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B978-3-437-41357-5.00002-8

10.1016/B978-3-437-41357-5.00002-8

978-3-437-41357-5

Zelluläre Strukturen des Zelle:Nervensystem\"\iNervensystem:Zellen\"\iNervensystems. ZNS = Zentralnervensystem, PNS = peripheres Nervensystem. a Neuron\"\iNervenzelle\"\iNervenzelle und umgebende Gliazelle\"\iGliazellen (Astrozyt, Oligodendrozyt, Mikrogliazelle) im ZNS bei etwa mikroskopischer Vergrößerung. b Nervenzellen mit axonalen Fortsätzen, die sich im ZNS (zentrales Nervensystem):Strukturen\"\iZNS zu Faserbündeln (Tractus) und im PNS zu Nerven zusammenfügen. c Bestandteile einer synaptischen Verbindung sowie typische Lokalisationen von Synapsen an einem Neuron.

[2.1]

Dendriten Dendrit\"\iund Axon\"\iAxone von Neuronen des ZNS in charakteristischer Anordnung. a Großhirnrinde. b Kleinhirnrinde. c Rückenmark.

[2.1]

Sensorisches System:sensorisches\"\iund motorisches System:motorisches\"\iSystem, prinzipieller Aufbau.

[2.2]

Gliazellen, Charakteristika ihres Aufbaus und ihrer Funktion.OligodendrozytMikrogliazelleAstrozyten\b

Tab. 2.1
Zelle Zellkörper Fortsätze Funktion
Astrozyt polygonal geformt radiär vom Soma ausgehend, unterschiedlich lang Kontrolle des extrazellulären Mikromilieus, Stoffaustausch, Narbenbildung (Kap. 3.6.1, Kap. 3.7)
Oligodendrozyt rund bis polygonal dünn, in verschiedene Richtungen verlaufend bildet die Markscheiden; die Oligodendrozyten des PNS sind die Schwann-Zellen
Mikrogliazelle klein, länglich büschelförmig, dünn proliferiert bei ZNS-Schädigung, phagozytiert zugrunde gehendes Material; hat bei Immunreaktionen eine Bedeutung

Elemente des Nervensystems und ihre Funktionen

R. Köhling

E.-J. Speckmann

D. Swandulla

  • 2.1

    Aufbau des Nervensystems11

  • 2.2

    Wechselwirkung mit der Umwelt12

Zur Orientierung

Nervensystem:ElementeDer Organismus tritt über das Nervensystem mit der Umwelt in Wechselwirkung. Die meisten Nervenzellen befinden sich in Gehirn und Rückenmark und sind vielfältig miteinander verschaltet. Ihre Fortsätze sind mit Sinnesrezeptoren und Skelettmuskeln verbunden und bilden das sensorische und motorische System.

Aufbau des Nervensystems

Einteilung in ZNS und PNS
Nervensystem:AufbauAufgrund ihrer Lokalisation können grob 2 Teile des Nervensystems unterschieden werden:
  • Das zentrale ZNS (zentrales Nervensystem)Nervensystem:zentralesNervensystem (ZNS) umfasst Gehirn und Rückenmark und befindet sich in den knöchernen Höhlen des Schädels und der Wirbelsäule. Es besteht aus einem dichten Gewebe von Nerven- und Gliazellen (Abb. 2.1a).

  • Das periphere PNS (peripheres Nervensystem)Nervensystem:peripheresNervensystem (PNS) erstreckt sich in alle Bereiche des Organismus und besteht aus Nervensträngen und deren Verästelungen (Nerven), aus kleineren Anhäufungen von Nervenzellkörpern (Ganglien) und aus Gliazellen.

