Biologie des Menschen: Sinne, Nerven und Hormone

Die Beziehungsfunktion und Informationsaufnahme

Das Auge und Sehfehler

Aus optischer Sicht liegt der Fokuspunkt (wo das Bild entsteht) bei Fehlsichtigkeit außerhalb des Auges statt auf der Netzhaut.

• Astigmatismus (Stabsichtigkeit): Eine Bedingung, bei der unscharfe Bilder aufgrund von Unregelmäßigkeiten in der Krümmung der Hornhaut entstehen.

Diese optischen Probleme können auch bei künstlichen Linsen in Geräten auftreten, wie zum Beispiel bei einem Teleskop mit Astigmatismus.

Das Gehör und der Gleichgewichtssinn

Das Ohr besteht aus drei Regionen:

• Äußeres Ohr: Der sichtbare Teil, bestehend aus der Ohrmuschel (Auricularis-Pavillon) und dem Gehörgang.
• Mittelohr: Es beginnt mit dem Trommelfell, einer Membran, die Schwingungen aufnimmt und sie auf die Gehörknöchelchen-Kette überträgt: Hammer, Amboss und Steigbügel.
• Innenohr: Die Schwingungen gelangen zur Cochlea (Hörschnecke), einem spiralförmigen, flüssigkeitsgefüllten Rohr. Im Inneren befinden sich Zellen mit Cilien, die Schwingungen basierend auf der Flüssigkeitsbewegung erkennen.

Im Innenohr befinden sich auch Strukturen für das Gleichgewicht. Diese Region liegt über der Cochlea und besteht aus dem Vorhof (Vestibulum) und drei Bogengängen.

• Der Vorhof ist in zwei Teile unterteilt (Sacculus und Utriculus) und ist für das statische Gleichgewicht (ohne Bewegung) sowie die aufrechte Körperhaltung zuständig.
• Die Bogengänge sind für das dynamische Gleichgewicht (bei Bewegung) verantwortlich und melden die Kopfposition während einer Bewegung, um die Körperhaltung zu bewahren.

Geschmack und Geruch

Geschmack: Der Geschmackssinn erfasst Informationen über die chemische Zusammensetzung von Lebensmitteln durch Geschmacksknospen. Wir unterscheiden fünf Grundgeschmacksrichtungen: süß, salzig, sauer, bitter und Umami.

Geruch: Der Geruchssinn analysiert Chemikalien in der Luft. Während der Nahrungsaufnahme ergänzt er den Geschmackssinn zu dem, was wir als Aroma wahrnehmen. Geruch ist einer der ältesten Sinne und eng mit primitiven Hirnarealen und dem Unbewussten verbunden. Ein Beispiel hierfür sind Pheromone, die Reaktionen auslösen, ohne dass wir uns ihrer bewusst sind.

Tastsinn, Schmerz und Temperatur

Tastsinn: Rezeptoren sind über die gesamte Haut verteilt, jedoch unregelmäßig. Besonders viele befinden sich an empfindlichen Stellen wie Kopf, Hals, Händen und Füßen.

Schmerz: Schmerzrezeptoren befinden sich im ganzen Körper (Haut, Muskeln, Organe). Sie dienen dem Selbstschutz und lösen instinktive Reaktionen aus.

Temperatur: Wir unterscheiden zwischen der Umgebungstemperatur (bewusst wahrgenommen über die Haut) und der internen Körpertemperatur (ca. 36,5 °C), die unbewusst reguliert wird, um die Homöostase zu halten.

Propriozeption

Die Propriozeption ist unsere unbewusste innere Wahrnehmung der Körperposition durch Rezeptoren in den Gelenken. Zusammen mit dem Gleichgewichtssinn liefert sie präzise Informationen über die Lage jedes Körperteils.

Das Nervensystem

Das Nervensystem erfasst Informationen, verarbeitet sie und leitet Antworten an Effektoren (Muskeln und Drüsen) weiter.

Neuronen und Synapsen

Das Nervensystem besteht aus etwa 10¹¹ (100 Milliarden) Nervenzellen (Neuronen). Ein Neuron besteht aus:

• Dendriten: Verzweigungen, die Reize aufnehmen.
• Soma: Der Zellkörper mit den Organellen.
• Axon: Ein langer Fortsatz zur Weiterleitung des Impulses.

Die Synapse ist der Kommunikationspunkt zwischen zwei Neuronen. Sie sind nicht direkt verbunden, sondern durch den synaptischen Spalt (ca. 20 nm) getrennt. Die Übertragung erfolgt chemisch über Neurotransmitter, die in Vesikeln gespeichert sind.

