Erregungsbildung und Leitung - Kommunikation von Nervenzellen

Inhalt

1. Einleitung

2. Das Nervensystem
2.1 Das cerebrospinale Nervensystem
2.1.1 Das Rückenmark
2.1.2 Das Gehirn (Encephalon)
2.2 Das vegetative Nervensystem

3. Die Nervenzelle (Neuron)
3.1 Gliazellen; Blut- Hirn Schranke
3.2 Die Synapse
3.2.1 Transmitter

4. Die Erregungsleitung
4.1 Das Ruhepotential
4.2 Das Aktionspotential

5. Die synaptische Übertragung
5.1 Die präsynaptischen Vorgänge
5.2 Die postsynaptischen Vorgänge
5.3 Zeitlich begrenzte Transmittereinwirkung

6. Die Erregungsbildung

Literaturliste:

1. Einleitung

Im Laufe der Evolution hat sich der Homo sapiens zu dem am weitesten entwickelten Lebewesen entwickelt. Er erbringt Leistungen, die kein anderes Lebewesen annährend erfüllen kann. Dazu gehören logisches Denken, Emotionen, Verwendung und Bau von Werkzeugen, auch wenn die Menschenaffen einfache Werkzeuge zur Gewinnung von Nahrung, wie einen Holzstab oder einen Stein auch verwenden, Schaffung von Kunst und Musik, auch zeichnet er sich durch eine bisher nicht da gewesene motorische Geschicklichkeit aus, und nicht zuletzt das Aufwerfen der Frage weshalb das Leben stattfindet, welche seit Tausenden von Jahren die Menschheit beschäftigt.

Der Ort, an dem diese Fähigkeiten stattfinden ist das Gehirn und das Nervensystem. Das Gehirn und das Nervensystem, nicht nur beim Homo sapien, besteht aus zahlreichen Nervenzellen, den Neuronen. Das Volumen des menschlichen Gehirns hat sich in den letzten vier Millionen Jahren nahezu verdreifacht. Der Australopithecus der zu dieser Zeit lebte und phylogenetisch ein direkter Vorfahre des Homo sapiens ist besaß ein Gehirnvolumen von 500 ccm. Die frühen Homos die vor etwa 1- 0,5 Millionen Jahren lebten besaßen ein Volumen von bereits 1000 ccm, die frühen Homo sapiens sowie die heute lebenden Homo sapiens besitzen ein Volumen von 1450 ccm.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wie man an dem Diagramm erkennen kann, ist die Volumenzunahme des Gehirns exponentiell vor sich gegangen. Angemerkt sei hier, dass vermutlich das biologische! Ende noch nicht erreicht sein wird.

2. Das Nervensystem

An dieser Stelle soll ein kurzer Überblick über die Struktur und Funktion des gesamten Nervensystems gegeben werden, um später wirklich verstehen zu können, wie komplex dieses Aufgebaut ist und durch welche Mechanismen Informationen entstehen und weitergeleitet werden.

Das Nervensystem unterscheidet sich in zwei Teile, die wiederum unterteilt sind: Das Dascerebrospinale Nervensystem umfasst das Zentrale Nervensystem (ZNS) und das Periphere Nervensystem. Das autonome oder vegetative Nervensystem unterscheidet sich in den sympatischen und den parasympatischen Teil.

Die Aufgabe des Nervensystems ist die, Verknüpfung von reizaufnehmenden und reizbeantwortenden Organen. Das Nervensystem kommt als Überwachungs- und Regulationsorgan die Aufgabe zu, den Organismus an die Gegebenheiten aus der Umwelt anzupassen, sowie die Organe des Organismuses selbst aufeinander abzustimmen. Das ZNS bildet dabei die Zentraleinheit. Es umfasst das Gehirn und das Rückenmark. Das periphere Nervensystem ist der Teil, der vom Gehirn selbst oder vornehmlich vom Rückenmark zu den einzelnen Organen führt. Das vegetative Nervensystem dient vornehmlich der Regelung der inneren Organe, Drüsen und des Herzes, und damit der Anpassung des Organismus an veränderte Außenbedingungen.

