Das zentrale Nervensystem besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark. Es wird als „zentral“ bezeichnet, weil es Informationen aus dem gesamten Körper zusammenführt und die Aktivität im gesamten Organismus koordiniert.

Dieser Artikel gibt einen kurzen Überblick über das zentrale Nervensystem (ZNS). Wir befassen uns mit den beteiligten Zelltypen, den verschiedenen Regionen innerhalb des Gehirns, den Schaltkreisen der Wirbelsäule und damit, wie das ZNS durch Krankheiten und Verletzungen beeinträchtigt werden kann.

Schnelle Fakten über das zentrale Nervensystem

Hier sind einige wichtige Punkte über das zentrale Nervensystem. Weitere Details und unterstützende Informationen finden Sie im Hauptartikel.

  • Das ZNS besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark.
  • Das Gehirn ist das komplexeste Organ des Körpers und verbraucht 20 Prozent des gesamten Sauerstoffs, den wir einatmen.
  • Das Gehirn besteht aus schätzungsweise 100 Milliarden Neuronen, von denen jedes mit Tausenden weiteren verbunden ist.
  • Das Gehirn kann in vier Hauptlappen unterteilt werden: Temporal-, Parietal-, Okzipital- und Frontallappen.

Was ist das zentrale Nervensystem?

Das ZNS besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark.

Das Gehirn wird durch den Schädel (die Schädelhöhle) geschützt, und das Rückenmark verläuft von der Rückseite des Gehirns in der Mitte der Wirbelsäule und endet in der Lendengegend des unteren Rückens.

Das Gehirn und das Rückenmark sind beide in einer schützenden dreischichtigen Membran untergebracht, die als Hirnhaut bezeichnet wird.

Das zentrale Nervensystem wurde von Anatomen und Physiologen gründlich erforscht, aber es birgt noch viele Geheimnisse; es steuert unsere Gedanken, Bewegungen, Gefühle und Wünsche. Es steuert auch unsere Atmung, den Herzschlag, die Ausschüttung einiger Hormone, die Körpertemperatur und vieles mehr.

Die Netzhaut, der Sehnerv, die Riechnerven und das Riechepithel werden manchmal neben dem Gehirn und dem Rückenmark als Teil des ZNS betrachtet. Das liegt daran, dass sie ohne zwischengeschaltete Nervenfasern direkt mit dem Hirngewebe verbunden sind.

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Nun werden wir uns einige Teile des ZNS genauer ansehen, beginnend mit dem Gehirn.

Das Gehirn

Das Gehirn ist das komplexeste Organ des menschlichen Körpers; die Großhirnrinde (der äußerste Teil des Gehirns und der volumenmäßig größte Teil) enthält schätzungsweise 15-33 Milliarden Neuronen, von denen jedes mit Tausenden anderer Neuronen verbunden ist.

Insgesamt bilden etwa 100 Milliarden Neuronen und 1.000 Milliarden Gliazellen (Stützzellen) das menschliche Gehirn. Unser Gehirn verbraucht etwa 20 Prozent der Gesamtenergie unseres Körpers.

Das Gehirn ist das zentrale Steuerungsmodul des Körpers und koordiniert die Aktivitäten. Von der körperlichen Bewegung bis zur Ausschüttung von Hormonen, der Bildung von Erinnerungen und dem Empfinden von Emotionen.

Um diese Funktionen auszuführen, haben einige Bereiche des Gehirns spezielle Aufgaben. Bei vielen höheren Funktionen – Denken, Problemlösen, Kreativität – arbeiten jedoch verschiedene Bereiche in Netzwerken zusammen.

Das Gehirn ist grob in vier Lappen aufgeteilt:

Temporallappen (grün): wichtig für die Verarbeitung von Sinneseindrücken und die Zuordnung von emotionalen Bedeutungen.

Er ist auch an der Speicherung des Langzeitgedächtnisses beteiligt. Auch einige Aspekte der Sprachwahrnehmung sind hier angesiedelt.

Okzipitallappen (lila): visuell verarbeitende Region des Gehirns, in der die Sehrinde untergebracht ist.

Parietallappen (gelb) : Der Parietallappen integriert sensorische Informationen wie Berührung, räumliche Wahrnehmung und Navigation.

Berührungsreize von der Haut werden letztlich an den Scheitellappen weitergeleitet. Er spielt auch eine Rolle bei der Sprachverarbeitung.

Frontallappen (rosa) : An der Vorderseite des Gehirns gelegen, enthält der Frontallappen die meisten dopaminempfindlichen Neuronen und ist an Aufmerksamkeit, Belohnung, Kurzzeitgedächtnis, Motivation und Planung beteiligt.

Gehirnregionen

Als nächstes werden wir uns einige spezifische Gehirnregionen etwas genauer ansehen:

Basalganglien: beteiligt an der Steuerung willkürlicher motorischer Bewegungen, prozeduralem Lernen und Entscheidungen darüber, welche motorischen Aktivitäten auszuführen sind. Zu den Krankheiten, die diesen Bereich betreffen, gehören die Parkinson-Krankheit und die Huntington-Krankheit.

