Donnerstag, Februar 17 2011 21: 59

Anatomie und Physiologie

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Nervenzellen sind die funktionellen Einheiten des Nervensystems. Es wird angenommen, dass das Nervensystem über zehn Milliarden solcher Zellen verfügt, die sog Neuronen und Glia, wobei die Glia in größerer Zahl als Neuronen vorhanden ist.

Das Neuron

Abbildung 1 ist ein idealisiertes Diagramm eines Neurons mit seinen drei wichtigsten Strukturmerkmalen: dem Zellkörper, den Dendriten und dem Axonterminal.

Abbildung 1. Die Anatomie des Neurons

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Die Dendriten sind fein verzweigte Fortsätze, die in der Nähe des Zellkörpers eines Neurons entstehen. Über chemische Botenstoffe, sogenannte Neurotransmitter, erhalten die Dendriten erregende oder hemmende Wirkungen. Das Zytoplasma ist das Material des Zellkörpers, in dem sich die Organellen – einschließlich des Zellkerns – und andere Einschlüsse befinden Abbildung 2. Der Zellkern enthält das Chromatin oder genetisches Material der Zelle.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abbildung 2. Die Organellen

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Der Zellkern der Nervenzelle ist im Vergleich zu anderen lebenden Zellen insofern untypisch, als er zwar die Erbsubstanz Desoxyribonukleinsäure (DNA) enthält, die DNA aber nicht am Prozess der Zellteilung beteiligt ist; das heißt, nach Erreichen der Reife teilen sich Nervenzellen nicht. (Eine Ausnahme von dieser Regel sind die Neuronen in der Nasenschleimhaut (olfaktorisches Epithel).) Der Zellkern ist reich an Ribonukleinsäure (RNA), die für die Proteinsynthese notwendig ist. Drei Arten von Proteinen wurden identifiziert: zytosolische Proteine, die die fibrillären Elemente der Nervenzelle bilden; intrakondriale Proteine, die Energie für die Zellaktivität erzeugen; und Proteine, die Membranen und sekretorische Produkte bilden. Neuronen werden heute als modifizierte sekretorische Zellen betrachtet. Es werden sekretorische Granula gebildet, in synaptischen Vesikeln gespeichert und später als Neurotransmittersubstanzen, die chemischen Botenstoffe zwischen Nervenzellen, freigesetzt.

Die fibrillären Elemente, die das Skelett des Neurons bilden, nehmen an der trophischen Funktion des Neurons teil, indem sie als Übertragungsvehikel fungieren. Der axonale Transport kann anterograd (Zellkörper zum Axonterminal) und retrograd (Axonterminal zum Zellkörper) erfolgen. Von den dicksten bis zu den dünnsten werden drei Arten von fibrillären Elementen erkannt: Mikrotubuli, Neurofilamente und Mikrofilamente.

Gliazellen

Im Gegensatz zu Neuronen übertragen Gliazellen selbst keine elektrischen Nachrichten. Es gibt zwei Arten von Gliazellen: die Makroglia als auch im microglia. Die Makroglia ist ein Name, der mindestens drei Arten von Zellen gegeben wird: Astrozyten, Oligodendrozyten und Ependymzellen. Mikrogliazellen sind in erster Linie Fresszellen zum Entfernen von Trümmern, nachdem Nervenschäden oder Infektionen aufgetreten sind.

Die Gliazellen haben auch charakteristische mikroskopische und ultramikroskopische Merkmale. Gliazellen unterstützen Neuronen physisch, aber auch eine Reihe physiologischer Eigenschaften beginnt man jetzt zu verstehen. Zu den wichtigsten Neuron-Glia-Wechselwirkungen gehört die Rolle der Gliazelle bei der Versorgung der Neuronen mit Nährstoffen, der Entfernung von Fragmenten von Neuronen nach ihrem Tod und, was am wichtigsten ist, ihrem Beitrag zum Prozess der chemischen Kommunikation. Gliazellen können sich im Gegensatz zu Neuronen teilen und sich somit selbst reproduzieren. Tumore des Nervensystems beispielsweise resultieren aus einer abnormalen Vermehrung von Gliazellen.

