration

Eigenschaften des Sympathikus und Parasympathikus

Merke: Der Sympathikus macht sympathisch.

Enterisches Nervensystem

Ein gesonderter Teil des Nervensystems stellt das enterische Nervensystem (lat. enter= innen) dar, das „Gehirn der Eingeweide“. Das enterische Nervensystem (ENS) besteht aus ca. 100 Millionen Neuronen im Plexus entericus, dass aus sympathischen und parasympathischen Fasergeflechten sowie parasympathischen Zellen und kleinen Ganglien als intramurales Nervensystem im Magen-Darm-Kanal besteht.

Der Plexus entericus erstreckt sich über die gesamte Länge des Gastrointestinaltrakts (GI- Trakts). Bis zu einem gewissen Grad arbeiten viele der Neuronen des Plexus entericus unabhängig vom ANS und ZNS, obwohl sie mit dem ZNS über sympathische und parasympathische Neuronen kommunizieren.

Die sensorischen Neuronen des ENS haben die Aufgabe, chemische Veränderungen innerhalb des GI- Trakts zu überwachen.

Dagegen sorgen die enterischen Motoneuronen dafür, dass die Kontraktion der glatten Muskulatur des GI-Trakts funktioniert, um die Nahrung durch den GI-Trakt zu treiben. Die Steuerung der Sekretion von Organen des GI- Trakts gehört auch noch zu den Aufgaben der enterischen Motoneuronen wie z.B. die Säuresekretion im Magen.

Merke: Die Arbeitsweise des enterischen Nervensystems (ENS) ist unwillkürlich.

Aufbau eines Nervs im Nervensystem

Das Nervengewebe besteht aus Nervenzellen mit ihren Fortsätzen und Neuroglia bzw. Glia.

Ca. 86 Milliarden Nervenzellen kommen in unserem menschlichen Gehirn vor. Besonders gekennzeichnet sind sie dadurch, dass sie durch Veränderungen in ihrer Umgebung erregt werden, Reize über sehr weite Strecken leiten, die übermittelten Informationen „verarbeiten“ sowie Erregungen auf andere Nervenzellen bzw. Erfolgsorgane z.B. Muskeln oder Drüsenzellen übertragen können.

Die Nervenzelle – auch Neuron genannt – ist die kleinste funktionelle Einheit des Nervensystems. Es besteht aus drei Teilen:

  • dem Zellkörper oder Soma (Perikaryon)
  • Dendriten sowie
  • einem Axon.

Zellkörper

Der Zellkörper enthält den Nucleus (Zellkern), der groß und bläschenförmig ist und zentral im Zellleib liegt. Somit ist das Perikaryon das trophische Zentrum der Nervenzelle.

Typische Zellorganellen wie Lysosome, Mitochondrien oder der Golgi-Apparat finden sich im Cytoplasma, das den Nucleus umgibt. Freie Ribosomen, der Ort der Proteinsynthese, und auffällige Anhäufungen von rauem endoplasmatischen Reticulum (Nissl-Schollen) lassen sich ebenfalls im Zellkörper finden.

Neu synthetisierte Proteine werden von den Nissl Schollen verwendet, um zelluläre Komponenten zu ersetzen, die als Material für das Neuronenwachstum dienen und beschädigte Axone im PNS reparieren.

Zwei Arten von Fortsätzen besitzen die meisten Neuronen:

  • mehrere Dendriten und
  • ein einziges Axon.

Dendriten

Dendriten sind „kleine Bäume“, die der Aufnahme von Informationen anderer Nervenzellen dienen. Sie bilden bei vielen Neuronen eine baumförmige Struktur aus Fortsätzen, die stark verzweigt sind und sich vom Zellkörper erstrecken.

Ihr Cytoplasma enthält Nissl- Schollen, Mitochondrien und andere Organellen. Sensible Nerven der Peripherie verfügen über besonders lange Dendriten, die vom Rückenmark bis zu peripheren Organen wie der Haut reichen.

Axon

Ein Axon (lat. Achse) ist lang, dünn und zylindrisch. Es besteht aus einer Erhebung, dem Axonhügel und setzt am Zellkörper an. Seine Aufgabe ist es, Nervenimpulse zu einem anderen Neuron, einer Muskelfaser oder einer Drüsenzelle zu leiten.

Axone sind von einer vielschichtigen Hülle aus Lipiden und Proteinen umgeben, was man als myelinisiert bezeichnet. Die Geschwindigkeit der Nervenimpulse wird durch die Myelinscheide (Markscheide) erhöht und isoliert das Axon.

Das Initialsegment ist der Teil des Axons, der dem Axonhügel am nächsten ist. Nervenimpulse entstehen an der Kontaktstelle von Axonhügel und Initialsegment bei den meisten Neuronen. Dieser Bereich wird als Triggerzone bezeichnet: Von dort aus wandern die Nervenimpulse am Axon entlang zu ihren Bestimmungsort.