Alle Teile des PNS sind mit dem ZNS funktionell gekoppelt.
Nervenzellen
NeuronNervenzelleSomaNervenzelle:SomaDer zentrale Teil einer Nervenzelle ist der Zellkörper (Soma mit Perikaryon), der im Mittel eine Ausdehnung von etwa 20 μm hat. Das Soma eines Neurons verfügt in der Regel über zahlreiche Fortsätze, die sich nach Form und Funktion in Axone und Dendriten (Abb. 2.2) unterteilen lassen.
AxoneDie AxonAxone (NervenfaserNervenfasern) können mehr als 1 m lang werden und sind meist nur wenig verzweigt (Axonkollateralen). Sie stellen die Verbindung zu anderen Neuronen oder zu Muskelzellen her. Axone sind oft von Hüllzellen umgeben, die Markscheiden entwickeln und damit die Axone gegen ihre Umgebung isolieren (markhaltige oder myelinisierte Nervenfaser:myelinisierteAxon:myelinisiertesFasern; Abb. 2.1b). Diese Umhüllung ist in Abständen von 2–3 mm unterbrochen, wodurch die sog. Ranvier-Ranvier-SchnürringSchnürringe entstehen. An diesen Stellen steht das Axon:Ranvier-SchnürringAxon mit dem extrazellulären Raum in direkter Verbindung. Neben den gut isolierten, markhaltigen Axonen gibt es auch markarme oder nicht myelinisierte, marklose Nervenfaser:markloseAxon:marklosesNervenfasern. Je nach Faserdicke der Axone und Grad der Myelinisierung sind die Leitgeschwindigkeiten des jeweiligen Nervs unterschiedlich (Tab. 3.2, Tab. 3.3). In der Regel sind zahlreiche Axone morphologisch zusammengefasst und bilden so im ZNS Faserbündel (Tractus) und im PNS Nervenstränge und Nerven (Abb. 2.1b).
DendritenDendritDiese Somafortsätze sind meist weitverzweigt und besitzen in den verschiedenen Teilen des Nervensystems eine zum Teil sehr unterschiedliche Architektur. Sie bestimmen entscheidend das Erscheinungsbild einer Nervenzelle (Abb. 2.2). An den Dendriten bilden die Axone anderer Nervenzellen vielfältige Kontakte (Synapsen) aus.
Synapsen
SynapseNervenzellen treten über ihre Axone mit anderen Zellen funktionell in Verbindung und ermöglichen so einen zellulären Informationsaustausch (Zell-Zell-Kommunikation). Diese Kontakte dienen der Weiterleitung und Verarbeitung elektrischer und biochemischer Signale. Die neuroneuronalen Kontakte sind morphologisch vielfältig (Abb. 2.1c) und werden als Synapsen bezeichnet (s.a. Kap. 3.4.1).

MERKE

Nach ihrer Lokalisation am Zielneuron kann man axodendritische, axosomatische und axoaxonale Synapsen unterscheiden.

Präsynaptische EndigungSynapse:präsynaptische EndigungNervenfaser:präsynaptische EndigungEndigung, präsynaptischeAxon:präsynaptische EndigungDas Axon, das mit einer Nervenzelle Kontakt aufnimmt, hat im synapsennahen Anteil keine Markscheide und formt die präsynaptische Endigung (Abb. 2.1c). Die dort elektronenmikroskopisch erkennbaren Bläschen enthalten die für die Signalübertragung wesentlichen Moleküle (Transmitter, Kap. 3.4.2).
Synaptischer SpaltSynapse:SpaltSpalt, synaptischerZwischen der synaptischen Endigung und der Membran des nachgeschalteten Neurons befindet sich ein ca. 20 nm breiter, extrazellulärer Spalt. Dieser synaptische Spalt wird auf der Seite des ankommenden Neurons durch eine präsynaptische Membran und auf der Seite des folgenden Neurons durch eine postsynaptische Membran begrenzt. Beide Membranabschnitte erscheinen im elektronenmikroskopischen Bild dicker als die übrigen Membrananteile.
Neuromuskuläre EndplattenEndplatte, neuromuskuläreÄhnlich wie die neuroneuronalen Synapsen sind die Kontaktstellen zwischen Axonen und Skelettmuskelfasern aufgebaut. Da sie eine große Ausdehnung haben, werden sie als neuromuskuläre Endplatten bezeichnet (Kap. 5.2.2).
Gliazellen
Gliazelle\bDie neuronalen Strukturen sind im zentralen und peripheren Nervensystem von Gliazellen umhüllt. Nach morphologischen und funktionellen Gesichtspunkten lassen sich im ZNS (zentrales Nervensystem):GliazellenZNS 3 Haupttypen unterscheiden (Abb. 2.1a, Tab. 2.1). Dabei gehören Astrozyten und Oligodendrozyten zu den Makrogliazellen und werden gegen die Mikrogliazellen abgegrenzt.