Nervenimpulse und Myelin

Nervenimpulse bewegen sich normalerweise mit 60 cm/s. Zur Beschleunigung dient die Myelinscheide (gebildet von Schwann-Zellen). Die Impulse springen von einem Ranvier-Schnürring zum nächsten (saltatorische Erregungsleitung), was die Signalstärke und Geschwindigkeit erhält.

Organisation des Nervensystems

Es wird unterteilt in das Zentrale Nervensystem (ZNS) und das Periphere Nervensystem (PNS).

Zentrales Nervensystem

• Rückenmark: Geschützt durch die Wirbelsäule und drei Membranen (Meningen).
• Gehirn: Geschützt durch den Schädel und Meningen. Zwischen den inneren Meningen dämpft der Liquor Stöße ab.

Das Gehirn besteht aus:

• Nachhirn (Medulla oblongata): Steuert Herzfrequenz, Atmung und Reflexe.
• Kleinhirn (Cerebellum): Koordiniert Bewegungen.
• Großhirn (Cerebrum): Sitz höherer Funktionen wie Sprache und abstraktes Denken (Neocortex).

Peripheres Nervensystem

Es besteht aus dem somatischen (willkürlich) und dem autonomen (unwillkürlich) Nervensystem sowie aus sensorischen und motorischen Nerven.

Erkrankungen des Nervensystems

• Psychiatrische Störungen: Depression, Schizophrenie, Demenz (z. B. Alzheimer).
• Neurologische Krankheiten: Meningitis (Hirnhautentzündung), Epilepsie, Multiple Sklerose (Verlust der Myelinscheide), Parkinson (Dopaminmangel).

Der Bewegungsapparat

Er dient der Strukturerhaltung und der Fortbewegung.

Das Skelettsystem

Der menschliche Körper hat 206 Knochen, unterteilt in das Achsenskelett (Kopf, Wirbelsäule) und das Anhangsskelett (Gliedmaßen). Knochen bestehen aus einer Matrix mit Calciumphosphat und Kollagenfasern.

Knochenschichten: Kompaktes Gewebe (außen), schwammiges Gewebe (Spongiosa) und Knochenmark (Blutbildung).

Gelenktypen: Unbeweglich (Schädel), teilbeweglich (Wirbel) und beweglich (Hüfte, Arme).

Die Muskulatur

Es gibt glatte Muskulatur (Organe), Herzmuskulatur und quergestreifte Skelettmuskulatur. Die kleinste Einheit ist das Sarkomer, bestehend aus Aktin und Myosin. Muskeln arbeiten oft als Antagonisten (Beuger und Strecker).

Körperliche Aktivität: Man unterscheidet aerobe (mit ausreichend Sauerstoff) und anaerobe Aktivität (hohe Intensität, Sauerstoffschuld).

Verletzungen: Verstauchung, Muskelkrampf, Bruch (Fraktur) und Luxation (Ausrenkung).

Das endokrine System (Hormonsystem)

Drüsen produzieren Hormone zur Steuerung von Wachstum, Homöostase und Fortpflanzung. Die Zentrale ist die Verbindung zwischen Hypothalamus und Hypophyse.

Wichtige Drüsen und Hormone

• Hypophyse: Produziert Wachstumshormon (GH), TSH (für die Schilddrüse), Prolaktin und Gonadotropine (FSH, LH).
• Schilddrüse: Reguliert den Energieverbrauch durch Thyroxin. Calcitonin senkt den Calciumspiegel im Blut.
• Nebenschilddrüse: Produziert Parathormon (Gegenspieler zu Calcitonin).
• Nebennieren: Mark (Adrenalin bei Stress), Rinde (Aldosteron und Glukokortikoide).
• Bauchspeicheldrüse (Pankreas): Reguliert den Blutzucker durch Insulin (senkend) und Glukagon (steigernd).
• Keimdrüsen (Gonaden): Eierstöcke (Östrogen, Progesteron) und Hoden (Testosteron).

Endokrine Störungen

• Gigantismus/Zwergwuchs: Störungen des Wachstumshormons.
• Schilddrüsenerkrankungen: Hyperthyreose (Überfunktion) und Hypothyreose (Unterfunktion, kann zu Kropf führen).
• Diabetes mellitus: Typ I (Autoimmun, Insulinmangel) und Typ II (Insulinresistenz).