Das zentrale Nervensystem: Aufbau und Funktion

Das zentrale Nervensystem (ZNS)

Das zentrale Nervensystem analysiert sensorische Informationen, speichert diese und steuert als Kontrollsystem bestimmte Aktionen.

Das Rückenmark

Das Rückenmark dient als Zentrum, in dem Spinalreflexe verarbeitet werden. Durch es werden Impulse geleitet, die von sensorischen Nerven kommen. Zudem breiten sich motorische Impulse von Gehirn- und Nervenzellen über das Rückenmark zu den Effektoren aus.

Der Hirnstamm (Truncus cerebri)

Medulla oblongata

In der Medulla oblongata befindet sich das Herz-Kreislauf-Zentrum, welches die Herzfrequenz und die Herzkraft sowie den Durchmesser der Blutgefäße überwacht. Zudem liegt hier das Atemzentrum.

Pons (Brücke)

In der Pons liegen das pneumotaxische Zentrum (reguliert die Inspirationsdauer und erleichtert die Exspiration) und das apneutische Zentrum (verlängert die Inspiration durch Hemmung der Exspiration).

Mittelhirn (Mesencephalon)

Das Mittelhirn besitzt Reflexzentren für Augenbewegungen sowie für Kopf- und Halsbewegungen.

Das Zwischenhirn (Diencephalon)

Das Zwischenhirn enthält den Thalamus und den Hypothalamus und stellt einen zentralen Bereich des Gehirns dar.

• Thalamus: Hier werden sensible Informationen verarbeitet, wodurch Empfindungen wie Schmerz, Druck und Temperatur wahrgenommen werden. Die Informationen erreichen den Thalamus, bevor sie zur Großhirnrinde gelangen.
• Hypothalamus: Er ist das Kontrollorgan der Homöostase. Er reguliert die Kontraktion der glatten Muskulatur und des Herzens sowie die Sekretion vieler Drüsen. Zudem ist er für die Regulierung der Körpertemperatur sowie für Hunger- und Durstgefühle verantwortlich.

Das Kleinhirn (Cerebellum)

Das Kleinhirn steuert die Skelettmuskelkontraktionen, die für die Koordination, die Körperposition, das Gleichgewicht und die präzise Ausführung von Bewegungen notwendig sind.

Das Großhirn

Das Gehirn besitzt Bereiche, die sensorische Impulse interpretieren. Die motorische Kontrolle steuert willkürliche Muskelbewegungen. Assoziationsfelder sind an komplexen Prozessen wie Gedächtnis, Gefühlen, Denken und intellektuellen Fähigkeiten beteiligt.

Funktionen des Gehirns

Primäre sensorische Areale empfangen Informationen von sensorischen Rezeptoren und leiten Impulse an Assoziationsfelder weiter, in denen diese Informationen interpretiert werden.

Gedächtnis, Lernen und Sprache

Lernen und Gedächtnis sind Prozesse, die im Gehirn entwickelt werden. Lernen ist ein dynamischer Prozess, durch den Kenntnisse erworben werden, die die Anpassung an einen realen Kontext ermöglichen. Erinnerung ist die Speicherung dieses Wissens und dessen Abruf zur Nutzung in spezifischen Kontexten.

Die Nervenzelle (Neuron)

Ein Neuron besteht aus dem Zellkörper (Soma), der einen Zellkern, Zytoplasma und Organellen wie Lysosomen, Mitochondrien und den Golgi-Apparat enthält. Die Nissl-Schollen stellen eine geordnete Anordnung des rauen endoplasmatischen Retikulums dar. Zudem bilden Neurofibrillen oder Filamente das Zytoskelett.

• Dendriten: Kurze Fortsätze, die sich vom Soma aus verzweigen.
• Axon: Eine lange zylindrische Projektion aus dem Soma, gefüllt mit Zytoplasma (Axoplasma) und Mitochondrien, jedoch ohne raues endoplasmatisches Retikulum. Die umgebende Membran wird Axolemm genannt. Axone außerhalb des ZNS sind mit einer Myelinscheide aus Lipiden und Proteinen überzogen, die von Schwann-Zellen produziert wird.
• Präsynaptische Endigungen: Das Axon teilt sich in Endäste auf, die jeweils in Strukturen enden, die als synaptische Endknöpfchen bezeichnet werden.

Funktion der Neuronen

Das Neuron besitzt die Fähigkeit, präzise und schnell mit anderen Zellen zu kommunizieren. Dies geschieht durch elektrochemische Signale, die als Nervenimpulse bezeichnet werden. Sie verbinden die drei Funktionsbereiche des Systems: sensorisch, integrativ und motorisch.

Klassifizierung der Neuronen

• Sensorische (afferente) Neuronen: Leiten Nervenimpulse zum zentralen Nervensystem (Rückenmark oder Hirnstamm).
• Interneurone (Assoziationsneuronen): Befinden sich im ZNS und verbinden sensorische mit motorischen Neuronen.
• Motorische (efferente) Neuronen: Leiten Nervenimpulse zu einem Effektor (Muskel oder Drüse).
• Unipolare Neuronen: Besitzen einen Zellfortsatz (Axon), meist mit vielen Verzweigungen. Sie sind die einfachste Form und überwiegen im Nervensystem wirbelloser Tiere.
• Bipolare Neuronen: Besitzen zwei getrennte Fortsätze, die an entgegengesetzten Polen der Nervenzelle entspringen.
• Multipolare Neuronen: Besitzen ein einzelnes Axon und mehrere Dendriten. Dieser Typ überwiegt im Nervensystem der Wirbeltiere.