Myelin

Was bei der makroskopischen Betrachtung von Nervengewebe als „graue Substanz“ und „weiße Substanz“ erscheint, hat eine mikroskopische und biochemische Grundlage. Mikroskopisch gesehen enthält die graue Substanz die neuronalen Zellkörper, während sich in der weißen Substanz Nervenfasern oder Axone befinden. Das „weiße“ Aussehen ist auf eine Hülle zurückzuführen, die aus einer Fettsubstanz namens Myelin besteht, die diese Fasern bedeckt. Das Myelin der peripheren Nerven stammt von der Membran der Schwann-Zelle, die das Axon umhüllt. Das Myelin der Fasern im Zentralnervensystem wird von den Membranen der Oligodendrozyten (einer Vielzahl von Gliazellen) bereitgestellt. Oligodendrozyten myelinisieren normalerweise mehrere Axone, während die Schwann-Zelle nur mit einem Axon assoziiert ist. Zwischen kontinuierlichen Schwann-Zellen oder Oligodendrozyten besteht eine Diskontinuität der Myelinscheide, die als Ranvier-Knoten bezeichnet wird. Es wird geschätzt, dass in der längsten zentralen motorischen Bahn bis zu 2,000 Schwann-Zellen die Myelinhülle bilden. Myelin, dessen Rolle darin besteht, die Ausbreitung des Aktionspotentials zu erleichtern, kann ein spezifisches Ziel für neurotoxische Mittel sein. Eine morphologische Klassifikation neurotoxischer Substanzen beschreibt charakteristische neuropathologische Veränderungen des Myelins als Myelinopathien.

Trophische Funktion des Neurons

Zu den normalen Funktionen des Neurons gehören die Proteinsynthese, der axonale Transport, die Erzeugung und Weiterleitung des Aktionspotentials, die synaptische Übertragung sowie die Bildung und Aufrechterhaltung des Myelins. Einige der grundlegenden trophischen Funktionen des Neurons wurden bereits im 19. Jahrhundert durch Schneiden der Axone (Axotomie) beschrieben. Unter den aufgedeckten Prozessen war einer der wichtigsten die Wallersche Degeneration – nach Waller, dem englischen Physiologen, der sie beschrieb.

Die Wallersche Degeneration bietet eine gute Gelegenheit, bekannte Veränderungen in Organellen als Folge von entweder traumatischen oder toxischen Schäden zu beschreiben. Übrigens sind die Begriffe, die verwendet werden, um die Wallersche Degeneration zu beschreiben, die durch traumatische Axotomie hervorgerufen wird, die gleichen, die verwendet werden, um Veränderungen zu beschreiben, die von neurotoxischen Mitteln herrühren. Auf zellulärer Ebene sind neuropathologische Veränderungen, die aus einer toxischen Schädigung von Nervengewebe resultieren, weitaus komplexer als diejenigen, die als Folge einer traumatischen Schädigung auftreten. Erst vor kurzem wurden Veränderungen in Neuronen beobachtet, die von neurotoxischen Mitteln beeinflusst wurden.

1 Stunden nach dem Schneiden des Axons ist das auffälligste Merkmal das Anschwellen beider Seiten des mechanischen Traumas. Schwellungen resultieren aus der Ansammlung von Flüssigkeiten und membranösen Elementen auf beiden Seiten der Verletzungsstelle. Diese Veränderungen sind denen nicht unähnlich, die auf einer regenüberfluteten Einbahnstraße beobachtet werden, wenn Fahrzeuge auf beiden Seiten des überfluteten Gebiets anhalten. In dieser Analogie sind ins Stocken geratene Fahrzeuge die Schwellung. Nach einigen Tagen kommt es zur Regeneration der umhüllten Axone, dh der mit Myelin bedeckten Axone. Sprossen wachsen aus dem proximalen Stumpf und bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 3 bis XNUMX mm pro Tag. Unter günstigen Bedingungen erreichen Sprossen den distalen (vom Zellkörper entfernten) Stumpf. Wenn die Renervation – das Zusammenfügen der Stümpfe – abgeschlossen ist, sind die grundlegenden Merkmale der normalen Übertragung wiederhergestellt. Der Zellkörper des verletzten Neurons erfährt tiefgreifende strukturelle Veränderungen bei der Proteinsynthese und dem axonalen Transport.

Wenn man sagt, dass die molekulare Neurobiologie eine junge Disziplin ist, ist die Neurobiologie der neurotoxischen Prozesse noch jünger und steckt noch in den Kinderschuhen. Zwar sind die molekularen Wirkungsgrundlagen vieler Neurotoxine und pharmakologischer Wirkstoffe heute gut verstanden. Aber mit einigen bemerkenswerten Ausnahmen (z. B. Blei, Methylquecksilber, Acrylamid) ist die molekulare Grundlage der Toxizität der überwiegenden Mehrheit der umwelt- und neurotoxischen Stoffe unbekannt. Anstatt die molekulare Neurobiologie einer ausgewählten Gruppe von berufs- und umweltbedingten Neurotoxika zu beschreiben, müssen wir daher immer noch auf die vergleichsweise zahlreichen Strategien und Beispiele aus der klassischen Neuropharmakologie oder aus der Arbeit in der modernen Arzneimittelherstellung verweisen.

