Das Nervensystem der Wirbeltiere und seine Funktionen

Das Strickleiternervensystem bei Wirbeltieren ist ein hochkomplexes Organ, das für die Steuerung aller Körperfunktionen verantwortlich ist. Es besteht aus dem zentralen Nervensystem $ZNS$ mit Gehirn und Rückenmark sowie dem peripheren Nervensystem $PNS$.

Definition: Das zentrale Nervensystem $ZNS$ ist das übergeordnete Steuerungszentrum, das alle eingehenden Informationen verarbeitet und entsprechende Reaktionen koordiniert.

Die Informationsübertragung erfolgt durch spezialisierte Nervenzellen, die elektrische Signale weiterleiten. Diese Signale werden über Synapsen von Zelle zu Zelle weitergegeben. Das periphere Nervensystem unterteilt sich in das somatische und das autonome Nervensystem. Während das somatische System willkürliche Bewegungen steuert, reguliert das autonome System unwillkürliche Körperfunktionen.

Wichtig: Der Symphatikus und Parasymphatikus sind die beiden Gegenspieler des autonomen Nervensystems. Der Sympathikus aktiviert den Körper in Stresssituationen, während der Parasympathikus für Entspannung und Regeneration sorgt.

Aufbau und Funktion von Nervenzellen

Der Aufbau von Nervenzellen und Gliazellen ist essentiell für das Verständnis der Nervenzellfunktion. Eine Nervenzelle besteht aus dem Zellkörper $Soma$, den Dendriten und dem Axon. Der Zellkörper enthält den Zellkern und wichtige Zellorganellen für den Stoffwechsel.

Fachbegriff: Gliazellen sind Hilfszellen des Nervensystems, die Nervenzellen ernähren, stützen und elektrisch isolieren.

Die Myelinscheide, gebildet von Schwann-Zellen, umhüllt das Axon und ermöglicht eine schnelle Signalweiterleitung. An den Ranvier-Schnürringen wird das elektrische Signal verstärkt. Die Synapsen am Ende des Axons übertragen die Signale auf andere Nervenzellen.

Die verschiedenen Gliazellen erfüllen unterschiedliche Aufgaben: Astrozyten versorgen Neuronen mit Nährstoffen und bilden die Blut-Hirn-Schranke. Mikrogliazellen sind für die Immunabwehr im Nervensystem zuständig.

Grundlagen der Reizleitung

Die Reizleitung basiert auf elektrochemischen Vorgängen an der Zellmembran. Im Ruhezustand besteht eine Potentialdifferenz von etwa -70 mV zwischen Zellinnerem und -äußerem. Diese wird durch unterschiedliche Ionenkonzentrationen aufrechterhalten.

Beispiel: Die Natrium-Kalium-Pumpe transportiert aktiv Natriumionen aus der Zelle und Kaliumionen in die Zelle, wodurch das Ruhepotential aufrechterhalten wird.

Die Zellmembran enthält spezielle Ionenkanäle, die sich bei Reizung öffnen und schließen können. Dadurch entstehen Aktionspotentiale, die sich entlang des Axons fortpflanzen. Die Refraktärzeit nach einem Aktionspotential verhindert eine zu schnelle Reizfolge.

Das Aktionspotential

Das Aktionspotential ist ein kurzzeitiger Spannungsimpuls, der sich wellenförmig über die Nervenzelle ausbreitet. Der Ablauf gliedert sich in mehrere Phasen: Depolarisation, Repolarisation und Hyperpolarisation.

Highlight: Die Depolarisation erfolgt durch das schnelle Öffnen von Natriumkanälen, während die Repolarisation durch das verzögerte Öffnen von Kaliumkanälen bewirkt wird.

Die Refraktärzeit nach einem Aktionspotential ist wichtig für die gerichtete Weiterleitung des Signals. In der absoluten Refraktärzeit kann kein neues Aktionspotential ausgelöst werden, in der relativen Refraktärzeit ist ein stärkerer Reiz nötig. Diese Mechanismen gewährleisten eine präzise Informationsübertragung im Nervensystem.

