Nervensystem, Hormone und Auge: Grundlagen der Biologie

Nervensystem und Neurotransmitter

Neurotransmitter: Neurotransmitter werden in Neuronen synthetisiert, als Biomoleküle gespeichert und in Vesikeln in den Axonendigungen konzentriert.

Nervenreflexe

Nervenreflexe: Der Pfad, dem Nervenimpulse folgen, führt von den Dendriten eines Neurons über den Zellkörper bis zum Axon und erreicht so andere Körperbereiche.

Reflexbogen

Reflexbogen: Er besteht aus folgenden Elementen:

• Rezeptoren: Sie sind auf die Erfassung eines spezifischen Reizes spezialisiert, etwa einer Veränderung im inneren oder äußeren Milieu, und wandeln ihn in Nervenimpulse um.
• Sensorische Neuronen: Sie leiten den Nervenimpuls zum Zentralnervensystem zum Verarbeitungsort weiter, dem Interneuron (Assoziationsneuron).
• Assoziationsneuron (Interneuron): Es integriert die Informationen und ermöglicht eine Reaktion.
• Motoneuronen: Sie leiten den Impuls vom Zentralnervensystem zum Erfolgsorgan weiter.
• Effektor: Er ist der Teil, der auf den Impuls reagiert, zum Beispiel Muskeln oder Drüsen.

Reflex: Eine Reaktion auf einen Reiz, die über den Reflexbogen verläuft. Reflexe sind angeboren oder konditioniert.

Nervensysteme im Tierreich

Tiere mit Radialsymmetrie: Nesseltiere besitzen ein primitives Nervensystem, ein diffuses Nervennetz, das sich über den gesamten Körper erstreckt.

Tiere mit bilateraler Symmetrie: Evolutionäre Tendenzen zeigen eine Zunahme der Anzahl und Konzentration von Neuronen sowie die Bildung von Ganglien und Nervensträngen. Axone sind von Myelin umgeben, die Komplexität der Interneuronen in den Reflexbögen nimmt zu, und die Fähigkeit zur Integration von Informationen wird größer. Die Akkumulation von Neuronen im zentralen Nervensystem führt zu einer hierarchischen Kontrolle.

Kephalisation: Die Konzentration von Sinnesorganen und Nerven am Kopfende ermöglicht es dem Tier, Informationen aus der Umwelt zu empfangen und zu integrieren.

Nervensystem der Wirbeltiere

Wirbeltiere besitzen ein Nervensystem, das aus dem Zentralnervensystem (ZNS) besteht und aus Gehirn und Rückenmark gebildet wird. Beide sind von den Hirnhäuten umgeben: Dura mater, Arachnoidea und Pia mater.

Peripheres Nervensystem (PNS): Es besteht aus sensiblen Neuronen und Motoneuronen und umfasst die Kopf- und Spinalnerven.

Gehirn

Enzephalon (Gehirn):

• Weiße Substanz: Sie wird von myelinisierten Axonen gebildet.
• Graue Substanz: Sie besteht aus Zellkörpern der Neuronen, Dendriten und Gliazellen.

Rhombenzephalon (Hinterhirn): Es umfasst Nachhirn, Hinterhirn und Brücke (Pons Varolii).

• Medulla oblongata (verlängertes Mark): Sie kontrolliert Herzfrequenz, Atmung, Blutdruck und Schlucken.
• Kleinhirn: Es integriert Informationen aus Seh-, Hör-, Muskel- und Gleichgewichtsbereichen des Gehirns.

Mesenzephalon (Mittelhirn): Bei Fischen und Amphibien steuert es komplexere Verhaltensweisen.

Prosenzephalon (Vorderhirn): Es wird vom Zwischenhirn gebildet.

• Thalamus: Er ist das wichtigste Kommunikationszentrum zwischen Hirnstamm und den übergeordneten Hirnzentren.
• Hypothalamus: Er übernimmt die Integration vegetativer und hormoneller Funktionen.
• Limbisches System: Es ist an der Verarbeitung von Emotionen und an der Gedächtnisbildung beteiligt.

Funktionen des Gehirns: Gedächtnis, Denken, Sprache, Interpretation und Wahrnehmung von Sinnesreizen.

Rückenmark

Rückenmark: Es besteht aus einer Reihe von Nervensträngen, die sich zwischen dem inneren und dem äußeren Bereich der Wirbelsäule befinden, von der Medulla bis zum zweiten Lendenwirbel.