Neurotransmitter

Ein Neurotransmitter ist eine chemische Substanz, die, wenn sie durch das Aktionspotential aus den Axonenden freigesetzt wird, die momentane Änderung des elektrischen Potentials erzeugt, wenn eine andere Nervenfaser stimuliert wird. Neurotransmitter stimulieren oder hemmen benachbarte Neuronen oder Effektororgane wie Muskeln und Drüsen. Bekannte Neurotransmitter und ihre neuronalen Bahnen werden jetzt intensiv untersucht, und ständig werden neue entdeckt. Einige neurologische und psychiatrische Erkrankungen werden heute als durch chemische Veränderungen in der Neurotransmission verursacht angesehen – zum Beispiel Myasthenia gravis, Parkinson-Krankheit, bestimmte Formen affektiver Störungen wie Depressionen, schwere Verzerrungen von Denkprozessen wie bei Schizophrenie und Alzheimer-Krankheit. Obwohl ausgezeichnete isolierte Berichte über die Wirkung mehrerer umweltbedingter und berufsbedingter neurotoxischer Mittel auf die Neurotransmission veröffentlicht wurden, ist der Wissensbestand im Vergleich zu dem über neuropsychiatrische Erkrankungen dürftig. Pharmakologische Studien von hergestellten Arzneimitteln erfordern ein Verständnis dafür, wie Arzneimittel die Neurotransmission beeinflussen. Arzneimittelherstellung und Neurotransmissionsforschung sind daher eng miteinander verbunden. Die wechselnden Ansichten über die Wirkung von Drogen wurden von Feldman und Quenzer (1984) zusammengefasst.

Die Wirkungen von neurotoxischen Mitteln auf die Neurotransmission werden dadurch gekennzeichnet, wo im Nervensystem sie wirken, ihre chemischen Rezeptoren, den zeitlichen Verlauf ihrer Wirkungen, ob neurotoxische Mittel die Neurotransmission erleichtern, blockieren oder hemmen oder ob neurotoxische Mittel die Beendigung oder Entfernung der Neurotransmission verändern Die pharmakologische Wirkung von Neurotransmittern.

Eine Schwierigkeit, auf die Neurowissenschaftler stoßen, ist die Notwendigkeit, bekannte Prozesse, die auf molekularer Ebene im Neuron ablaufen, mit Ereignissen auf zellulärer Ebene zu verknüpfen, die wiederum erklären können, wie normale und pathologische neuropsychologische Veränderungen auftreten, wie im Folgenden klar dargelegt wird weitgehend noch gilt: „Auf molekularer Ebene ist oft eine Erklärung der Wirkung eines Arzneimittels möglich; Auf zellulärer Ebene ist manchmal eine Erklärung möglich, aber auf Verhaltensebene ist unsere Unwissenheit erschreckend“ (Cooper, Bloom und Roth 1986).

Die Hauptbestandteile des Nervensystems

Die Kenntnis der Hauptkomponenten des Nervensystems ist wesentlich für das Verständnis der groben neuropsychologischen Manifestationen einer neurotoxischen Erkrankung, die Begründung für die Verwendung spezifischer Techniken zur Bewertung von Funktionen des Nervensystems und das Verständnis der pharmakologischen Mechanismen der neurotoxischen Wirkung. Aus funktioneller Sicht kann das Nervensystem in zwei große Kompartimente unterteilt werden: Das somatisches Nervensystem übermittelt sensorische Informationen (Berührung, Temperatur, Schmerz und Position der Gliedmaßen – selbst bei geschlossenen Augen) von den Körpersegmenten und trägt die Nervenbahnen, die die Bewegung der Skelettmuskulatur innervieren und steuern, wie z. B. die der Arme, Finger, Beine und Zehen. Das viszerales Nervensystem steuert innere Organe, die normalerweise nicht unter dem Einfluss von Blutgefäßen stehen, die Erweiterung und Verengung der Pupillen der Augen und so weiter.

Aus anatomischer Sicht müssen vier Hauptkomponenten identifiziert werden: die Zentralnervensystems, der Periphäres Nervensystem einschließlich Hirnnerven, die autonomes System als auch im neuroendokrines System.

