Steuernetzwerke – Hüter eines ausgeglichenen Milieus

Steuernetzwerke – Hüter eines ausgeglichenen Milieus Um das innere Gleichgewicht des Organismus aufrecht- zuerhalten, müssen alle Körpersysteme perfekt zusammenarbeiten. Zwei übergeordnete Netzwerke, nämlich das Nervensystem und das Hormonsystem, sind für die Gesamtsteuerung der Aktivitäten und Wechselwirkungen zuständig. In dieser Partnerschaft kommt dem Nervensystem die übergeordnete Rolle zu. Ob wir ein Buch lesen, Hunger verspüren oder ob wir über ein plötzliches lautes Geräusch erschrecken, ein Rätsel lösen, uns an die Geschehnisse des vorangegangenen Tages erinnern oder eine fremde Sprache lernen – an all diesen höchst unterschiedlichen Aktionen ist immer auch unser Nervensystem beteiligt. Dieses Körpersystem wird vom Gehirn, dem Rückenmark und den peripheren Nerven gebildet. Unsere Sinnesorgane übernehmen hier die Funktionen der Informationsaufnahme und -weitergabe. Sie teilen sich diese Aufgabe, indem sie jeweils spezifische Reize aufnehmen. So reagiert das Auge lediglich auf Lichtstrahlen und das Hörorgan eben nur auf Schallwellen. Während sich die über die Nervenbahnen weitergeleiteten elektrischen Signale mit Höchstgeschwindigkeit fortbewegen, arbeitet das Hormonsystem eher langsam. Hier schütten so genannte endokrine Drüsen chemische Substanzen aus. Die Hormone, die beispielsweise Wachstums- und Reifungsprozesse steuern, erreichen ihre Zielgewebe über den Blutstrom und beeinflussen an ihrem Bestimmungsort die Aktivitäten anderer Körperzellen. Die Wirkung wird frühestens nach Minuten, oft erst nach Tagen spürbar, ist jedoch meist langfristiger als die von einem Nervenimpuls veranlasste Änderung. Nervenzellen: Blitzschnelle Übermittler Was leistet unser Nervensystem? Ob beim Atmen oder Gehen, bei Hunger oder Schmerz, bei Freude oder kreativem Schaffen: Unser Nervensystem steuert und reguliert Körper- und Empfindungsaktivitäten durch ununterbrochene Überwachung, Auswertung und Beantwortung von Botschaften aus dem Innern des Körpers und seiner Umgebung. Seine Reaktion äußert sich in entsprechenden Befehlen an die Muskeln oder an die Körperdrüsen. Geschützt und ernährt von den so genannten Gliazellen arbeiten hochspezialisierte Nervenzellen, die Neuronen, in Gewebegruppen zusammen und bilden in ihrer Gesamtheit das Nervensystem. Dabei erfolgen der Empfang und die Weitergabe elektrischer Signale und Impulse mit rasender Geschwindigkeit über miteinander verschaltete Neuronen. Wie viele Nervenzellen haben wir? Mehrere 100 Milliarden von Nervenzellen. Im gesamten Nervensystem – dazu gehören Gehirn und Rückenmark (auch Zentralnervensystem genannt) und die peripheren Nerven – sind zwei Hauptgruppen von Nervenzellen zu finden: Neuronen und Gliazellen. Die Gliazellen bilden das die Nervenzellen umgebende Nervenstützgewebe (Neuroglia). Sie dienen nicht zur Weiterleitung von Nervenimpulsen, sondern zum Schutz der Neuronen vor Bakterien und der Zufuhr von Nährstoffen und anderen Substanzen aus den Blutkapillaren. Die Neuronen übernehmen die Nachrichtenübermittlung innerhalb des Nervensystems und bilden das Netzwerk, das uns Menschen denken, fühlen und erinnern lässt. Wie sind Neuronen aufgebaut? Das typische Neuron besteht aus einer langen, dünnen Zelle. Während Neuronen von Gehirn und Rückenmark nur eine Länge von etwa einem Millimeter erreichen, können sich einige periphere Neuronen über einen Meter erstrecken, z. B. vom Lendenbereich bis zu den Zehenmuskeln. Die meisten Neuronen sind nach derselben Grundstruktur aufgebaut und verfügen über die drei Zellteile Zellkörper, Dendrit und Axon (Neurit). Der Zellkörper ist der dickste Teil der Zelle und enthält die üblichen Bestandteile Zellkern und Organellen. An den Zellkörper schließen sich zwei Fortsätze an, die als Dendrit und Axon bezeichnet werden. Ein Dendrit ist ein kurzer, stark verzweigter Fortsatz, der die von anderen Neuronen ankommenden Signale empfängt und zum Zellkörper weiterleitet. Das Axon, auch Nervenfaser genannt, leitet ein Signal vom Neuron entweder zu einem anderen Neuron oder zu einem Erfüllungsorgan, z. B. einem Muskel. Das Axon ist eine lange Ausstülpung des Zellkörpers und teilt sich an seinem Ende in viele Verzweigungen auf. Diese so genannten Endknöpfe stehen in engem, aber berührungslosem Kontakt mit den Dendriten anderer Neuronen. Die Kontaktstellen werden als Synapsen bezeichnet. Die Axone mancher Neuronen sind von einer isolierenden Myelinhülle (Markscheide) umgeben, die die Übermittlungsgeschwindigkeit innerhalb des Axons um das etwa 50-fache erhöht. Je nach Struktur sowie Anzahl und Anordnung der Ausstülpungen des Zellkörpers werden multipolare, bipolare und unipolare Neuronen unterschieden. Wie teilen sich die Neuronen die Arbeit? Bezüglich ihrer Funktion im Nervensystem unterscheidet man drei Arten von Neuronen: sensorische, motorische und Interneuronen. Sie arbeiten in allen Bereichen der Reizaufnahme, der Reizweiterleitung und Impulsverarbeitung zusammen. Sensorische Neuronen: Dieser