Die Bedeutung der Myelinscheide und Nervenleitungserkrankungen

Die Myelinscheide spielt eine entscheidende Rolle bei der Erregungsleitung im Strickleiternervensystem bei Wirbeltieren. Diese spezialisierte Struktur wirkt wie eine elektrische Isolierung und ermöglicht eine deutlich schnellere Signalübertragung durch saltatorische Erregungsleitung. An den Ranvier-Schnürringen, den nicht-isolierten Stellen des Axons, befinden sich spannungsgesteuerte Ionenkanäle, die für die Weiterleitung der Aktionspotentiale essentiell sind.

Definition: Die saltatorische Erregungsleitung beschreibt das "springende" Fortleiten von Nervenimpulsen von Schnürring zu Schnürring, was eine bis zu 100-fach schnellere Signalübertragung ermöglicht als bei nicht-myelinisierten Fasern.

Bei der Schmerzwahrnehmung und -verarbeitung zeigt sich ein interessanter Unterschied im Aufbau von Nervenzellen und Gliazellen. Schmerzreize werden über dünne, unmyelinisierte C-Fasern und schwach myelinisierte Aδ-Fasern geleitet, während Berührungsempfindungen über dicke, stark myelinisierte Aβ-Fasern übertragen werden. Diese unterschiedliche Ausstattung macht man sich in der Lokalanästhesie zunutze.

Beispiel: Bei einer zahnärztlichen Behandlung blockiert das Lokalanästhetikum Lidocain gezielt die Natriumkanäle der schmerzleitenden Nervenfasern, während die Berührungsempfindung erhalten bleibt.

Multiple Sklerose und Nervenleitungsstörungen

Multiple Sklerose $MS$ ist eine Autoimmunerkrankung, die das zentrale Nervensystem betrifft und die Funktionen des Symphatikus und Parasymphatikus beeinträchtigen kann. Bei dieser Erkrankung greifen fehlgeleitete Immunzellen die Myelinscheiden der Axone an, was zu deren Zerstörung und Ersatz durch Narbengewebe führt.

Merke: Die Demyelinisierung bei MS durchläuft verschiedene Stadien - von der akuten Schädigung bis zur chronischen Vernarbung - was die große Variabilität der Symptome erklärt.

Die Krankheit kann sich in vielfältigen Symptomen äußern, da die Schädigung der Myelinscheide die Nervenleitgeschwindigkeit drastisch reduziert oder ganz unterbricht. Typische Symptome sind Bewegungsstörungen, Sensibilitätsstörungen, Sehstörungen und Probleme mit der Sprachartikulation. Die Lokalisation und das Ausmaß der Demyelinisierung bestimmen dabei das individuelle Krankheitsbild.

Fachbegriff: Demyelinisierung bezeichnet den krankhaften Abbau der Myelinscheide, was zu einer gestörten Erregungsleitung in den betroffenen Nervenfasern führt und die charakteristischen MS-Symptome verursacht.

Seite 1: Grundstruktur des Nervensystems

Die erste Seite behandelt die fundamentale Organisation des Nervensystems bei Wirbeltieren und wirbellosen Tieren. Das zentrale Nervensystem $ZNS$ und das periphere Nervensystem $PNS$ werden als Hauptkomponenten vorgestellt.

Definition: Das zentrale Nervensystem besteht aus Gehirn und Rückenmark und ist verantwortlich für die Informationsverarbeitung und Steuerungsprozesse.

Highlight: Bei wirbellosen Tieren findet man verschiedene Evolutionsstufen des Nervensystems - vom einfachen Nervennetz bei Nesseltieren bis zum Strickleiternervensystem bei Insekten.

Vocabulary: Cephalisation bezeichnet die Entwicklung eines Gehirns im Kopfbereich, was einen wichtigen evolutionären Schritt darstellt.