Das zentrale Nervensystem

Das Zentralnervensystem enthält das Gehirn und das Rückenmark Abbildung 3. Das Gehirn liegt in der Schädelhöhle und wird durch die Hirnhäute geschützt. Es ist in drei Hauptkomponenten unterteilt; in aufsteigender Reihenfolge – das heißt, vom kaudalen (Schwanz) zum zervikalen (Kopf) Teil des Nervensystems – sind dies das Hinterhirn (auch Rhombencephalon genannt), das Mittelhirn (das Meszenzphalon) und das Vorderhirn (das Proscencephalon).

Abbildung 3. Die zentralen und peripheren Bereiche des Nervensystems

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Das Hinterhirn

Die drei Hauptbestandteile des Hinterhirns sind die Medulla oblongata, die Brücke und das Kleinhirn Abbildung 4.

Abbildung 4. Das Gehirn von einer lateralen Seite.

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Die Medulla oblongata enthält neurale Strukturen, die die Herzfrequenz und Atmung steuern, manchmal das Ziel von neurotoxischen Mitteln und Medikamenten, die zum Tod führen. Die zwischen der Medulla oblongata und dem Mittelhirn gelegene Pons (Brücke) leitet ihren Namen von der großen Anzahl von Fasern ab, die ihre vordere Seite auf dem Weg zu den Kleinhirnhemisphären durchqueren. Das Kleinhirn – auf Lateinisch „kleines Gehirn“ – ist charakteristisch gewellt. Das Kleinhirn empfängt sensorische Informationen und sendet motorische Botschaften, die für die motorische Koordination unerlässlich sind. Es ist (neben anderen Funktionen) für die Ausführung feiner Bewegungen zuständig. Diese Planung – oder Programmierung – erfordert ein angemessenes Timing von sensorischen Eingaben und motorischen Reaktionen. Das Kleinhirn ist oft das Ziel zahlreicher neurotoxischer Mittel – zum Beispiel alkoholischer Getränke, vieler industrieller Lösungsmittel, Blei – die die motorischen Reaktionen beeinflussen.

Das Mittelhirn

Das Mittelhirn ist ein schmaler Teil des Gehirns, der das Hinterhirn mit dem Vorderhirn verbindet. Strukturen des Mittelhirns sind das zerebrale Aquädukt, das Tectum, die Hirnstiele, die Substantia nigra und der rote Kern. Das zerebrale Aquädukt ist ein Kanal, der den dritten mit dem vierten Ventrikel (flüssigkeitsgefüllte Hohlräume des Gehirns) verbindet; Durch diese Öffnung fließt der Liquor cerebrospinalis (CSF).

Das Vorderhirn

Dieser Teil des Gehirns ist unterteilt in Zwischenhirn („Zwischenhirn“) und Großhirn. Die Hauptregionen des Zwischenhirns sind der Thalamus und der Hypothalamus. „Thalamus“ bedeutet „innerer Raum“. Die Thalami bestehen aus neuronalen Gruppierungen, sogenannten Kernen, die fünf Hauptfunktionen haben:

  • Empfängt sensorische Informationen und sendet sie an primäre Bereiche der Großhirnrinde
  • Senden von Informationen über laufende Bewegungen an motorische Bereiche der Großhirnrinde
  • Senden von Informationen über die Aktivität des limbischen Systems an Bereiche der Großhirnrinde, die mit diesem System in Verbindung stehen
  • Senden von Informationen über intrathalamische Aktivität an Assoziationsbereiche der Großhirnrinde
  • Senden von Informationen über die Aktivität der retikulären Formation im Hirnstamm an weite Bereiche der Großhirnrinde.

 

Der Name Hypothalamus bedeutet „unter dem Thalamus“. Er bildet die Basis des dritten Ventrikels, ein wichtiger Bezugspunkt für die Bildgebung des Gehirns. Der Hypothalamus ist eine komplexe, winzige neurale Struktur, die für viele Aspekte des Verhaltens wie grundlegende biologische Antriebe, Motivation und Emotionen verantwortlich ist. Es ist das Bindeglied zwischen dem Nervensystem und dem neuroendokrinen System, das weiter unten beschrieben wird. Die Hypophyse (auch Hypophyse genannt) ist durch Neuronen mit den Kernen des Hypothalamus verbunden. Es ist allgemein bekannt, dass die Nervenzellen des Hypothalamus viele neurosekretorische Funktionen erfüllen. Der Hypothalamus ist mit vielen anderen wichtigen Regionen des Gehirns verbunden, einschließlich des Rheinzephalons – der primitiven Hirnrinde, die ursprünglich mit dem Riechen verbunden war – und dem limbischen System, einschließlich des Hippocampus.