Neuronentyp leitet Impulse von Rezeptoren in Haut, Sinnesorganen, Muskeln und Gelenken an das Zentralnervensystem weiter. Ein Teil der sensorischen Neuronen ist durch direkte Reize wie Kälte, Druck oder Licht erregbar. Meistens erfolgt die Erregung jedoch durch Reize aus dem Körperinnern. Die Zellkörper der sensorischen Neuronen befinden sich in Schwellungen, die als hintere Wurzelganglien bezeichnet werden und die direkt außerhalb des Rückenmarks liegen. Die Axone der sensorischen Neuronen reichen bis ins Rückenmark hinein, wo einige direkt verschaltet sind, andere sich tief bis in das Mark des Zentralnervensystems erstrecken. Motorische Neuronen: Die Motoneuronen leiten Impulse vom Zentralnervensystem zum Erfüllungsorgan, z. B. zu Muskeln oder Drüsen, die zur Kontraktion bzw. Sekretion angeregt werden. Obwohl ein Teil der Motoneuronen im Gehirn liegt, von wo sie ihre Befehle über das Rückenmark schicken, befinden sich die meisten Neuronen mit ihren Zellkörpern innerhalb der grauen Substanz des Rückenmarks, von wo aus sich ihre Axone in die peripheren Nerven der Muskeln erstrecken. Interneuronen: Dieser Neuronentyp, auch Schaltneuronen genannt, macht 90 Prozent der gesamten Neuronen aus. Interneuronen sind damit die am häufigsten vorkommenden Neuronen des Zentralnervensystems; im Gehirn finden sich allein mindestens 100 Milliarden dieser Nervenzellen. Interneuronen sind zwischen sensorische und motorische Neuronen geschaltet und befähigen das Nervensystem zur Weitergabe, Bewertung und Analyse von Nervenimpulsen. Nach welchem Prinzip arbeiten Neuronen? Neuronen sind erregbare Zellen, die die Informationen in Form elektrischer Signale aufnehmen. Dabei arbeiten sie nach dem »Ein-Aus-Prinzip«. Hier spielt es keine Rolle, ob der Reiz aus der Umgebung, aus dem Körperinnern oder auch von einem anderen Neuron kommt. Ist der Reiz stark genug und erreicht die so genannte Reizschwelle, führt er zu einer Veränderung des elektrischen Potenzials innerhalb des Neurons und somit zu einer Reizübertragung. Befindet sich ein Neuron im Ruhezustand, dringen positiv geladene Natriumionen vom Innern der Zellmembran nach außen, wobei das Zellinnere eine negative Ladung, die Zellmembran eine positive Ladung aufweist (Ruhepotenzial). Empfängt das Neuron einen Reiz in Höhe der Reizschwelle, kehren sich die Ladungsverhältnisse um (Depolarisation). Positiv geladene Ionen der äußeren Membran strömen ins Zellinnere und laden es kurzfristig positiv. Diese Ladung breitet sich auf dem Neuron aus und verursacht eine Störung des elektrischen Gleichgewichts, die Aktionspotenzial genannt wird. So pflanzt sich die Erregung entlang des Axons mit hoher Geschwindigkeit fort. Ist das Ende des Aktionspotenzials erreicht, so kehrt das Neuron bis zur nächsten Stimulation zu seinem Ruhepotenzial zurück. Der Verlauf der Nervenimpulse ist daher vergleichbar mit dem Strom, der in Batterien oder elektrischen Schaltkreisen fließt, obwohl es hier die negativ geladenen Ionen sind, die das Gleichgewicht zwischen positiv und negativ stören und so einen elektrischen Strom verursachen. Wird eine Batterie stimuliert, der Schalter also auf »Ein« gestellt, bewegen sich die negativ geladenen Ionen in Richtung der positiven Ionen, stören das Gleichgewicht und erzeugen elektrische Energie. Welche Geschwindigkeiten erreichen Nervenimpulse? Die Erregungsüberleitung zum Nachbarneuron kann eine Geschwindigkeit von bis zu 140 Metern pro Sekunde erreichen. Dagegen legen die langsamsten Nervenimpulse etwa einen halben Meter in der Sekunde zurück. Auf ihrem Weg von Neuron zu Neuron müssen die Nervenimpulse den winzigen Spalt zwischen zwei benachbarten Nervenzellen überspringen. Diese Lücke wird als synaptischer Spalt bezeichnet. Die Verdickung am Ende des Axons wird als präsynaptischer Endknopf bezeichnet. Dieses Endstück liegt dem Dendriten eines Empfängerneurons direkt gegenüber, berührt es aber nicht. Die Ankunft eines Nervenimpulses am präsynaptischen Endknopf veranlasst dort die Freisetzung chemischer Überträgersubstanzen, der so genannten Neurotransmitter. Ihre einzelnen Moleküle dringen in den Synapsenspalt und überqueren ihn innerhalb von Millisekunden. Bei Ankunft des Neurotransmitters auf der Membran des Dendriten löst er dort eine Depolarisierung aus und erzeugt so einen Nervenimpuls. Nach Beendigung der Übertragung erfolgt die Inaktivierung des Neurotransmitters durch Enzyme. Neurotransmitter können eine Empfängerzelle nicht nur erregen, sondern auch hemmen. Beide Funktionen sind wichtig für die Kontroll- und Steuerungsfunktion des Nervensystems. Man geht von der Existenz von über 60 verschiedenen Überträgerstoffen aus. Über diese Substanzen läuft ein wichtiger Teil der Kommunikation innerhalb des Nervensystems ab. Wussten Sie, dass … allein das Gehirn über mehr als 100 Milliarden Nervenzellen verfügt? die Bildung sämtlicher Nervenzellen bereits in der 22. Schwangerschaftswoche abgeschlossen ist? Während des ganzen weiteren Lebens werden keine zusätzlichen Nervenzellen mehr entstehen. die