Grundsätzlich werden drei Hauptklassen von Neuronen unterschieden: sensorische Neuronen, motorische Neuronen und Interneuronen. Sensorische Neuronen auch afferente Neuronen genannt, leiten Informationen aus der Peripherie zum ZNS, wie Sinneseindrücke oder Körperstellung. Motorische Neuronen auch efferente Neuronen tragen Informationen vom ZNS in die Peripherie, zu den Muskeln und Drüsen. Sensorische und motorische Neuronen stehen selten in direktem Kontakt zueinander. Zwischen beiden wirken die Interneuronen. Bei den Neuronen im Gehirn handelt es sich um Interneuronen, die untereinander extrem oft Verknüpft sind. Diese Neuronen bilden dann Verbindungen zu Motoneuronen oder sensorischen Neuronen aus.

2.1 Das cerebrospinale Nervensystem

Es gliedert sich in das ZNS, das wiederum das Rückenmark (Medulla spinalis) und das Gehirn (Encephalon) umfasst, sowie in das periphere Nervensystem mit Nervensträngen, die direkt vom ZNS kommen und zu den Erfolgsorganen führen. Drei Regeln können das Nervensystem grob in seine Funktionen aufteilen (ausgenommen Kleinhirn) :

1. Je komplizierter das Verhalten ist, desto höher sind höher entwickelt sind die zugehörigen Strukturen im ZNS.
2. Im rechten Teil des Gehirns werden Informationen verarbeitet, die die linke Körperhälfte kontrollieren und umgekehrt.
3. Die dorsale (hintere) Hälfte des Nervensystems ist vornehmlich sensorisch, die ventrale (vordere) Hälfte ist vornehmlich motorisch ausgelegt.

2.1.1 Das Rückenmark

Das Rückenmark ist in verschiedenen Hüllen eingebettet, innen liegen die weichen Hirnhäute Pia mater und Arachnoidea, außen liegt die harte Hirnhaut Dura mater. Das Rückenmark entspringt als Verlängerung des Medulla oblongata am hinteren unteren Teil des Gehirns und endet am zweiten Lendenwirbel, wo es zugespitzt endet und als bindegewebsartiger Fäden weiterführt.

Aus den Zwischenräumen der Wirbeln treten Nerven heraus. Außerhalb bilden alle austretenden Nervenfasern zwei Ganglien, die Spinalganglien, wobei eins nach rechts und eins nach links führt. Diese gehen in die Nervenfasern des peripheren Nervensystems über, die zu den Erfolgsorganen führen.

2.1.2 Das Gehirn (Encephalon)

Das Gehirn teilt sich im groben in sechs Bereiche auf. An das Rückenmark schließt sich der Hirnstamm an der aus Medulla oblongata, Kleinhirn, Brückenhirn und Mittelhirn

besteht. Diesem schließt sich das Zwischenhirn an, in dem Thalamus, Hypothalamus und die Hirnanhangsdrüse Hypophyse lokalisiert sind Der Rest des Gehirns macht das Großhirn aus.

Im Folgenden soll eine Übersicht über die Aufgaben der Strukturen aufgelistet werden:

- Medulla oblongata: Austritt einiger Nerven die Kopfhaut, Kopfmuskulatur sowie Geschmacks-, Hör-, und Gleichgewichtssinne versorgen. Kontrolle wichtiger lebensnotwendiger Funktionen wie Herzschlag, Verdauung und Atmung.
- Brückenhirn: Austritt der meisten Hirnnerven; Koordinations- und Umschaltzentrum.
- Kleinhirn: Feinmotorik
- Mittelhirn: Bestehend aus dem ventralem Tegmentum und dem dorsal darüberliegenden Tectum. Koordination optischer Reflexe, sowie Koordination akustischer Informationen. Im Tegmentum ist das Triebzentrum lokalisiert (Hunger, Durst, Sex).
- Zwischenhirn: Das Zwischenhirn ist die zentrale Schaltstelle des Nervensystems. Es umfasst den dorsalen Thalamus, den ventral darunter gelegenen Hypothalamus mit Hypohyse und den Pinealkörper. Thalamus: Umschaltstelle zwischen Sinnesorganen und Hirnrinde (Cortex), Verbindung zum Formatio reticularis, die Schlaf und Aufmerksamkeit steuert. Hypothalamus: Zentrale Schaltstelle des autonomen Nervensystems. Hier besteht Verbindung vom Nervensystem zum endokrinen System über die Hypophyse. Pinealkörper: Sitz der Seele (?).
- Großhirn: Das Großhirn ist der größte und neueste Teil des Gehirns an dieser Stelle wird auf das Kapitel 2.1.2.1 verwiesen.