Die Großhirnrinde ist der größte Bestandteil des Gehirns und besteht aus zwei Großhirnhemisphären, die durch eine Masse weißer Substanz, den so genannten Corpus callosum, verbunden sind. Die Großhirnrinde ist die Oberflächenschicht jeder Großhirnhemisphäre. Tiefe Sulci in der Großhirnrinde – die zentralen und lateralen Sulci Abbildung 4 – werden als Referenzpunkte genommen, um anatomische Regionen des Gehirns zu trennen. Der Frontallappen liegt vor dem Sulcus centralis. Der Parietallappen beginnt an der Rückseite des Sulcus centralis und liegt neben dem Okzipitallappen, der den hinteren Teil des Gehirns einnimmt. Der Temporallappen beginnt gut innerhalb der Faltung des lateralen Sulcus und erstreckt sich in die ventralen Aspekte der Gehirnhälften. Zwei wichtige Bestandteile des Großhirns sind die Basalganglien und das limbische System.

Die Basalganglien sind Zellkerne, also Ansammlungen von Nervenzellen, die sich in der Mitte des Gehirns befinden. Die Basalganglien umfassen Hauptzentren des extrapyramidalen motorischen Systems. (Das Pyramidensystem, dem der Begriff gegenübergestellt wird, ist an der freiwilligen Steuerung der Bewegung beteiligt.) Das extrapyramidale System wird selektiv von vielen neurotoxischen Wirkstoffen (z. B. Mangan) beeinflusst. In den letzten zwei Jahrzehnten wurden wichtige Entdeckungen hinsichtlich der Rolle gemacht, die diese Zellkerne bei mehreren neuralen degenerativen Erkrankungen (z. B. Parkinson-Krankheit, Chorea Huntington) spielen.

Das limbische System besteht aus verschlungenen neuralen Strukturen, die sich in viele Richtungen verzweigen und Verbindungen zu vielen „alten“ Regionen des Gehirns herstellen, insbesondere zum Hypothalamus. Es ist an der Kontrolle des emotionalen Ausdrucks beteiligt. Es wird angenommen, dass der Hippocampus eine Struktur ist, in der viele Gedächtnisprozesse ablaufen.

Das Rückenmark

Das Rückenmark ist eine weißliche Struktur, die sich im Wirbelkanal befindet. Es ist in vier Regionen unterteilt: zervikal, thorakal, lumbal und sakral-steißbein. Die beiden am leichtesten erkennbaren Merkmale des Rückenmarks sind die graue Substanz, die die Zellkörper der Neuronen enthält, und die weiße Substanz, die die myelinisierten Axone der Neuronen enthält. Die ventrale Region der grauen Substanz des Rückenmarks enthält Nervenzellen, die die Motorik regulieren; Der mittlere Bereich des Brustrückenmarks ist mit autonomen Funktionen verbunden. Der dorsale Teil erhält sensorische Informationen von den Spinalnerven.

Das periphere Nervensystem

Das periphere Nervensystem umfasst jene Neuronen, die außerhalb des zentralen Nervensystems liegen. Der Begriff peripher beschreibt die anatomische Verteilung dieses Systems, aber funktionell ist es künstlich. Die Zellkörper der peripheren motorischen Fasern befinden sich beispielsweise innerhalb des zentralen Nervensystems. In der experimentellen, klinischen und epidemiologischen Neurotoxikologie wird der Begriff Periphäres Nervensystem (PNS) beschreibt ein System, das selektiv anfällig für die Wirkung toxischer Stoffe ist und sich regenerieren kann.

Die Spinalnerven

Die ventralen und dorsalen Wurzeln sind dort, wo die peripheren Nerven in das Rückenmark eintreten und es entlang seiner Länge verlassen. Angrenzende Wirbel enthalten Öffnungen, damit Wurzelfasern, die die Spinalnerven bilden, den Spinalkanal verlassen können. Es gibt 31 Paare von Spinalnerven, die nach der Region der Wirbelsäule benannt sind, mit der sie verbunden sind: 8 zervikale, 12 thorakale, 5 lumbale, 5 sakrale und 1 Steißbein. Eine Metamera ist eine Körperregion, die von einem Spinalnerv innerviert wird Abbildung 5.

