Das Nervensystem: Aufbau, Funktion und Erregungsleitung
Das Nervensystem
Das Nervensystem besteht aus Nervengewebe. Es ist für die Übertragung von Nervenimpulsen verantwortlich, was eine regelmäßige Funktion ermöglicht. Es spielt eine Rolle bei der Koordination und Regulierung bestimmter physiologischer Funktionen, ähnlich wie das endokrine System, das aus endokrinen Drüsen besteht und Hormone nutzt, die über das Blut transportiert werden.
Die Reaktion des Nervensystems (NS) ist schnell, kurzlebig und sehr spezifisch, während die Reaktion des Hormonsystems langsam, dauerhaft und in ihrer Spezifität variabel ist.
Die Funktionen des NS regulieren direkt schnelle und kurzfristige Reaktionen, während die des endokrinen Systems eine langsame und stetige Kontrolle erfordern.
Aufgaben des Nervensystems
Das NS ist für die Aufnahme, Integration und Übertragung von Informationen aus der äußeren und inneren Umwelt zuständig. Es koordiniert und kontrolliert die Antworten des Organismus auf diese Funktionen.
Das NS besteht aus Nervengewebe, einer Ansammlung von Zellen (Neuronen), die die grundlegenden Zellen darstellen. Das NS regelt und koordiniert die Funktion der Organe durch die Übertragung von Nervenimpulsen.
Bestandteile der Reflexbahn
Die Koordination erfolgt über folgende Komponenten:
- Rezeptoren: Dies sind spezialisierte Zellteile (oder Sinnesorgane). Sie nehmen Reize (sowohl externe als auch interne) auf und sind für die Einleitung der Informationsübertragung durch Nervenimpulse verantwortlich.
- Sensorische Nervenbahnen: Dies sind die Übertragungswege, die die Nervenimpulse vom Rezeptor zu den Modulatoren leiten.
- Modulatoren: Dies sind Organe, in denen die Impulse interpretiert werden und präzise Anweisungen entwickelt werden.
- Motorische Nervenbahnen: Sie leiten die Befehle von den Modulatoren zu den Effektoren.
- Effektororgane: Dies sind Organe, die die Impulse über die motorischen Bahnen aufnehmen und die Aktion ausführen.
Erregungsleitung im Neuron
Die Übertragung von Signalen zwischen Neuronen erfolgt durch die sogenannte Nervenleitung (Aktionspotential). Dies beruht auf elektrischen und chemischen Veränderungen in der Plasmamembran, welche die Nervenzelle von ihrer extrazellulären Umgebung trennen.
Der Nervenimpuls durchläuft die Plasmamembran des Neurons und kann am Ende des Axons auf ein anderes Neuron übertragen werden.
Das Ruhepotential
Die MP (Membranpotential) ist polarisiert. Ihre innere Oberfläche weist eine Potentialdifferenz zur Außenseite auf, wobei im Inneren negative Ladungen und außen eine Dominanz von $\text{Na}^+$ Ionen herrscht. Dieser Potentialunterschied (ca. $-70 \text{ mV}$) wird als Ruhepotential bezeichnet.
Das Aktionspotential
Eine Veränderung der Membrandurchlässigkeit ermöglicht den Eintritt von $\text{Na}^+$-Ionen und kehrt die Polarität um (innen positiv, außen negativ). Dies wird als Depolarisation bezeichnet. Man beobachtet eine Variation des Ruhepotentials (von $-70 \text{ mV}$ auf $+30 \text{ mV}$), das Aktionspotential.
Die elektrische Störung der Depolarisation breitet sich auf benachbarte Bereiche aus, bis sie den Punkt erreicht, an dem der Reiz angewandt wurde, und erfasst so die gesamte Neuron.
Repolarisation und Erregbarkeit
Enzyme in der Membran befördern $\text{Na}^+$ nach außen und stellen den ursprünglichen Zustand wieder her (Repolarisation).
Damit ein Reiz effektiv ist, muss er eine Mindestintensität erreichen, die Schwelle der Erregbarkeit. Wird diese nicht erreicht, wird die Erregung nicht ausgelöst.
Nach dem Alles-oder-Nichts-Gesetz: Wenn ein Reiz die nötige Intensität besitzt, um die Erregung auszulösen, geschieht dies unabhängig von seiner Art und Intensität. Die Geschwindigkeit der Ausbreitung hängt nur von der Art der Nervenfaser und ihrem Durchmesser ab.
Nach der Auslösung kann für eine gewisse Zeit (Refraktärzeit) keine weitere Erregung ausgelöst werden, da das Neuron Zeit benötigt, um seine Polarität wiederherzustellen.