Geschwindigkeit eines Nervenimpulses auch von der Temperatur abhängig ist? Bei Kälte ist die Leitungsgeschwindigkeit niedriger als bei Wärme. die Multiple Sklerose durch die Schädigung der schützenden Markscheide entsteht? In der Folge liegen die Nervenfasern frei und können die Nervenimpulse nur noch schwer oder auch gar nicht mehr weiterleiten. Periphere Nerven: Übersichtliches Kabelwerk Wo befinden sich die peripheren Nerven? In allen Bereichen des Körpers: in Armen und Beinen, in Bronchien und Harnblase, in den Muskeln und Knochen. Periphere Nerven erfüllen ihre Aufgaben außerhalb von Gehirn und Rückenmark und werden in ihrer Gesamtheit als peripheres Nervensystem bezeichnet, das den umfangreichsten Teil des Nervensystems darstellt. Es versorgt das zentrale Nervensystem mit Informationen und übermittelt dessen Botschaften an die Zielorgane. Das periphere Nervensystem besteht aus sensorischen Neuronen, die Informationen zum Zentralnervensystem weiterleiten, und den motorischen Neuronen, die in zwei Gruppen eingeteilt werden: Die motorischen Neuronen des somatischen Nervensystems übermitteln Impulse an die Skelettmuskulatur, die des vegetativen Nervensystems sind für die automatisch und unbewusst ablaufenden Körpervorgänge zuständig. Welcher Nerv ist am dicksten? Der Nerv mit dem größten Durchmesser ist der Ischiasnerv. Bei seinem Austritt unterhalb des Kreuzbein-Darmbein-Gelenks ist er etwa zwei Zentimeter dick. Dagegen ist der dünnste Nerv mit einem Haar vergleichbar. Bei größerem Nervendurchmesser läuft die Übermittlung der Impulse bedeutend schneller ab. Die unterschiedlich dicken Nerven sind das körperinterne Kommunikationssystem. Die cremefarbenen, glänzenden Stränge aus Nervenfaserbündeln bilden das periphere Nervensystem. Ausgehend von Gehirn und Rückenmark geben die Nerven sämtliche Impulse zwischen dem Zentralnervensystem und allen Körperbereichen weiter, einschließlich der Sinnesorgane, der Muskeln, Drüsen und der Haut. Können Nerven reißen? Nein. Nerven haben wie Drahtseile eine enorme Zugfestigkeit. Das verdanken sie den drei am Aufbau des Nervs beteiligten Bindegewebsschichten. Jeder einzelne Nerv (Nervus) besteht aus Hunderten oder Tausenden von motorischen und sensorischen Neuronen. Bereits zwischen den Nervenfasern lagert lockeres Bindegewebe. Mehrere parallel verlaufende Nervenfasern bilden Nervenfaserbündel oder Faszikeln, die jeweils von einer straffen Bindegewebshülle umgeben sind. Eine weitere Bindegewebsschicht, das Epineurium, umgibt den ganzen Nerv und hält die einzelnen Nervenbündel zusammen. Die Ernährung und Sauerstoffversorgung des Nervs erfolgt durch die Blutgefäße. Welche Nerven treten paarweise auf? Aus dem Gehirn entspringen zwölf Nervenpaare des peripheren Nervensystems, die Hirnnerven (Nervi craniales) . Die meisten dieser Nerven steuern die Muskeln der Kopfregion oder leiten Nervenimpulse von den Sinnesorganen, etwa den Augen, zum Gehirn weiter. Aus dem Rückenmark entspringen weitere 31 Nervenpaare, die Rückenmarksnerven (Spinalnerven). Je nach ihrem Austrittsort unterscheidet man dabei einen Halsteil, einen Brustteil, einen Lendenteil und einen Kreuzbeinteil. Im oberen und unteren Bereich des Rückenmarks bilden die Nerven ein so genanntes Nervengeflecht. Hals- und Armgeflecht steuern die Arme, während das Lendengeflecht und das Kreuzbeingeflecht für Unterleib und Beine zuständig sind. Die aus dem Halsteil austretenden Nerven übermitteln Impulse von und zu den Muskeln und Drüsen im Rumpf. Was bezeichnet der Neurologe als … Neuritis? Die »Entzündung eines Nervs« kann bei Befall eines motorischen Nervs zu einer Muskellähmung, bei Befall eines sensiblen Nervs zu Gefühlsstörungen führen. Neurofibrom? Dieser »Tumor der peripheren Nerven« geht von der Umhüllung der Nerven und dem umgebenden Bindegewebe aus. Neuropathie? Hier liegt eine »Erkrankung peripherer Nerven« aufgrund degenerativer, entzündlicher, toxischer oder mechanischer Prozesse vor. Nervenblockade? Die Unterbindung der Signalübertragung in einem Nerv kann kurzzeitig mit lokaler Betäubung, dauerhaft – z. B. bei Tumorschmerzen – mittels Nervendurchtrennung erfolgen. Wussten Sie, dass … die Nerven des menschlichen Körpers, würden sie aneinandergereiht, eine Länge von etwa 150 000 Kilometern ergeben? durchtrennte Nerven sich wieder regenerieren können? Dies geht allerdings nur, wenn die Zellkörper intakt geblieben sind. sich der »eingeschlafene« Arm nicht der Mü- digkeit oder Überbelastung gebeugt hat? Das taube Gefühl entsteht, wenn ein Nerv des Arms durch die Lage oder das Armgewicht eingeklemmt wurde. Das Gleiche kann auch dem Bein passieren. der »Musikantenknochen« eigentlich ein Nerv ist? Er heißt Nervus ulnaris (Ellennerv) und verläuft an der Innenseite des Ellenbogengelenks dicht unter der Haut. Schon ein leichter Schlag in diesem Bereich ruft das elektrisierende Gefühl hervor. Gehirn: Oberstes Steuer- und Kontrollzentrum Wann schläft das Gehirn? Nie. Unaufhörlich überwacht und reguliert das Gehirn die Körperfunktionen, z. B. die