Abbildung 5. Die segmentale Verteilung der Spinalnerven (die Metamera).

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Durch die sorgfältige Untersuchung der motorischen und sensorischen Funktionen von Metameren können Neurologen auf die Stelle von Läsionen schließen, an denen Schäden aufgetreten sind.

 

 

 

 

 

 

 

Tabelle 1. Namen und Hauptfunktionen der einzelnen Hirnnervenpaare

Nerv1 Leitet Impulse Funktionen
I. Olfaktorisch Von der Nase zum Gehirn Geruchssinn
II. Optik Vom Auge zum Gehirn Vision
III. Okulomotorik Vom Gehirn bis zu den Augenmuskeln Augenbewegungen
IV. Trochlea Vom Gehirn bis zu den äußeren Augenmuskeln Augenbewegungen
V. Trigeminus
(oder trifacial)
Von Haut und Schleimhaut des Kopfes und von den Zähnen bis zum Gehirn; auch vom Gehirn bis zu den Kaumuskeln Empfindungen von Gesicht, Kopfhaut und Zähnen; Kaubewegungen
VI. Abducens Vom Gehirn bis zu den äußeren Augenmuskeln Augen nach außen richten
VII. Gesichts Von den Geschmacksknospen der Zunge bis zum Gehirn; vom Gehirn bis zu den Gesichtsmuskeln Geschmackssinn; Kontraktion der Gesichtsmuskeln
VIII. Akustisch Vom Ohr bis zum Gehirn Hören; Gefühl von Gleichgewicht
IX. Glossopharynx Von der Kehle und den Geschmacksknospen der Zunge bis zum Gehirn; auch vom Gehirn zu Halsmuskeln und Speicheldrüsen Rachen-, Geschmacks-, Schluckbewegungen, Speichelsekretion
X. Vagus Von Rachen, Kehlkopf und Organen in Brust- und Bauchhöhle bis zum Gehirn; auch vom Gehirn zu den Halsmuskeln und zu den Organen in der Brust- und Bauchhöhle Empfindungen von Hals, Kehlkopf und für Brust- und Bauchorgane; Schlucken, Stimmbildung, Verlangsamung des Herzschlags, Beschleunigung der Peristaltik
XI. Zubehör für die Wirbelsäule Vom Gehirn bis zu bestimmten Schulter- und Nackenmuskeln Schulterbewegungen; Drehbewegungen des Kopfes
XII. Hypoglossus Vom Gehirn bis zu den Zungenmuskeln Zungenbewegungen

1 Die Anfangsbuchstaben der Wörter des folgenden Satzes sind die Anfangsbuchstaben der Namen von Hirnnerven: „Auf den winzigen Kreiseln des alten Olymp sahen ein Finne und ein Deutscher etwas Hopfen“. Viele Generationen von Schülern haben diesen oder einen ähnlichen Satz verwendet, um sich die Namen der Hirnnerven zu merken.

 

Die Hirnnerven

Hirnstamm ist ein umfassender Begriff, der die Region des Nervensystems bezeichnet, die das Medulla, die Pons und das Mittelhirn umfasst. Der Hirnstamm ist eine Fortsetzung des Rückenmarks nach oben und vorne (ventral). In dieser Region treten die meisten Hirnnerven aus und ein. Es gibt 12 Hirnnervenpaare; Tabelle 1 beschreibt den Namen und die Hauptfunktion jedes Paares und Abbildung 6 zeigt den Eingang und Ausgang einiger Hirnnerven im Gehirn.

Abbildung 6. Das von unten gezeigte Gehirn mit den Ein- und Ausgängen vieler Hirnnerven.

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Das autonome Nervensystem

Das vegetative Nervensystem ist der Teil des Nervensystems, der die Aktivität der viszeralen Komponenten des menschlichen Körpers steuert. Es wird als „autonom“ bezeichnet, weil es seine Funktionen automatisch ausführt, was bedeutet, dass seine Funktion nicht einfach nach Belieben gesteuert werden kann. Aus anatomischer Sicht besteht das vegetative System aus zwei Hauptkomponenten: dem sympathischen und dem parasympathischen Nervensystem. Die sympathischen Nerven, die die viszerale Aktivität steuern, entspringen den thorakalen und lumbalen Teilen des Rückenmarks; parasympathische Nerven entspringen dem Hirnstamm und dem sakralen Teil des Rückenmarks.