2.1.2.1 Das Großhirn (Cerebrum)

Das Großhirn ist in zwei Hemisphären geteilt. In den Hemisphären ist eine Vielzahl von Strukturen und Funktionen untergebracht. Im Inneren der Hemisphären liegt z.B. die Ganglien Putamen, Pallidium (zusammen Linsenkern) sowie der Nucleus caudatus (Schweifkern), die für Mimik, Gestik und geübte Bewegungen verantwortlich sind.

Ganz in der Nähe liegt das Limbische System, das phylogenetisch ein relativ alter Teil des Großhirns ist. Zu ihm gehören der Mandelkern, Hippocampus und der Gyrus cinguli. Das Limbische System spielt eine bedeutsame Rolle in Motivations- und Emotionsprozessen, sowie bei dem Kurzzeitgedächtnis.

Der Rest des Großhirns wird in verschieden Lappen eingeteilt. (Die Einteilung geht noch weiter in Furchen und Erhebungen, aber hier reicht die Einteilung in Lappen). Alle afferenten sensorischen Nervenfasern führen direkt zu bestimmten Arealen des Kortex, der Hirnrinde. Die Hirnrinde ist etwa 2,5 mm dick und ist für viele der komplexen menschlichen Funktionen verantwortlich. Die drei hinteren Lappen des Großhirns speichern, verarbeiten und erkennen. Den vorderen Lappen kommt primär die Aufgabe der Reaktion zu.

Beiden Hemisphären kommen verschiedene Aufgaben zu, die von Mensch zu Mensch unterschiedlich lokalisiert sein können. Bei Rechtshändern beispielsweise ist in der linken Hemisphäre das „logische Denken“ und der „Intellekt“ lokalisiert. In der rechten Hemisphäre dagegen sind die Sprache und die Kreativität sowie das räumliche Denkvermögen zu lokalisieren. Beide Hemisphären werden über den Kortex durch Nervenfasern miteinander verbunden, die als Corpus callosum bezeichnet werden. Erst durch diese Struktur wissen beide Hirnhälften von der jeweils anderen und können dadurch miteinander kommunizieren.

2.2 Das vegetative Nervensystem

Das vegetative oder autonome Nervensystem gliedert sich anatomisch und funktionell in zwei Teile. Den Sympatikus und den Parasympatikus. Das Zentrum des vegetativen Nervensystems liegt im Gehirn im Bereich des Hypothalamus. Die Nerven laufen wie beim ZNS dem Rückenmark entlang und verlassen als sympatischen Teil das Brust- und Lendenmark, als parasympatischen Teil das Gehirn im Bereich des Kerngebiets des Nachhirns sowie im sakralen Teil des Rückenmarks.

Der Sympatikus: Die Leitung der Informationen läuft über das Rückenmark. Nerven verlassen dieses und führen zunächst zum Grenzstrang, einer Ganglienkette längs der Wirbelsäule, wo die Informationen umgeschaltet werden, um dann durch einen zweiten Nervenstrang zum Erfolgsorgan zu führen. Die Erregungsübertragung auf das Erfolgsorgan geschieht durch die Transmitter Adrenalin und Noradrenalin. Der Sympatikus steigert prinzipiell alle Organleistungen, die auf erhöhten Stress reagieren, beispielsweise Aktivierung des Kreislaufes, Mobilisierung des Muskelspeicherstoffes Glycogen oder Hemmung des Verdauungstraktes.

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