Ein Axon enthält Mitochondrien, der Ort der Zellatmung und Gewinnung von ATP, Mikrotubuli, die verantwortlich sind für den Materialtransport zwischen Zellkörper und Axon, sowie Neurofibrillen, die der Zelle Form und Stütze verleihen.

Das Axoplasma ist das Cytoplasma eines Axons und wird von einer Plasmamembran umgeben, dem Axolemma (lat. lemma= Schale). Das Axon endet in vielen dünnen Fortsätze, den Axonenden bzw. Telodendrien.

An den Spitzen mancher Axonenden entstehen synaptische Endknöpfchen. Als Synapse bezeichnen wir den Ort der Kommunikationen zwischen zwei Neuronen oder einem Neuron und einer Effektorzelle. Viele Neuronen enthalten zwei oder sogar mehrere Arten von Neurotransmittern, jeder mit anderen Wirkungen auf die postsynaptische Zelle. Die Moleküle der Neurotransmitter hemmen oder erregen andere Neuronen, Muskelfasern oder Drüsenzellen.

Merke: Dendriten dienen der afferenten Reizaufnahme und Axone dienen der efferenten Impulsübertragung an Muskeln, Nerven- oder Drüsenzellen.
Aufbau eines Nervs

Bild: “Parts of a Neuron” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Neuroglia des Nervensystems

Die Neuroglia (glia= Klebstoff) oder Glia ist der zweite wichtige Bestandteil des peripheren und zentralen Nervensystems. Die Zellen sind für die Funktion des Nervensystems unverzichtbar: Sie spielen bei allen Transportvorgängen eine Rolle, wirken bei der Ernährung der Nervenzellen mit und dienen der Abwehr und Isolierung. Die Glia erzeugt keine Aktionspotenziale und leitet diese auch nicht weiter, im Gegensatz zu den Neuronen.

Im reifen Nervensystem können sich Gliazellen vermehren und aufteilen. Besonders bei Verletzungen oder Krankheiten vermehren sich diese, um den Raum auszufüllen, der vorher von Neuronen besetzt war.

Ca. 10 Gliazellen kommen auf eine Nervenzelle. Dennoch beansprucht die Glia nur die Hälfte des Gesamtvolumens des Nervensystems, da Gliazellen viel kleiner als Nervenzellen sind. Strukturell aber auch funktionell lassen sie sich im peripheren und zentralen Nervensystem unterscheiden.

Funktionen der Gliazellen des Zentralnervensystems

Astrozyten (Makroglia):

  • Dienen dem Stoffaustausch
  • Speicherung von Glykogen und Versorgung benachbarter Neuronen mit Glukose
  • Beteiligung am Aufbau der Blut-Hirn-Schranke
  • Phagozytose von abgestorbenen Synapsen
  • Narbenbildung im ZNS z.B. nach Hirninfarkt oder bei multipler Sklerose

Oligodendrozyten:

  • Bildung der Myelinscheide im ZNS
  • Phagozytose von Fremdmaterial und abgestorbenem körpereigenen Gewebe

Mikroglia (Hortega-Zellen)

  • Phagozytose von Fremdkörpern und endogenem, totem Gewebe

Ependymzellen:

  • Kleiden Hohlräume (Ventrikel) und das Rückenmark (Zentralkanal) des ZNS aus
  • Beteiligung an der Bildung von Liquor cerebrospinalis („Hirnwasser“)

Funktionen der Gliazellen des peripheren Nervensystems

Die Schwann-Zellen sind für die Bildung der Myelinscheide im PNS zuständig. Die Mantelzellen (Satellitenzellen) sind Hilfszellen der Neuronen und dienen als Ersatz für zerebrale Astrozyten in peripheren Ganglien.

Myelinscheide eines Neurons im Nervensystem

Wie bereits erwähnt wurde, isoliert die Myelinscheide (Markscheide) das Axon eines Neurons gegen elektrische Ladungen und erhöht die Geschwindigkeit der Weiterleitung von Nervenimpulsen. Von der Geburt bis zur Reife nimmt die Myelinmenge zu, was die Geschwindigkeit der Weiterleitung enorm erhöht.

Zwei Arten von Neuroglia bilden die Myelinscheiden (Markscheiden):

  • Schwann-Zellen im PNS und
  • Oligondendrozyten im ZNS.

Schwann-Zellen befinden sich ausschließlich im PNS. Im Gegensatz zum ZNS, wo ausschließlich Nervenzellen mit Myelinscheiden vorkommen, gibt es im PNS sowohl Nerven mit als auch ohne Myelinscheiden. Die Bildung von Myelinscheiden um ein Axon beginnt bereits während der fetalen Entwicklung.

Jede Schwann-Zelle umwickelt in mehreren Schichten einen Axonabschnitt von etwa einem Millimeter Länge zwischen zwei Schnürringen. Der innere Teil aus bis zu 100 Membranschichten ist die Myelinscheide (Schwann-Scheide).

Die äußere cytoplasmatische Schicht der Schwann-Zelle, die den Nucleus enthält und die Myelinscheide umschließt, ist das Neurolemma. An den Berührungsstellen zweier benachbarter Schwann-Zellen fehlt die Myelinscheide. Die Lücken in der Myelinscheide nennt man Ranvier-Schnürringe.