Aus physiologischer Sicht kann keine allgemeingültige Aussage getroffen werden, wie das sympathische und das parasympathische Nervensystem verschiedene Körperorgane steuern. In den meisten Fällen werden viszerale Organe von beiden Systemen innerviert, und jeder Typ hat einen gegensätzlichen Effekt in einem System von Checks and Balances. Das Herz beispielsweise wird von Sympathikusnerven innerviert, deren Erregung eine Beschleunigung des Herzschlags bewirkt, und von Parasympathikusnerven, deren Erregung eine Verlangsamung des Herzschlags bewirkt. Jedes System kann die Organe, die es innerviert, stimulieren oder hemmen. In anderen Fällen werden Organe überwiegend oder ausschließlich von dem einen oder anderen System kontrolliert. Eine lebenswichtige Funktion des vegetativen Nervensystems ist die Aufrechterhaltung der Homöostase (stabiler Gleichgewichtszustand) und die Anpassung des tierischen Körpers an seine äußere Umgebung. Homöostase ist der Gleichgewichtszustand der Körperfunktionen, der durch einen aktiven Prozess erreicht wird; die Kontrolle von Körpertemperatur, Wasser und Elektrolyten sind Beispiele für homöostatische Prozesse.

Aus pharmakologischer Sicht gibt es keinen einzigen Neurotransmitter, der mit sympathischen oder parasympathischen Funktionen assoziiert ist, wie früher angenommen wurde. Die alte Ansicht, Acetylcholin sei der vorherrschende Botenstoff des autonomen Systems, musste aufgegeben werden, als neue Klassen von Neurotransmittern und Neuromodulatoren gefunden wurden (z. B. Dopamin, Serotonin, Purine und verschiedene Neuropeptide).

Neurowissenschaftler haben kürzlich die Verhaltenssicht des autonomen Nervensystems wiederbelebt. Das vegetative Nervensystem ist an der beim Menschen noch vorhandenen Kampf-oder-Flucht-Instinktreaktion beteiligt, die zum größten Teil die Grundlage für die physiologischen Stressreaktionen ist. Über das vegetative Nervensystem sind Wechselwirkungen zwischen dem Nervensystem und immunologischen Funktionen möglich. Emotionen, die aus dem vegetativen Nervensystem stammen, können über die Skelettmuskulatur ausgedrückt werden.

Die autonome Steuerung der glatten Muskulatur

Die Muskeln der Eingeweide – mit Ausnahme des Herzens – sind die glatten Muskeln. Der Herzmuskel hat Eigenschaften sowohl der Skelett- als auch der glatten Muskulatur. Wie die Skelettmuskulatur enthält auch die glatte Muskulatur die beiden Proteine ​​Aktin und in kleineren Anteilen Myosin. Im Gegensatz zu Skelettmuskeln weisen sie nicht die reguläre Organisation von Sarkolemen auf, der kontraktilen Einheit der Muskelfaser. Das Herz ist insofern einzigartig, als es myogene Aktivität erzeugen kann – selbst nachdem seine neuralen Innervationen durchtrennt wurden, kann es sich selbst kontrahieren und mehrere Stunden lang entspannen.

Die neuromuskuläre Kopplung in der glatten Muskulatur unterscheidet sich von der der Skelettmuskulatur. In der Skelettmuskulatur ist die neuromuskuläre Synapse die Verbindung zwischen dem Nerv und den Muskelfasern. In der glatten Muskulatur gibt es keine neuromuskuläre Verbindung; Die Nervenenden dringen in den Muskel ein und breiten sich in alle Richtungen aus. Elektrische Ereignisse innerhalb der glatten Muskulatur sind daher viel langsamer als die in der Skelettmuskulatur. Schließlich hat die glatte Muskulatur die einzigartige Eigenschaft, spontane Kontraktionen zu zeigen, wie sie der Darm zeigt. Das vegetative Nervensystem reguliert weitgehend die spontane Aktivität der glatten Muskulatur.

Die zentralen Komponenten des vegetativen Nervensystems

Die Hauptaufgabe des autonomen Nervensystems besteht darin, die Aktivität der glatten Muskulatur, des Herzens, der Drüsen im Verdauungstrakt, der Schweißdrüsen sowie der Nebennieren und anderer endokriner Drüsen zu regulieren. Das autonome Nervensystem hat eine zentrale Komponente – den Hypothalamus, der sich an der Basis des Gehirns befindet – wo viele autonome Funktionen integriert sind. Vor allem sind die zentralen Komponenten des vegetativen Systems direkt an der Regulation biologischer Triebe (Temperaturregulation, Hunger, Durst, Sex, Wasserlassen, Stuhlgang usw.), Motivation, Emotion und in hohem Maße an „psychologischen“ Funktionen beteiligt wie Stimmungen, Affekte und Gefühle.