Atemfrequenz und den Blutdruck. Es steuert und koordiniert alle von der Skelettmuskulatur ausgehenden Bewegungen. Außerdem verleiht es uns Menschen die Fähigkeit zum Denken, Fühlen und zur Erinnerung. Es lässt uns Emotionen durchleben und stattet uns mit einem facettenreichen Verhaltensmuster aus. Gemeinsam mit dem Rückenmark bildet es das zentrale Nervensystem (ZNS), das eng mit den peripheren Nerven zusammenarbeitet. Das zentrale Nervensystem empfängt über die Nervenbahnen Informationen aus allen Körperteilen, analysiert und bewertet die eintreffenden Botschaften und reagiert mit der Aussendung von Nervenimpulsen. Diese werden entlang der Nerven zu den Erfüllungsorganen wie Muskeln oder Drüsen geleitet, die daraufhin die Befehle des ZNS ausführen. Zu den einfachsten Leistungen des ZNS gehören die Reflexe. Demgegenüber stehen höchst komplizierte Vorgänge, durch die wir Menschen uns erst von anderen Lebewesen unterscheiden: Unser Gehirn schenkt uns nicht nur die Fähigkeit zum logischen Denken, sondern auch zum Einsatz unserer Intuition und Fantasie. Wie sieht das Gehirn aus? Es ist ein weiches, vielfach gefaltetes und rötlich graues Organ, das von den Schädelknochen schützend umhüllt wird. Das Gehirn (Encephalon) ist von einer dreilagigen, schüt- zenden Membran, den Gehirnhäuten (Meningen), umgeben. Dazu gehört die äußere straffe Bindegewebsschicht der harten Hirnhaut (Dura mater), die mittlere lockere Spinnwebenhaut (Arachnoidea) und die zarte innere Hirnhaut (Pia mater). Das Gehirn eines Erwachsenen wiegt zwischen 1,4 und 1,6 Kilogramm. Das Hirngewebe wird von der Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit (Liquor cerebrospinalis), die wie ein wassergefüllter Puffer wirkt, ernährt und gestützt. Das Gewebe besteht aus mehr als 100 Milliarden Neuronen, die von der nahezu zehnfachen Menge an Gliazellen versorgt werden. Wie wird das Gehirn geschützt? Gegen einen dumpfen Aufprall ist das Gehirn in optimaler Weise geschützt. Dazu tragen in erster Linie die stabile Umhüllung durch den Schädelknochen und eine Sehnenplatte über dem Schädeldach bei. Das zentrale Nervensystem besteht aus mehreren hundert Milliarden Nervenzellen. Eine Beschädigung des ZNS würde die Körperaktivitäten stark beeinträchtigen und eventuell sogar zum Tod führen. In welche Bereiche wird das Gehirn gegliedert? Das Gehirns wird in vier Hauptbereiche eingeteilt: Hirnstamm, Zwischenhirn, Kleinhirn und Großhirn, die beiden Letzteren bestehen aus jeweils zwei Hirnhälften, die über den anderen Hirnteilen liegen. Das limbische System befindet sich im Randgebiet zwischen Hirnstamm und Großhirn. Wie viel Sauerstoff benötigt das Gehirn? Obwohl das Gehirn gerade einmal zwei Prozent der Körpermasse ausmacht, entfallen konstant 20 Prozent der Blutversorgung und 20 Prozent der Sauerstoffversorgung nur auf dieses Organ. Damit das Gehirn störungsfrei arbeiten kann, ist es auf eine stete Blutversorgung angewiesen. Diese Aufgabe übernimmt die gemeinsame Kopfarterie (Arteria carotis communis), auch Halsarterie genannt. In Höhe des Schildknorpels teilt diese sich in die innere und äußere Kopfarterie. Welche Funktionen hat das Rückenmark? Der Hirnstamm (Truncus cerebri) stellt die Verbindung zwischen Gehirn und Rückenmark dar. Er enthält Nervenbahnen, die Informationen zwischen Gehirn und Körper über das Rückenmark weitergeben. Der Hirnstamm enthält außerdem Ansammlungen von Nervenzellen. Sie steuern bestimmte Aktivitäten über die Hirnnerven, die sensorische Informationen empfangen und motorische Befehle ausführen. Der Hirnstamm ist aus drei verschiedenen Teilen aufgebaut. Die Zentren des verlängerten Marks (Medulla oblongata) sind für die Steuerung der Vitalfunktionen zuständig. Sie kontrollieren Herz- und Atemfrequenz sowie den Blutdruck. Hier laufen auch zahlreiche Reflexe ab wie Brechreflex, Hustenreflex, Nies- und Schluckreflex. Die Brücke (Pons) leitet Informationen zwischen Gehirn und Rückenmark weiter. Das Mittelhirn (Mesencephalon) liegt oberhalb des Hirnstamms und ist ein Reflexzentrum, das die Bewegungen von Augen, Kopf und Hals als Antwort auf visuelle Reize steuert. Die Formatio reticularis ist eine komplexe Verflechtung von Neuronen, die sich durch den Hirnstamm zieht und eine wichtige Rolle in der Steuerung von Bewusstseinszuständen (Wach- und Schlafzustand) innehat. Wussten Sie, dass … das Gehirn der Biene lediglich 1000, das einer Ameise nur 250 Nervenzellen hat? die täglich absterbenden Gehirnzellen nicht ersetzt werden? Ein aktiver Mensch kann jedoch immer wieder neue Verschaltungen herstellen. Er hört also nie auf zu lernen. Linkshänder sich in Gesellschaft bekannter Genies befinden? Wie bei den meisten Linkshändern befand sich auch bei Michelangelo, Beethoven, Goethe und Chaplin das Sprach- und Schreibzentrum auf dem Rindenfeld der rechten Hirnhälfte. Wie werden Informationen gefiltert? Ohne Filter würde das Gehirn von Impulsen und Signalen überflutet. Die Aufgabe, nur für den Organismus bedeutende Informationen zum Kontrollzentrum