Nervensystem: Informationsaufnahme, Verarbeitung und Steuerung

Zentralnervensystem: Informationsaufnahme, Verarbeitung und Steuerung

Das Zentralnervensystem nimmt sensorische Informationen auf, verarbeitet sie, speichert sie und steuert daraufhin bestimmte Handlungen.

Rückenmark

Das Rückenmark ist das Zentrum für die Reflexbewegungen. Über sensorische Nervenbahnen werden Informationen zum Gehirn geleitet. Die motorischen Bahnen führen vom Gehirn zu den Muskeln, Drüsen und Erfolgsorganen.

Gehirn

Hirnstamm

• Medulla oblongata (verlängertes Mark): Hier befinden sich das Herz-Kreislauf-Zentrum (Herzfrequenz, Kontraktionskraft des Herzens und Durchmesser der Blutgefäße) sowie das Atemzentrum.
• Brücke (Pons): Die pneumotaxischen Zentren erleichtern den Übergang zwischen Inspiration und Exspiration. Das apneustische Zentrum verlängert die Inspiration und hemmt die Exspiration.
• Mittelhirn: Es enthält Zentren für Reflexe der Augenbewegungen sowie für Kopf- und Körperbewegungen.

Zwischenhirn (Diencephalon)

• Thalamus: Er empfängt sensorische Informationen wie Schmerz, Temperatur und Druck und leitet sie an die Großhirnrinde weiter, wodurch diese Empfindungen bewusst wahrgenommen werden können.
• Hypothalamus: Er ist der Hauptkoordinator des Gehirns und reguliert die Homöostase. Er steuert die Kontraktion der glatten Muskulatur und des Herzens sowie die Sekretion der Drüsen, reguliert die Körpertemperatur und ist für die Empfindung von Durst und Hunger verantwortlich.

Kleinhirn

Das Kleinhirn kontrolliert die Skelettmuskelkontraktionen und sorgt für die notwendige Koordinierung, die Körperhaltung, das Gleichgewicht und die präzise Ausführung von Bewegungen.

Großhirn

Im Großhirn werden sensorische Impulse interpretiert. Außerdem wird die Motorsteuerung willkürlicher Bewegungen gesteuert. Zusammen mit weiteren Bereichen ist es an komplexen Funktionen wie Gedächtnis, Emotionen, Sprache, Argumentation und Intellekt beteiligt.

Funktionen des Großhirns

Sensorische Funktionen: Sie entstehen durch die Aufnahme von Informationen über Sinnesrezeptoren. Diese Impulse werden ins Gehirn geleitet und dort interpretiert.

Gedächtnis, Lernen und Sprache

Lernen und Gedächtnis entwickeln sich im Gehirn gemeinsam. Lernen ist ein Prozess, bei dem dynamisches Wissen erworben wird, das die Anpassung an den Kontext fördert. Das Gedächtnis ist die Fähigkeit, Kenntnisse zu speichern und sie bei Bedarf in einem bestimmten Kontext wieder abzurufen.

Das Neuron

Zellkörper (Soma)

Das Neuron ist die Nervenzelle des Körpers. Der Zellkörper (Soma) enthält den Zellkern und das Zytoplasma mit Organellen wie Lysosomen, Mitochondrien und dem Golgi-Apparat. Außerdem finden sich die Nissl-Schollen, die aus einer geordneten Anordnung des rauen endoplasmatischen Retikulums bestehen. Neurofibrillen sind Filamente, die das Zytoskelett bilden.

Dendriten

Dendriten sind kurze, verzweigte Fortsätze, die vom Zellkörper ausgehen.

Axon

Das Axon ist eine lange, zylindrische Verlängerung des Zellkörpers. Es enthält Zytoplasma (Axoplasma) mit Mitochondrien und Neurofibrillen. Die Axonmembran wird Axolemma genannt. Viele Nervenzellen werden von einer Myelinscheide umhüllt, die von Schwann-Zellen gebildet wird und aus Lipiden und Proteinen besteht.

Synapsen (präsynaptische Endknöpfchen)

Das Axon teilt sich am Ende in mehrere Endknöpfchen (Botons terminales), die synaptische Strukturen bilden.

Funktion und Klassifizierung der Neuronen

Die Fähigkeit des Neurons besteht darin, mit anderen Zellen zu kommunizieren. Über Synapsen werden elektrochemische Signale, die Nervenimpulse, übertragen. Die drei Komponenten des Nervensystems sind: sensitiv, integrierend und motorisch.

Sensitive Neuronen (Afferenzen)

Sensible Nervenbahnen leiten Impulse zu integrierenden Zentren (z. B. Rückenmark oder Hirnstamm).

Integrierende Neuronen (Interneuronen)

Sie befinden sich in integrierenden Zentren und verbinden sensible und motorische Neuronen.

Motorische Neuronen (Efferenzen)

Nervenbahnen leiten Impulse vom Zentrum zu einem Erfolgsorgan (Muskel oder Drüse).

Multipolare, bipolare und unipolare Neuronen

• Unipolare Neuronen: Sie besitzen einen einzigen Fortsatz (Axon), der sich meist verzweigt. Dieser Typ kommt vor allem im sensiblen Nervensystem wirbelloser Tiere vor.
• Bipolare Neuronen: Sie besitzen zwei Fortsätze, die an gegenüberliegenden Polen des Zellkörpers entspringen.
• Multipolare Neuronen: Sie besitzen ein einzelnes Axon und mehrere Dendriten, die an verschiedenen Teilen des Somas entspringen. Dieser Typ ist im Nervensystem der Wirbeltiere vorherrschend.

Membranpotenzial und Nervenimpuls

Membranpotenzial

Die Plasmamembran besitzt eine elektrische Ladungsdifferenz zwischen Innen- und Außenseite. Die Außenseite der Membran ist positiv, die Innenseite der Zelle negativ geladen. Dieses Potenzial wird als Membranpotenzial bezeichnet.

Ruhepotenzial

Das Ruhepotenzial ist die Potenzialdifferenz zwischen der positiv geladenen Außenseite und der negativ geladenen Innenseite der Membran. Es entsteht durch die ungleiche Verteilung von Ionen auf beiden Seiten der Membran, wodurch die Nervenzelle polarisiert ist.

Aktionspotenzial

Beim Aktionspotenzial kommt es zu einer Umkehr der Polarität der Membran, sobald ein ausreichend starker Reiz einwirkt.

Nervenimpuls

Das Aktionspotenzial breitet sich entlang der Membran aus. Erreicht oder überschreitet die Intensität des Reizes die Reizschwelle, wird ein Nervenimpuls ausgelöst. Dies folgt dem Alles-oder-Nichts-Prinzip.

Repolarisation

Die Repolarisation stellt den normalen Ruhezustand der Nervenzelle wieder her (Natrium-Kalium-Pumpe).

Depolarisation

Das Ruhepotenzial kann durch einen Reiz verändert werden, den sensorische Rezeptoren aufnehmen.

Reizschwelle

Die Reizschwelle ist die minimale Reizstärke, die notwendig ist, um ein Aktionspotenzial auszulösen.