Oligondendrozyten sind für den Aufbau der Myelinscheiden im ZNS verantwortlich. Sie besitzen längere Fortsätze als Schwann-Zellen – somit umhüllen sie nicht nur ein, sondern bis zu 50 benachbart liegende Axone. Ranviersche-Schnürringe sind daher nur in geringer Zahl vorhanden. Ein Neurolemma ist nicht vorhanden, weil der Zellkörper und der Nucleus des Oligodendrozyten das Axon nicht einhüllt.

Demyelisierung

Eine Demyelisierung bezeichnet den Verlust oder die Zerstörung der Myelinscheide um ein Axon, was eine Folge von Erkrankungen wie Multipler Sklerose oder dem Tay-Sachs-Syndrom sein kann. Ein Mangel an Vitamin B12 begünstigt außerdem eine Demyelinisierung, vor allem im Bereich des Rückenmarks mit Sensibilitätsstörungen bis hin zu motorischen Lähmungen.

Myelisierung

Bild: “The Process of Myelination” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Erkrankungen des Nervensystems

Das Nervensystem kann von vielfältigen Erkrankungen betroffen sein: Entzündungen, Infektionen, Tumore, Durchblutungsstörungen, Verletzungen oder Autoimmunerkrankungen sind häufig die Auslöser neurologischer Erkrankungen.

Zu den bekanntesten Nervenerkrankungen gehören:

Demyelisierung bei einer multiplen Sklerose

Bild: “Demyelinisierung bei multipler Sklerose” von Marvin 101. Lizenz: CC BY-SA 3.0

Der Nervenzusammenbruch

Ein Nervenzusammenbruch wird im Gegensatz zu den genannten Erkrankungen umgangssprachlich zur Beschreibung einer psychisch extrem belastenden Situation verwendet. Viele unterschiedliche Reaktionen oder auch Störungen des Nervensystems werden dabei unter dem Begriff Nervenzusammenbruch zusammenfasst.

Das Nervensystem reagiert dabei auf unerwartete und traumatische Ereignisse, wie z.B.

  • den Tod eines Angehörigen,
  • einen schweren Unfall,
  • Verletzungen,
  • plötzliche Erkrankungen,
  • oder dauerhaften Stress.

Das Nervensystem bricht im eigentlichen Sinn auch nicht zusammen, sondern reagiert „nur“ auf außergewöhnliche Belastungen jeglicher Art gleich. Eine gesteigerte Reizweiterleitung im Nervensystem wird durch die verstärkte Bildung von Stresshormonen ausgelöst und es kommt entweder zu einem Flucht- oder einem Angriffsreflex.

Infolgedessen aktiviert der Körper schnell seine Energiereserven und folgende typische Symptome treten ein:

  • Zittern
  • Weinkrämpfe
  • Herzrasen
  • Schwitzen
  • Panikattacken
  • Konzentrationsstörungen
  • Unkonzentriertheit
  • Wutausbrüche

Die Therapie eines Nervenzusammenbruchs richtet sich nach dem Schweregrad. Besitzt er keinen Krankheitswert, werden die Symptome nach kurzer Zeit wieder von alleine verschwinden. Baldrian und Hopfen können mit einer beruhigenden Wirkung dennoch in einer akuten Phase helfen.

Sobald der Nervenzusammenbruch jedoch chronisch wird, sollten zunächst differentialdiagnostisch andere psychische Störungen ausgeschlossen werden, bevor ein Beruhigungsmittel wie Diazepam gegeben wird oder eine Verhaltenstherapie notwendig ist.

Beliebte Prüfungsfragen zum Nervensystem

Die Lösungen befinden sich unterhalb der Quellenangaben.

1. Welche Grundfunktion ist für die erste Aufnahme von bestimmten Reizen notwendig?

  1. Motorische Grundfunktion
  2. Sensorische Grundfunktion
  3. Integrative Grundfunktion
  4. Enterische Grundfunktion
  5. Ergotrope Grundfunktion

2. Welche Zuordnung stimmt nicht?

  1. Das ANS arbeitet unwillkürlich.
  2. Das SNS arbeitet willkürlich.
  3. Der motorische Teil des SNS besteht aus einem sympathischen und parasympathischen Teil.
  4. Das ZNS umfasst das Gehirn und das Rückenmark.
  5. Das PNS umfasst alle Teile außerhalb des ZNS.

3. Welche Aussage zum Nerv trifft zu?

  1. Schwann-Zellen sind für die Bildung der Myelinscheide im ZNS verantwortlich.
  2. Ein Axon hat die Aufgabe, Nervenimpulse zu einem anderen Neuron zu leiten.
  3. Oligodendrozyten sind für die Bildung der Myelinscheide im PNS verantwortlich.
  4. Eine Nervenzelle besteht aus einem Zellkörper, Dendrit und der Myelinscheide.
  5. Dendriten sind das trophische Zentrum der Nervenzelle.


 

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