Wechselwirkung mit der Umwelt

Nervensystem:Wechselwirkung mit der UmweltJeder Organismus muss mit der Umwelt in Wechselwirkung treten. Dabei wirkt die Umwelt auf den Organismus und wird mithilfe des sensorischen Systems („Merksystem“) im Organismus abgebildet. Umgekehrt führt der Organismus in der Umwelt mithilfe des motorischen Systems („Wirksystem“) Handlungen durch und wirkt so auf die Umwelt ein (Abb. 2.3). Die wesentliche Information fließt, vom Organismus aus gesehen, im sensorischen System zentripetalzentripetal (zum Zentrum hin) und im motorischen System zentrifugalzentrifugal (vom Zentrum weg). Sensorisches und motorisches System erbringen ihre Leistung mithilfe von Nervenzellen.

MERKE

Das Nervensystem hat die zentrale Aufgabe, Informationen aufzunehmen, weiterzuleiten und zu verarbeiten. Deshalb ist es aus Strukturen aufgebaut, die der Signalerzeugung, weiterleitung, speicherung und verarbeitung dienen.

Sensorisches SystemSystem:sensorischesDas „Merksystem“ beginnt funktionell betrachtet an einer speziell ausgebildeten Struktur einer peripheren Nervenzelle (Abb. 2.3). Diese Struktur ist in der Lage, auf Umwelteinflüsse abgestuft zu reagieren.

MERKE

Umweltsensoren, die durch Aufnahme von äußeren Einflüssen eine Verbindung zur Außenwelt herstellen, werden als Rezeptor:DefinitionRezeptoren bezeichnet.

Die Reaktionen der Rezeptoren werden mithilfe von elektrischen Signalen über die angeschlossenen Nervenfasern, deren Somata in einem Ganglion lokalisiert sind, in das ZNS geleitet. Dort werden die Signale mehrfach auf andere Neurone übertragen und in die Hirnrinde projiziert. Auf diese Weise ist eine bewusste Empfindung und Wahrnehmung der Umwelt möglich.
Motorisches SystemSystem:motorischesIm „Wirksystem“ nimmt die Information den umgekehrten Weg (Abb. 2.3). Hier startet die neuronale Aktivität im Gehirn unter Einbeziehung der Großhirnrinde, steigt über mehrere Neurone (meist) in das Rückenmark ab und gelangt mit einem peripheren Nerv direkt zu den Fasern der Skelettmuskulatur. Durch Aktivierung der Muskulatur führt der Organismus Handlungen durch und wirkt so auf die Umwelt ein.

ZUSAMMENFASSUNG

Aufbau des Nervensystems

Das Nervensystem lässt sich grob in das zentrale (ZNS) und das periphere Nervensystem (PNS) einteilen. Im Nervensystem unterscheidet man Nervenzellen (Neurone) von Gliazellen:
  • Neurone bilden zahlreiche Fortsätze, Axone und Dendriten. Axone leiten elektrische Aktivität an andere Neurone oder an Muskelzellen weiter und bilden dabei mit anderen Nervenzellen zahlreiche Kontakte, sog. Synapsen, die den interzellulären Informationsaustausch ermöglichen. Zur Informationsübertragung an Synapsen dienen Transmittermoleküle, die aus den sog. präsynaptischen Endigungen ausgeschüttet werden.

  • Neuronale Strukturen sind von Gliazellen umhüllt, bei denen 3 Haupttypen unterschieden werden: Astrozyten, Oligodendrozyten (PNS: Schwann-Zellen) und Mikrogliazellen (s.a. Kap. 3.6).

Wechselwirkung mit der Umwelt

Über das sensorische System werden mithilfe von Rezeptoren periphere Reize aufgenommen und an das ZNS übermittelt, wo eine bewusste Empfindung und Wahrnehmung der Umwelt erzeugt wird. Im motorischen System wird neuronale Aktivität zu den Fasern der Skelettmuskulatur geleitet, was diese zur Kontraktion veranlasst.

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