weiterzuleiten, übernimmt der Thalamus. Er gehört zum Zwischenhirn (Diencephalon), das oberhalb des Hirnstamms liegt. Der eiförmige Thalamus besteht vorwiegend aus grauer Substanz und bildet das Eingangstor zu den höheren Gehirnteilen. Er ist wichtig als Zentrum und Umschaltstelle für alle eingehenden sensorischen Informationen, die hier sortiert und umgeschrieben werden, bevor sie vom Gehirn interpretiert und beantwortet werden können. Der Thalamus gibt auch von anderen Hirnabschnitten eingehende Informationen zum Großhirn weiter und übermittelt von dort ausgehende Befehle an andere Hirnteile und – über den Hirnstamm – ans Rückenmark. Was steuert der Hypothalamus? Das Hunger- und Sättigungszentrum wird z. B. vom Hypothalamus kontrolliert. Er gehört wie der Thalamus zum Zwischenhirn. Die geringe Größe des Hypothalamus, der direkt unter dem Thalamus liegt, steht in keinem Verhältnis zu seiner immensen Bedeutung. Er steuert zahlreiche Körperaktivitäten und ist das übergeordnete Zentrum in der Homöostase. Der Hypothalamus ist eine Sammelstelle für sensorische Informationen aus dem ganzen Körper. Er schickt Impulse an die vegetativen Zentren der »Brücke« und des verlängerten Rückenmarks, die an der Regulierung von Herzfrequenz, Blutdruck und anderen Körperfunktionen beteiligt sind. Außerdem stimuliert er die in der Nähe gelegene Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) und regt sie zur Hormonausschüttung an. Neben den Steuerungsfunktionen für das vegetative Nervensystem und die Hirnanhangsdrüse übernimmt der Hypothalamus auch die Kontrolle für den Wach- und Schlafrhythmus und die Regulierung der Körpertemperatur. Zusammen mit dem limbischen System steuert er Emotionen und grundlegende Verhaltensmuster des Menschen wie das Empfinden von Schmerz und Freude, sexuelle Erregung und Aggression. Warum sind 37 °C die perfekte Körpertemperatur? Die Körpertemperatur von etwa 37 °C bietet den Körperzellen optimale Lebens- und Funktionsbedingungen. Eine Abweichung nach unten (Hypothermie) oder nach oben (Hyperthermie) um nur wenige Grade unterbricht die Zellaktivität und kann schnell zum Tod führen. Damit es nicht zu Überhitzung oder Unterkühlung kommt, verfügt der Körper über eingebaute Steuerungsmechanismen, die die Körpertemperatur auf relativ konstanter Höhe halten. Der Hypothalamus überwacht die Temperatur des durch ihn hindurchfließenden Blutes direkt und sendet die entsprechenden Befehle, um die Körpertemperatur wieder auf den erforderlichen Wert zu stellen. Bei einer Erhöhung der Körpertemperatur wird durch Nervenimpulse aus dem Hypothalamus den Blutkapillaren in der Haut der Befehl zur Erweiterung gegeben. Dadurch wird der Blutdurchfluss vergrößert. Die Blutgefäße wirken wie Radiatoren und erhöhen die Wärmeabgabe des Körpers. Dies führt zum Absinken der Körpertemperatur. Gleichzeitig wird über die Schweißdrüsen der Haut Schweißflüssigkeit abgegeben. Dabei wird durch die Verdunstung Kälte erzeugt, was gleichfalls zu einer Verminderung der Körpertemperatur beiträgt. Bei einem Temperaturabfall dagegen verengen sich die Hautkapillaren und die Bildung und Abgabe von Schweißflüssigkeit wird eingestellt. Haarmuskeln richten die Körperhaare auf und schaffen so ein isolierendes Luftpolster direkt über der Haut. Bei extremer Kälte setzt eine stoßweise Kontraktion der Skelettmuskulatur ein. Wir zittern vor Kälte, während die reflexartige Muskeltätigkeit Körperwärme erzeugt. Wann kommt das Kleinhirn zum Einsatz? Dieser Hirnteil fungiert als Koordinationssystem. Das sehr faltenreiche Kleinhirn (Cerebellum) liegt hinter dem Hirnstamm und macht etwa zehn Prozent der Hirnmasse aus. Wie das Großhirn besteht es aus zwei Hälften. Im Kleinhirn laufen die Informationen der Dehnrezeptoren in Muskeln, Sehnen und Gelenken sowie von Gleichgewichtsrezeptoren im Innenohr und von visuellen Rezeptoren im Auge zusammen. Es vergleicht die eingehenden Informationen mit den Anweisungen des Großhirns bezüglich Körperhaltung oder Bewegung und reagiert darauf mit eigenen Befehlen zur eventuellen Korrektur oder Feinabstimmung. Dies bewirkt, dass die Kontraktion der Muskeln gleichmäßige, koordinierte Bewegungen erzeugt und die gewünschte Körperhaltung eingehalten wird. Wann ist das Hirn tot? Der Tod bedeutet das Ende allen Lebens. Der homöostatische Regelkreis, der im Körperinnern für Stabilität und für die Ernährung aller Körperzellen sorgt, bricht zusammen. Das bisherige Kriterium, den Tod einer Person festzustellen, war der permanente Herz- und Atemstillstand (klinischer Tod). Mit Einführung der lebensverlängernden Apparatemedizin – beispielsweise Beatmungsgeräte oder Herz-Lungen-Maschinen – wurde ein zweites Beurteilungskriterium, der so genannte Hirntod, eingeführt. Der Hirntod ist das Zeichen für einen nicht wieder rückführbaren (irreversiblen) Funktionsverlust des Gehirns. Dies ist der Fall, wenn nach Abschalten des Beatmungsgeräts keine Spontanatmung einsetzt und wenn Reaktionen auf starke Schmerzreize ausbleiben. Ein anderes Anzeichen ist das Fehlen