Vegetatives Nervensystem

Vegetatives (autonomes) Nervensystem: Es ist ein Teil des Nervensystems, der unwillkürliche Funktionen steuert. Es umfasst den sympathischen und den parasympathischen Anteil.

Viszerale autonome Reflexe bestehen aus:

• Rezeptoren: Sie werden von den Dendriten sensibler Neuronen gebildet.
• Sensorische Neuronen: Sie leiten Informationen an die Integrationszentren weiter.
• Assoziationsneuron: Die Zellkerne sind in Gruppen angeordnet und befinden sich im Hirnstamm und im Rückenmark.

Hormonelle Koordination

Hormonelle Koordination: Das Nerven- und das Hormonsystem sind eng miteinander verbunden. Sie empfangen kontinuierlich Informationen aus der äußeren und inneren Umwelt und erzeugen entsprechende Reaktionen zur Aufrechterhaltung der Homöostase.

Hormone können Proteine, Derivate bestimmter Aminosäuren, Peptide oder Steroide wie Cortisol sein.

Endokrine Zellen bilden Drüsen und sind häufig in Clustern angeordnet. Ihre Produkte werden über das Blut transportiert.

Neurosekretorische Zellen sind spezialisierte Nervenzellen, die Hormone herstellen, die Neurohormone genannt werden.

Wirkmechanismus der Hormonrezeptoren: Die Aktivierung erfolgt über Membranrezeptoren oder intrazelluläre Rezeptoren.

Hormone wirbelloser Tiere: Sie regulieren Wachstum, Häutung und Entwicklung. Bei Krebstieren werden Farbänderungen hormonell gesteuert: Das Chromatophorotropin-Hormon bewirkt die Verteilung der Pigmentkörnchen in den Chromatophoren.

Pheromone: Sie sind chemische Substanzen, die von exokrinen Drüsen produziert werden und das Verhalten anderer Individuen derselben Art beeinflussen. Einige Pheromone lösen eine unmittelbare, beobachtbare Verhaltensreaktion aus, andere bewirken physiologische Veränderungen.

Drüse: Eine Gruppe von Zellen, die Hormone produziert. Hormon: Ein Botenstoff, der über das zirkulierende Blut zu seinem Zielorgan transportiert wird.

Hormondrüsen des menschlichen Körpers

• Hypophyse: Sie ist eine Hauptdrüse und steuert andere Drüsen.
• Schilddrüse: Thyroxin aktiviert den Stoffwechsel. Calcitonin senkt den Kalziumspiegel im Blut.
• Nebenschilddrüsen: Parathormon erhöht den Kalziumspiegel im Blut.
• Nebenniere: Glukokortikoide steuern den Kohlenhydratstoffwechsel, Mineralkortikoide die Salzbalance. Adrenalin und Noradrenalin bereiten den Körper auf Angst, Emotionen und Stress vor.
• Bauchspeicheldrüse: Insulin senkt den Blutzucker, Glukagon erhöht den Blutzucker.
• Hoden: Androgene bestimmen die männlichen Geschlechtsmerkmale.
• Eierstöcke: Östrogen bestimmt die weiblichen Geschlechtsmerkmale, Progesteron bereitet die Gebärmutter auf die Einnistung vor.

Aufbau des Auges

Auge:

• Aderhaut: Sie ist die schwarze Schicht, die sich zwischen Sklera und Netzhaut befindet.
• Lederhaut (Sklera): Sie ist weiß, umgibt und schützt den Augapfel.
• Gelber Fleck (Fovea): Er ist der empfindlichste Teil der Netzhaut.
• Netzhaut: Sie ist die Schicht lichtempfindlicher Zellen, die Signale an das ZNS senden.
• Blinder Fleck: Er ist der Ort, an dem der Sehnerv die Netzhaut verlässt, und enthält keine Sinneszellen.
• Sehnerv: Er leitet die Informationen zum Gehirn.
• Glaskörper: Eine gallertartige Substanz, die den Augapfel ausfüllt.
• Bindehaut: Sie ist eine transparente Membran, die den Augapfel vorne schützt.
• Hornhaut: Sie lässt Licht in das Auge eindringen.
• Kammerwasser: Eine Flüssigkeit zwischen Hornhaut und Linse.
• Iris: Sie reguliert die Menge des einfallenden Lichts in das Auge.
• Linse: Sie ist transparent und kann ihre Form verändern, um scharf zu stellen.