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Kleinhirn: hauptsächlich an der präzisen motorischen Steuerung beteiligt, aber auch an Sprache und Aufmerksamkeit. Wenn das Kleinhirn geschädigt ist, ist das Hauptsymptom eine gestörte motorische Kontrolle, bekannt als Ataxie.

Broca-Areal: Dieses kleine Areal auf der linken Seite des Gehirns (bei Linkshändern manchmal auf der rechten Seite) ist wichtig für die Sprachverarbeitung. Wenn es geschädigt ist, fällt es einer Person schwer zu sprechen, aber sie kann Sprache noch verstehen. Stottern wird manchmal mit einem unteraktiven Broca-Areal in Verbindung gebracht.

Corpus callosum: ein breites Band von Nervenfasern, das die linke und rechte Hemisphäre verbindet. Es ist die größte Struktur der weißen Substanz im Gehirn und ermöglicht die Kommunikation zwischen den beiden Hemisphären. Legasthene Kinder haben ein kleineres Corpus callosum; Linkshänder, beidhändige Menschen und Musiker haben typischerweise ein größeres.

Medulla oblongata : Sie erstreckt sich unterhalb des Schädels und ist an unwillkürlichen Funktionen wie Erbrechen, Atmen, Niesen und der Aufrechterhaltung des richtigen Blutdrucks beteiligt.

Hypothalamus: Er sitzt direkt über dem Hirnstamm und hat etwa die Größe einer Mandel. Der Hypothalamus sondert eine Reihe von Neurohormonen ab und beeinflusst die Kontrolle der Körpertemperatur, Durst und Hunger.

Thalamus: In der Mitte des Gehirns gelegen, empfängt der Thalamus sensorische und motorische Eingaben und leitet sie an den Rest der Großhirnrinde weiter. Er ist an der Regulierung von Bewusstsein, Schlaf, Aufmerksamkeit und Wachsamkeit beteiligt.

Amygdala: zwei mandelförmige Kerne tief im Temporallappen. Sie sind an der Entscheidungsfindung, dem Gedächtnis und emotionalen Reaktionen beteiligt, insbesondere bei negativen Emotionen.

Rückenmark

Das Rückenmark, das fast über die gesamte Länge des Rückens verläuft, überträgt Informationen zwischen dem Gehirn und dem Körper, erfüllt aber auch andere Aufgaben.

Vom Hirnstamm, wo das Rückenmark auf das Gehirn trifft, treten 31 Spinalnerven in das Rückenmark ein.

Entlang seiner Länge verbindet es sich mit den Nerven des peripheren Nervensystems (PNS), die von der Haut, den Muskeln und den Gelenken hereinkommen.

Motorische Befehle vom Gehirn wandern von der Wirbelsäule zu den Muskeln und sensorische Informationen wandern von den sensorischen Geweben – wie der Haut – zum Rückenmark und schließlich hinauf zum Gehirn.

Das Rückenmark enthält Schaltkreise, die bestimmte reflexartige Reaktionen steuern, wie z. B. die unwillkürliche Bewegung, die Ihr Arm macht, wenn Ihr Finger eine Flamme berühren soll.

Die Schaltkreise innerhalb der Wirbelsäule können auch komplexere Bewegungen wie das Gehen erzeugen. Auch ohne Input aus dem Gehirn können die Spinalnerven alle Muskeln koordinieren, die zum Gehen notwendig sind. Wenn zum Beispiel das Gehirn einer Katze von der Wirbelsäule getrennt wird, so dass das Gehirn keinen Kontakt zum Körper hat, wird sie spontan zu laufen beginnen, wenn sie auf ein Laufband gestellt wird. Das Gehirn muss den Prozess nur stoppen und starten oder Änderungen vornehmen, wenn z. B. ein Objekt in ihrem Weg erscheint.

Weiße und graue Substanz

Das ZNS lässt sich grob in weiße und graue Substanz unterteilen. Ganz allgemein besteht das Gehirn aus einem äußeren Kortex aus grauer Substanz und einem inneren Bereich, in dem sich Bahnen aus weißer Substanz befinden.

Beide Gewebetypen enthalten Gliazellen, die die Neuronen schützen und unterstützen. Die weiße Substanz besteht hauptsächlich aus Axonen (Nervenfortsätzen) und Oligodendrozyten – einer Art von Gliazellen – während die graue Substanz überwiegend aus Neuronen besteht.

Zentrale Gliazellen

Auch Neuroglia genannt, werden Gliazellen oft als Stützzellen für Neuronen bezeichnet. Im Gehirn sind sie den Nervenzellen zahlenmäßig 10 zu 1 überlegen.

Ohne Gliazellen verlaufen sich die sich entwickelnden Nerven oft und haben Mühe, funktionierende Synapsen zu bilden.

Gliazellen kommen sowohl im ZNS als auch im PNS vor, aber in jedem System gibt es unterschiedliche Typen. Im Folgenden finden Sie eine kurze Beschreibung der ZNS-Gliazelltypen:

Astrozyten: Diese Zellen haben zahlreiche Projektionen und verankern Neuronen an ihrer Blutversorgung. Sie regulieren auch die lokale Umgebung, indem sie überschüssige Ionen entfernen und Neurotransmitter recyceln.