Neuroendokrines System

Drüsen sind die Organe des endokrinen Systems. Sie werden als endokrine Drüsen bezeichnet, weil ihre chemischen Botschaften im Inneren des Körpers direkt in den Blutkreislauf abgegeben werden (im Gegensatz zu exokrinen Drüsen wie Schweißdrüsen, deren Sekrete an der äußeren Oberfläche des Körpers erscheinen). Das endokrine System sorgt durch chemische Botenstoffe, die als Hormone bezeichnet werden, für eine langsame, aber lang anhaltende Kontrolle über Organe und Gewebe. Hormone sind die wichtigsten Regulatoren des Körperstoffwechsels. Aber aufgrund enger Verbindungen zwischen dem zentralen, peripheren und autonomen Nervensystem, dem neuroendokrines System– ein Begriff, der solch komplexe Verbindungen erfasst – wird heute als starker Modifikator der Struktur und Funktion des menschlichen Körpers und Verhaltens angesehen.

Hormone wurden als chemische Botenstoffe definiert, die von Zellen in den Blutkreislauf freigesetzt werden, um ihre Wirkung auf entfernte Zielzellen auszuüben. Bis vor kurzem wurden Hormone von den oben diskutierten Neurotransmittern unterschieden. Letztere sind chemische Botenstoffe, die von Neuronen auf eine Synapse zwischen den Nervenenden und einem anderen Neuron oder einem Effektor (dh einem Muskel oder einer Drüse) freigesetzt werden. Mit der Entdeckung, dass klassische Neurotransmitter wie Dopamin auch als Hormone wirken können, ist die Unterscheidung zwischen Neurotransmittern und Hormonen jedoch immer weniger klar. Aus rein anatomischen Überlegungen können daher Hormone, die von Nervenzellen stammen, als Neurohormone bezeichnet werden. Aus funktioneller Sicht kann das Nervensystem als ein echtes neurosekretorisches System betrachtet werden.

Der Hypothalamus steuert endokrine Funktionen durch eine Verbindung mit der Hypophyse (auch Hypophyse genannt, eine winzige Drüse an der Basis des Gehirns). Bis Mitte der 1950er Jahre wurden die endokrinen Drüsen als separates System angesehen, das von der Hypophyse gesteuert wird, die oft als „Meisterdrüse“ bezeichnet wird. Zu dieser Zeit wurde eine neurovaskuläre Hypothese aufgestellt, die die funktionelle Rolle der hypothalamischen/hypophysären Faktoren bei der Kontrolle der endokrinen Funktion feststellte. Aus dieser Sicht stellt der endokrine Hypothalamus den letzten gemeinsamen neuroendokrinen Weg bei der Kontrolle des endokrinen Systems bereit. Es ist nun fest etabliert, dass das endokrine System selbst durch das zentrale Nervensystem sowie die endokrinen Inputs reguliert wird. Daher, Neuroendokrinologie ist nun ein geeigneter Begriff, um die Disziplin zu beschreiben, die die wechselseitige integrierte Rolle des Nervensystems und des endokrinen Systems bei der Kontrolle physiologischer Prozesse untersucht.

Mit zunehmendem Verständnis der Neuroendokrinologie lösen sich ursprüngliche Trennungen auf. Der Hypothalamus, der sich über der Hypophyse befindet und mit ihr verbunden ist, ist das Bindeglied zwischen dem Nerven- und dem endokrinen System, und viele seiner Nervenzellen erfüllen sekretorische Funktionen. Es ist auch mit anderen wichtigen Regionen des Gehirns verbunden, darunter das Rheinzephalon – der primitive Cortex, der ursprünglich mit dem Geruchssinn oder dem Geruchssinn verbunden war – und dem limbischen System, das mit Emotionen verbunden ist. Im Hypothalamus werden Hormone produziert, die von der hinteren Hypophyse freigesetzt werden. Der Hypothalamus produziert auch Substanzen, die als freisetzende und hemmende Hormone bezeichnet werden. Diese wirken auf die Adenohypophyse und bewirken, dass sie die Produktion von Hypophysenvorderlappenhormonen verstärkt oder hemmt, die auf anderswo gelegene Drüsen wirken (Schilddrüse, Nebennierenrinde, Eierstöcke, Hoden und andere).

 

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