Biologie: Sinnesorgane und das Nervensystem

Grundlagen der Wahrnehmung

Wahrnehmungen entstehen, wenn Informationen von den Rezeptoren aufgenommen und über die Nerven an das Gehirn gesendet werden. Die Aufgabe der Rezeptoren besteht darin, Reize aus der externen und internen Umwelt zu sammeln.

Die Hautschichten

• Epidermis: Die äußere Schicht der Haut.
• Dermis: Die innere Schicht der Haut.

Geschmack und Geruch

Geschmacksknospen sind die Rezeptoren, welche den Geschmack erfassen. In der Nase befindet sich die Riechschleimhaut, deren Zellen als Chemorezeptoren eingestuft sind und der Erkennung chemischer Reize dienen.

Das Gehörorgan

Das Ohr lässt sich in drei Regionen unterteilen:

• Außenohr: Die Ohrmuschel fängt Schallwellen auf, und der Gehörgang leitet sie zum Trommelfell weiter.
• Mittelohr: Das Trommelfell vibriert und überträgt die Wellen in die Paukenhöhle. Die Schwingung der Kette aus drei Gehörknöchelchen überträgt diese an die Schnecke.
• Innenohr: Die Schnecke ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, durch die Wellen reisen, bis sie auf Rezeptoren treffen, welche die Vibrationen in Nervenimpulse umwandeln.

Der Vorgang des Hörens

Das Hören erfolgt, wenn Schallwellen auf das Trommelfell treffen und es in Schwingung versetzen. Diese Schwingungen bewegen die drei Gehörknöchelchen. Am Ende liegt eine Membran, die das ovale Fenster genannt wird und mit der Schnecke kommuniziert. Diese erfasst die Schwingungen und wandelt sie in Nervensignale um, die zum Gehirn übertragen werden.

Der Aufbau des Auges

• Sclera (Lederhaut): Die äußere Schicht geht in die Hornhaut über, welche transparent und gekrümmt ist und den Lichtdurchgang ermöglicht.
• Aderhaut: Die mittlere Schicht, die viele Blutkapillaren besitzt. An ihrer Vorderseite befindet sich unter dem Ziliarkörper die Iris, der farbige Teil des Auges. Sie fungiert als Blende für die Pupille, um die Lichtmenge zu regulieren.
• Retina (Netzhaut): Die Schicht des Auges, die zwei Arten von Photorezeptoren besitzt: Stäbchen für das Graustufensehen und Zapfen für die Farberfassung.

Der Sehvorgang

Das Licht tritt durch die Hornhaut ein, passiert die Pupille sowie die Linse und trifft auf die Netzhaut. Die Lichtbrechung wird durch die Linse reguliert, während der Fokus durch Hornhaut und Linse bestimmt wird. Das von der Linse fokussierte Bild wird kopfstehend auf die Netzhaut projiziert. Die Photorezeptoren der Netzhaut wandeln das Lichtsignal in ein Nervensignal um, das über den Sehnerv zum Gehirn gelangt. Im Gehirn wird das Bild schließlich wieder umgekehrt und wahrgenommen.

Das Nervensystem

Neuronen sind Zellen, die das Nervensystem bilden. Sie bestehen aus einem Zellkörper (Soma), dessen Kern verzweigte Fortsätze, sogenannte Dendriten, besitzt, sowie einem Axon.

Wichtige Begriffe der Neurobiologie

• Synapse: Die Verbindung zwischen zwei Nervenzellen. Nervensignale gelangen von einer Zelle zur anderen durch den synaptischen Spalt mittels chemischer Botenstoff-Moleküle. Dies geschieht am Übergang vom Axonende zum Dendriten einer anderen Zelle.
• Myelin: Ermöglicht die Übertragung von Nervenimpulsen zwischen verschiedenen Körperteilen durch elektrische Isolierung. Es ist eine Substanz, die von Schwann-Zellen in sensorischen und motorischen Neuronen produziert wird.

Struktur des Nervensystems

Das periphere Nervensystem (PNS)

Das PNS setzt sich aus allen Nerven zusammen, welche die Verbindung zwischen dem Zentralnervensystem und den Geweben des Körpers herstellen.

Das zentrale Nervensystem (ZNS)

Es besteht aus dem Gehirn (Großhirn, Kleinhirn, Hirnstamm) und dem Rückenmark.

Das Rückenmark

Seine Funktionen umfassen die unmittelbare Kontrolle vegetativer Bewegungen wie Reflexe sowie das sympathische und parasympathische Nervensystem. Es dient als Kommunikationsweg zwischen Gehirn und Körper.

Reflexe und Steuerung

Reflexbogen: Einige Aktionen sind unwillkürlich und finden ohne Beteiligung des Gehirns statt, da nur das Rückenmark involviert ist. Diese Aktionen werden als Reflexe bezeichnet. Reflexbögen sind Schutzmechanismen für eine schnelle Reaktion. Wenn man sich zum Beispiel in den Finger sticht, zieht man ihn automatisch weg, ohne erst bewusst Informationen zu verarbeiten.

Somatisches PNS: Es koordiniert willkürliche Bewegungen des Körpers, wie zum Beispiel das Bewegen von Armen und Beinen.

Autonomes Nervensystem: Es verbindet das ZNS mit verschiedenen inneren Organen. Diese Kontrolle erfolgt unwillkürlich und wird durch zwei Arten von Nerven unterteilt: den sympathischen und den parasympathischen Teil.

Parasympathikus: Er reguliert Aktivitäten von Lunge, Herz und Augen. Er stimuliert zudem die Verdauung und die Produktion von Magensaft im Magen.

Grundbausteine der Genetik

Nukleotide bestehen aus drei Elementen: einer Phosphatgruppe, einem Zucker und einer stickstoffhaltigen Base.