der Stammhirnfunktion, wenn z. B. die geöffnete Pupille nicht mehr auf Lichtreize reagiert. Oft wird zusätzlich ein Elektroenzephalogramm erstellt (EEG), das eventuelle Gehirnaktivitäten nachweisen soll. In den meisten Fällen ist der Tod klar durch eines der beiden Beurteilungskriterien erkennbar. Nur in ganz schwierigen Fällen, z. B. bei Patienten mit anscheinend unumkehrbaren Hirnschäden, kann die Grenzlinie zwischen Leben und Tod verschwimmen. Die Anwendung der Kriterien unterscheidet sich von Land zu Land. So ist in Deutschland die Feststellung des Hirntods Voraussetzung für die Organentnahme zur Transplantation. Was leistet das Großhirn? Das Großhirn (Cerebrum) ist Sitz des menschlichen Intellekts, der Gefühle und des bewussten Handelns. Es ist der größte Hirnabschnitt und legt sich wie der Hut eines großen Pilzes über die anderen Hirnbereiche. Die äußere Oberfläche des Großhirns besteht aus Gehirnwindungen (Gyri) und Furchen (Sulci), wodurch die Hirnoberfläche vergrößert wird. Innerhalb der grauen Substanz liegt die weiße Substanz. Sie besteht aus Nervenfasern, die verschiedene Hirnabschnitte miteinander verschalten. Dadurch wird das Großhirn durch den Hirnstamm, das Rückenmark und das periphere Nervensystem mit anderen Körperteilen verbunden. Das Großhirn besteht aus zwei Hälften, den so genannten Hemisphären, die durch zahlreiche Nervenbahnen, die auch Balken genannt werden, miteinander verbunden sind. Welche Funktionen sind auf der Hirnrinde platziert? Im Lauf der letzten 100 Jahre hat die Wissenschaft eine Art Kartensystem entworfen, das verschiedene Funktionsorte auf der Hirnrinde definiert und lokalisiert. So befindet sich im hinteren Rindenbereich das Sehzentrum, im mittleren Hirnrindenbereich kontrollieren die motorischen Felder die Bewegung der Skelettmuskulatur. Die Hirnrinde (Cortex cerebri) ist eine etwa vier Millimeter starke, aus grauer Substanz bestehende Schicht, die das Großhirn außen umgibt. Sie besteht aus Milliarden von Neuronen, die ihrerseits wieder mit Hunderten oder Tausenden von anderen Neuronen verschaltet sind und somit ein Netzwerk von unvorstellbarer Komplexität bilden. Die Hirnrinde verarbeitet eingehende Informationen und befähigt damit den Menschen zu denken, zu sprechen, kreativ zu sein, zu schreiben, ein Musikinstrument zu spielen, sich zu erinnern, zu erzählen, zu tanzen und zu fühlen. Wir wissen jedoch noch längst nicht alles über die Funktionen unseres Gehirns. An jeder einzelnen Aktivität können nämlich verschiedene, räumlich weit auseinanderliegende Felder der Hirnrinde beteiligt sein. Obwohl wir mittlerweile über gesicherte Erkenntnisse bezüglich Aufbau und Funktion der Hirnrinde verfügen, bleiben uns viele ihrer Aufgaben immer noch verborgen. Sind Linkshänder schlauer? Entgegen dem Gerücht sind Linkshänder nicht intelligenter als Rechtshänder. Sie haben allerdings im Durchschnitt ein größeres Gehirn. Aber wie im Fall der Gehirngröße bei Mann und Frau – das männliche ist im Durchschnitt größer – sagt dieser Unterschied nichts über die Intelligenz aus. Beim Rechtshänder befindet sich das Sprach- und Schreibzentrum auf der linken, bei den meisten Linkshändern jedoch auf der rechten Hirnhälfte (Hemisphäre) . Bei den meisten Menschen ist die linke Hirnhälfte für wissenschaftliche oder mathematische Leistungen zuständig, d. h. für analytisches und logisches Denken, während Musikverständnis, künstlerische Fähigkeiten, räumliches Denken sowie die Vorstellungskraft auf der rechten Hemisphäre angesiedelt sind. Rechte und linke Hirnhälfte arbeiten meist eng zusammen: Jede Rindenhälfte des Großhirns erhält ihre sensorischen Informationen von der jeweils anderen Körperhälfte, deren Bewegungen sie entsprechend auch kontrolliert und steuert. Wo entsteht das Déjà-vu-Erlebnis? Im limbischen System. Das ist eine Funktionseinheit des Gehirns, die aus Teilen des Großhirns, des Zwischen- und des Mittelhirns besteht. Sie steuert vor allem Triebhandlungen wie z. B. die Sexualität oder emotionelle Reaktionen wie Ärger, Angst, Freude, Enttäuschung oder Trauer. Sie spielt auch für die Gedächtnisfunktion des Gehirns eine Rolle. Dies erklärt, warum uns Ereignisse, die mit starken Gefühlsregungen verbunden sind, stärker in Erinnerung bleiben als andere. Dies trifft besonders für Geruchseindrücke zu, da sensorische Informationen aus der Nase direkt ans limbische System weitergeleitet werden. Das limbische System hat auch Verbindungen mit der Hirnrinde, was zur bewussten Wahrnehmung von Emotionen führt, sowie mit dem Hypothalamus, wodurch wir sexuelle Erregung wahrnehmen. Störungen der Merkfähigkeit resultieren aus einer Schädigung des limbischen Systems. Die Betroffenen vergessen Ereignisse, die erst kurz zuvor stattgefunden haben, und können sich keine neuen Informationen mehr merken. Was bezeichnet der Neurologe als … Commotio cerebri? Meist kommt es durch einen Sturz oder Aufprall zur »Gehirnerschütterung«, von der sich der Betroffene meist vollständig erholt. Enzephalitis? Die »Entzündung des Gehirns« zeigt