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Oligodendrozyten : verantwortlich für die Bildung der Myelinscheide – diese dünne Schicht umhüllt die Nervenzellen und ermöglicht es ihnen, Signale schnell und effizient zu senden.

Ependymale Zellen: Sie kleiden das Rückenmark und die Ventrikel (flüssigkeitsgefüllte Räume) des Gehirns aus und produzieren und sezernieren Liquor (Liquor cerebrospinalis) und halten ihn mit Hilfe ihrer peitschenartigen Flimmerhärchen in Bewegung.

Radialglia: dienen als Gerüst für neue Nervenzellen während der Entstehung des Nervensystems des Embryos.

Hirnnerven

Die Hirnnerven sind 12 Nervenpaare, die direkt aus dem Gehirn entspringen und durch Löcher im Schädel verlaufen, anstatt entlang des Rückenmarks zu verlaufen. Diese Nerven sammeln und senden Informationen zwischen dem Gehirn und Teilen des Körpers – hauptsächlich dem Hals und dem Kopf.

Von diesen 12 Nervenpaaren entspringen der Riechnerv und der Sehnerv aus dem Vorderhirn und werden als Teil des zentralen Nervensystems betrachtet:

Riechnerven (Hirnnerv I): leiten Informationen über Gerüche aus dem oberen Bereich der Nasenhöhle zu den Riechkolben an der Basis des Gehirns.

Sehnerven (Hirnnerv II): leiten visuelle Informationen von der Netzhaut zu den primären Sehkernen des Gehirns. Jeder Sehnerv besteht aus etwa 1,7 Millionen Nervenfasern.

Erkrankungen des zentralen Nervensystems

Im Folgenden werden die wichtigsten Ursachen für Erkrankungen des ZNS aufgeführt:

Trauma: Je nach Ort der Verletzung können die Symptome sehr unterschiedlich sein und von Lähmungen bis zu Stimmungsstörungen reichen.

Infektionen: Einige Mikroorganismen und Viren können in das ZNS eindringen; dazu gehören Pilze, wie z. B. die Kryptokokken-Meningitis; Protozoen, einschließlich Malaria; Bakterien, wie bei der Lepra, oder Viren.

Degeneration: In einigen Fällen kann das Rückenmark oder das Gehirn degenerieren. Ein Beispiel ist die Parkinson-Krankheit, bei der es zu einer allmählichen Degeneration der Dopamin produzierenden Zellen in den Basalganglien kommt.

Strukturelle Defekte: Die häufigsten Beispiele sind Geburtsfehler, einschließlich Anenzephalie, bei der Teile des Schädels, des Gehirns und der Kopfhaut bei der Geburt fehlen.

Tumore: Sowohl krebsartige als auch nicht krebsartige Tumore können Teile des zentralen Nervensystems befallen. Beide Arten können Schäden verursachen und eine Reihe von Symptomen hervorrufen, je nachdem, wo sie sich entwickeln.

Autoimmunerkrankungen: In einigen Fällen kann das Immunsystem eines Menschen einen Angriff auf gesunde Zellen starten. Zum Beispiel ist die akute disseminierte Enzephalomyelitis durch eine Immunreaktion gegen das Gehirn und das Rückenmark gekennzeichnet, die das Myelin (die Isolierung der Nerven) angreift und somit die weiße Substanz zerstört.

Schlaganfall: Ein Schlaganfall ist eine Unterbrechung der Blutzufuhr zum Gehirn; der daraus resultierende Sauerstoffmangel führt zum Absterben von Gewebe in dem betroffenen Bereich.

Unterschied zwischen dem ZNS und dem peripheren Nervensystem

Der Begriff peripheres Nervensystem (PNS) bezieht sich auf jeden Teil des Nervensystems, der außerhalb von Gehirn und Rückenmark liegt. Das ZNS ist vom peripheren Nervensystem getrennt, obwohl die beiden Systeme miteinander verbunden sind.

Es gibt eine Reihe von Unterschieden zwischen dem ZNS und dem PNS; ein Unterschied ist die Größe der Zellen. Die Nervenaxone des ZNS – die schlanken Fortsätze der Nervenzellen, die Impulse weiterleiten – sind viel kürzer. PNS-Nervenaxone können bis zu einem Meter lang sein (zum Beispiel der Nerv, der den großen Zeh aktiviert), während sie im ZNS selten länger als ein paar Millimeter sind.

Ein weiterer großer Unterschied zwischen dem ZNS und dem PNS besteht in der Regeneration (Nachwachsen von Zellen). Ein Großteil des PNS hat die Fähigkeit zur Regeneration; wenn ein Nerv in Ihrem Finger durchtrennt wird, kann er nachwachsen. Das ZNS hingegen hat diese Fähigkeit nicht.

Die Komponenten des zentralen Nervensystems sind weiter in eine Vielzahl von Teilen aufgeteilt. Im Folgenden werden wir einige dieser Abschnitte etwas genauer beschreiben.