sich mit Fieber, Kopfschmerzen, Nackenschmerzen, manchmal auch mit Veränderungen des Bewusstseins. Enzephalomalazie? So wird die »Gehirnerweichung« nach dem plötzlichem Verschluss einer Hirnarterie und Absterben von Hirngewebe bezeichnet. Narkolepsie? Bei angeborenen oder erworbenen Störungen des Stoffwechsels der Hirnnervenzellen kann es zu akut auftretendem, anfallsweisem »Schlafzwang« von bis zu 30 Minuten Dauer kommen. Plegie? Eine »Lähmung« mit Verlust der Muskelkraft erfolgt aufgrund einer Verletzung der motorischen Nervenbahn, z. B. nach einem Schlaganfall. Rückenmark: Schnellstraße für Signale Wie lang ist das Rückenmark? Es misst etwa 45 Zentimeter. Durch den Hirnstamm mit dem Gehirn verbunden, erstreckt sich das Rückenmark (Medulla spinalis) von seiner Austrittsstelle am großen Hinterhauptsloch an der Schädelbasis bis zur Höhe des ersten Lendenwirbels. In der Mitte beträgt der Durchmesser nur etwa 18 Millimeter und entspricht damit etwa der Dicke des Zeigefingers eines Erwachsenen. Auch das sehr empfindliche Rückenmark wird durch eine knöcherne Hülle geschützt – durch den von der Gesamtheit der Wirbelkörper gebildeten Wirbelkanal. Diese aus Nervengewebe bestehende Säule stellt eine lebenswichtige Verbindung im Kommunikationssystem des Körpers dar. Einerseits dient sie als ein in beide Richtungen funktionierendes Leitsystem, andererseits ist sie an vielen Reflexhandlungen beteiligt. Dies sind sozusagen eigenmächtige Soforthandlungen unseres Körpers, die uns vor drohenden Gefahren schützen, bevor wir diese überhaupt bewusst wahrnehmen können. Wie werden Nervenimpulse weitergeleitet? Das Rückenmark enthält sowohl auf- als auch absteigende Nervenbahnen. Die aufsteigenden Nervenbahnen leiten Informationen über Körperempfindungen zum Gehirn, während absteigende Bahnen Befehle des Gehirns an die Skelettmuskulatur senden. Im Querschnitt ist eine schmetterlingsförmige Gewebemasse zu sehen: die graue Substanz. Sie enthält die Zellkörper der motorischen Neuronen, die sich vom Rückenmark aus erstrecken und Nervenimpulse zu Muskeln und Drüsen schicken, sowie Zellkörper und Nervenzellenfortsätze (Axone) der Interneurone, die Botschaften zwischen den einzelnen Neuronen weiterleiten. Außerdem enthält sie die Axon-Endigungen, die Informationen von sensorischen Neuronen in Haut, Muskeln und anderen inneren Organen weitergeben. Die graue Substanz ist von einer zylinderförmigen weißen Substanz umhüllt. Die charakteristische Farbe ist auf die weiße Myelinhülle zurückzuführen, die die zahlreichen Nervenfasern, aus denen dieser Teil des Rückenmarks besteht, umgibt und isoliert. Diese Fasern, über die die Kommunikation zwischen Gehirn und peripherem Nervensystem abläuft, sind in Bündeln angeordnet, die Nervenbahnen genannt werden. Warum ist das Rückenmark von Flüssigkeit umgeben? Zwischen den Rückenmarkshäuten sowie in dem im Mittelpunkt des Rückenmarks verlaufenden Zentralkanal zirkuliert die farblose, wässrige Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit (Liquor cerebrospinalis). Diese Flüssigkeit hat schützende und ernährende Funktionen. Sie transportiert Nährstoffe vom Blut zum Nervengewebe und leitet Stoffwechselprodukte ab. Der Flüssigkeitsmantel schützt außerdem das Rückenmark gegen plötzliche Stöße und andere Schädigungen. Innerhalb des Wirbelkanals wird das Rückenmark – wie auch das Gehirn – von den drei Rückenmarkshäuten (Meningen) umschlossen und geschützt. Wo sitzt beim Menschen der »Pferdeschweif«? Im Kreuzbeinbereich. Beiderseits der gesamten Rückenmarkssäule treten die Rückenmarksnerven, auch Spinalnerven genannt, in insgesamt 31 Paaren aus den Zwischenwirbellöchern aus. Einige Nervenwurzeln am unteren Ende des Rückenmarks verlaufen in Nervenfaserbündeln, deren gemeinsame Austrittsstelle im Bereich des Kreuzbeins liegt. Da sie einem Haarbüschel ähneln, werden sie Cauda equina ( Pferdeschweif) genannt. Die Rückenmarksnerven bilden die Kommunikationswege zwischen Rückenmark und fast allen Körperbereichen. Die Rückenmarksnerven leiten sensorische Axone ins Rückenmark hinein und motorische Axone aus dem Rückenmark hinaus. Wie kommt es zu Schmerzen im gesunden Bein? Durch die Zuordnung jedes Spinalnervs zu einem Hautareal oder einer Muskelgruppe. Aus jedem Rückenmarksnerv erstrecken sich sensorische Neuronen zu einem bestimmten, mit Nerven durchzogenen Bezirk auf der Körperoberfläche (Dermatom). Auch die motorischen Neuronen schicken ihre Fortsätze zu bestimmten Muskelgruppen. Gefühlsstörungen auf dem Gebiet eines bestimmten Dermatoms oder eine Funktionsbeeinträchtigung bestimmter Muskelgruppen weisen auf eine Schädigung oder Störung des betreffenden Nervs hin. Schmerzempfindungen im ansonsten gesunden Bein können daher auch auf eine Schädigung des Ischiasnervs im Lendenwirbelbereich hinweisen. Sind Reflexe überlebensnotwendig? Ja, denn Reflexe sind von unserem Willen unabhängige Reaktionen auf Gefahren für den Organismus. Die automatische Antwort auf einen Reiz spielt eine wichtige Rolle im körpereigenen Steuersystem, da sie zur blitzschnellen Wiederherstellung eines homöostatischen Ungleichgewichts beiträgt. Dabei kann ein so genannter somatischer (körperlicher) Reflex, bei dem es zur Kontraktion von Skelettmuskulatur kommt, von dem betroffenen Menschen bewusst wahrgenommen werden. Genauso wichtig sind jedoch auch die automatischen Reflexe, die so genannten Eingeweidereflexe (viszerale Reflexe), die normalerweise unbewusst ablaufen und an denen hauptsächlich die glatte Muskulatur sowie Körperdrüsen beteiligt sind. Damit ein Reflex möglichst schnell abläuft, müssen die dafür zuständigen Nervenimpulse den kürzesten Weg nehmen. Was versteht man unter einem Reflexbogen? Der Verlauf des Nervenimpulses vom Ort der Reizaufnahme zum ausführenden Organ wird als Reflexbogen bezeichnet. Viele Reflexbögen verlaufen ohne Einbeziehung des Gehirns direkt durch das Rückenmark. Beispielsweise verläuft der Abwehrreflex beim Berühren einer heißen Herdplatte folgendermaßen: Schmerzrezeptoren in der Haut der Handfläche nehmen den Reiz auf und senden ihn entlang der sensorischen Neuronen zum Rückenmark. Hier wird der Impuls durch Interneuronen an die Motoneuronen weitergegeben. Diese übermitteln an die Oberarmmuskeln das Signal zur Kontraktion. Die Hand wird blitzschnell aus dem Gefahrenbereich zurückgezogen. Wenige Millisekunden später werden die von den Schmerzrezeptoren ankommenden Signale von den aufsteigenden Nervenbahnen des Rückenmarks an das Gehirn weitergegeben, wo der Schmerz bewusst wahrgenommen wird und der Betroffene meist mit einem Schmerzensschrei reagiert. Welche Reflexe zeigen Neugeborene? Aufgrund eines frühkindlichen Reflexes kommt es beispielsweise zu einer Schreitbewegung, sobald die Füße des aufrecht gehaltenen Babys eine feste Unterlage berühren. Zu den wichtigen frühkindlichen Reflexen (Primitivreflexen) gehören auch der Greifreflex und der Moro-Reflex. Bei diesem Umklammerungsreflex breitet das Kind beim plötzlichen Zurückfallenlassen des Kopfes die Arme aus und streckt gleichzeitig die Beine. Zum tonischen Nackenreflex kommt es durch die Seitwärtsdrehung des kindlichen Kopfes. Dies verursacht die Streckung des dem Gesicht zugewandten Armes und Beines und Beugung der entgegengesetzten Extremitäten. Der Suchreflex wird durch Bestreichen der Wange ausgelöst: Berührt die Wange des Säuglings beispielsweise die mütterliche Brust, wird der Kopf sofort in Richtung des Reizes bewegt. Kurz nach der Geburt werden die frühkindlichen Reflexe überprüft, um mögliche Störungen festzustellen. Reflexe, die die Aktivitäten der Körperorgane automatisch steuern, bezeichnet man als angeborene Reflexe. Sie sind schon bei der Geburt vorhanden und fest im Nervensystem integriert. Der Schluckreflex oder die Pupillenreaktion bei Veränderungen der Lichtverhältnisse, das Zittern bei großer Kälte sowie die Beschleunigung oder Verlangsamung der Herzfrequenz sind Beispiele für Reflexe, die ohne unser eigenes Zutun ablaufen. Sie werden automatische Reflexe genannt und vom vegetativen Nervensystem aus gesteuert. Die meisten angeborenen Reflexe bleiben unser ganzes Leben lang erhalten. Einige sind jedoch auf die frühe Kindheit beschränkt und nur in den ersten Lebenswochen oder -monaten vorhanden. Was sind erworbene Reflexe? Im Lauf eines Lebens bilden sich zahlreiche neue Verschaltungen und Impulsbahnen im Nervensystem heraus. Wird eine bestimmte neue Situation mit einer befriedigenden Reaktion verbunden und einige Male wiederholt, so wird in Zukunft die gleiche Situation jeweils wieder die gleiche Reaktion hervorrufen und zu einer Art Reflexhandlung führen. Infolge erworbener Reflexe hält ein Autofahrer z. B. automatisch an einer roten Ampel an, ohne dass er diese Entscheidung jedes Mal bewusst treffen müsste. Was versteht man unter … Myelitis? Die »Entzündung des Rückenmarks« etwa nach einer Virusinfektion hat meist neurologische Ausfälle, z. B. Lähmungen oder Sensibilitätsstörungen zur Folge. Tetraplegie? Das ist der Fachbegriff für die vollständige »Lähmung aller vier Extremitäten« infolge einer Hirn- oder Rückenmarksschädigung. Rückenmarkkompression? Sie ist meist Folge einer Quetschung oder Einengung des Rückenmarks durch Unfälle oder Tumoren und führt oft zu Sensibilitätsstörungen oder gar zu Lähmungen. Spina bifida? Dieser Begriff bezeichnet die unterschiedlichen Formen der angeborenen Spaltmissbildungen der unteren Wirbelsäule. Vegetatives Nervensystem: Meisterhaftes Zusammenspiel Welche Nerven arbeiten Tag und Nacht? Das vegetative Nervensystem, das über die lebenswichtigen Grundfunktionen unseres Körpers wacht, ist 24 Stunden aktiv und steuert alle unwillkürlich ablaufenden, automatischen Funktionen wie Herzschlag, Verdauung und Atmung. Es besteht aus zwei Bereichen, dem sympathischen und parasympathischen Nervensystem, die in entgegengesetzter Weise auf unsere Organe einwirken. Sämtliche Informationen aus beiden Teilen des vegetativen Nervensystems verlaufen durch das Rückenmark. Warum kann der Mensch seinen Pulsschlag nicht beeinflussen? Die An