Das zentrale Nervensystem besteht aus Gehirn und Rückenmark. Es wird als "zentral" bezeichnet, weil es Informationen aus dem gesamten Körper kombiniert und die Aktivität über den gesamten Organismus koordiniert.
Dieser Artikel gibt einen kurzen Überblick über das zentrale Nervensystem (ZNS). Wir werden uns die Art der beteiligten Zellen, verschiedene Regionen im Gehirn, die Wirbelsäulenschaltung ansehen und untersuchen, wie das ZNS von Krankheit und Verletzung betroffen sein 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 Gehirn und Rückenmark.
- Das Gehirn ist das komplexeste Organ im Körper und verbraucht 20 Prozent des gesamten Sauerstoffs, den wir einatmen.
- Das Gehirn besteht aus geschätzten 100 Milliarden Neuronen, von denen jedes mit Tausenden verbunden ist.
- Das Gehirn kann in vier Hauptlappen unterteilt werden: temporal, parietal, occipital und frontal.
Was ist das zentrale Nervensystem?
Das ZNS besteht aus Gehirn und Rückenmark.
Das Gehirn wird durch den Schädel (die Schädelhöhle) geschützt und das Rückenmark bewegt sich von der Rückseite des Gehirns nach unten in der Mitte der Wirbelsäule und stoppt in der Lendengegend des unteren Rückens.
Das Gehirn und das Rückenmark sind beide in einer schützenden dreischichtigen Membran untergebracht, die Meningen genannt werden.
Das zentrale Nervensystem wurde von Anatomen und Physiologen gründlich studiert, aber es birgt immer noch viele Geheimnisse; Es steuert unsere Gedanken, Bewegungen, Emotionen und Wünsche. Es steuert auch unsere Atmung, Herzfrequenz, die Freisetzung einiger Hormone, Körpertemperatur und vieles mehr.
Die Netzhaut, der Sehnerv, die Geruchsnerven und das Riechepithel werden manchmal neben dem Gehirn und dem Rückenmark als Teil des ZNS betrachtet. Dies liegt daran, dass sie direkt mit Hirngewebe ohne dazwischenliegende Nervenfasern verbunden sind.
Im Folgenden werden wir einige Teile des ZNS detaillierter betrachten, beginnend mit dem Gehirn.
Das Gehirn
Das Gehirn ist das komplexeste Organ im menschlichen Körper; der zerebrale Kortex (der äußerste Teil des Gehirns und der größte Teil nach Volumen) enthält geschätzte 15-33 Milliarden Neuronen, von denen jede mit Tausenden von anderen Neuronen verbunden ist.
Insgesamt bilden rund 100 Milliarden Neuronen und 1.000 Milliarden Glia- (Unterstützungs-) Zellen das menschliche Gehirn. Unser Gehirn verbraucht ungefähr 20 Prozent der Gesamtenergie unseres Körpers.
Das Gehirn ist das zentrale Kontrollmodul des Körpers und koordiniert die Aktivität. Von der körperlichen Bewegung bis zur Sekretion von Hormonen, der Erschaffung von Erinnerungen und der Empfindung von Emotionen.
Um diese Funktionen auszuführen, haben einige Bereiche des Gehirns dedizierte Rollen. Bei vielen höheren Funktionen – Argumentation, Problemlösung, Kreativität – sind jedoch verschiedene Bereiche beteiligt, die in Netzwerken zusammenarbeiten.
Das Gehirn ist grob in vier Lappen aufgeteilt:
Temporallappen (grün): wichtig für die Verarbeitung sensorischer Inputs und deren Zuordnung zu emotionalen Bedeutungen.
Es ist auch an der Festlegung von Langzeitgedächtnis beteiligt. Einige Aspekte der Sprachwahrnehmung sind hier ebenfalls untergebracht.
Okzipitallappen (lila): visuelle Verarbeitungsregion des Gehirns, die den visuellen Kortex beherbergt.
Parietallappen (gelb): Der Parietallappen integriert sensorische Informationen wie Berührung, räumliche Wahrnehmung und Navigation.
Berührungsstimulation von der Haut wird letztendlich zum Parietallappen gesendet. Es spielt auch eine Rolle in der Sprachverarbeitung.
Frontallappen (pink): An der Vorderseite des Gehirns positioniert, enthält der Frontallappen die Mehrheit der Dopamin-sensitiven Neuronen und ist an Aufmerksamkeit, Belohnung, Kurzzeitgedächtnis, Motivation und Planung beteiligt.
Hirnregionen
Als nächstes werden wir uns einige spezifische Gehirnregionen etwas genauer ansehen:
Basalganglien: Beteiligung an der Kontrolle von freiwilligen motorischen Bewegungen, prozeduralem Lernen und Entscheidungen darüber, welche motorischen Aktivitäten durchgeführt werden sollen. Krankheiten, die diesen Bereich betreffen, umfassen Parkinson-Krankheit und Huntington-Krankheit.
Kleinhirn: meist in präzise motorische Kontrolle, sondern auch in Sprache und Aufmerksamkeit beteiligt. Wenn das Kleinhirn beschädigt ist, ist das primäre Symptom eine gestörte motorische Kontrolle, bekannt als Ataxie.
Broca-Bereich: Dieser kleine Bereich auf der linken Seite des Gehirns (manchmal rechts bei Linkshändern) ist wichtig in der Sprachverarbeitung. Wenn sie beschädigt sind, fällt es einem Individuum schwer, zu sprechen, aber er kann Sprache immer noch verstehen. Stottern ist manchmal mit einer Unterfunktion des Broca-Bereichs verbunden.
Corpus callosum: eine breite Bande von Nervenfasern, die die linke und rechte Hemisphäre verbinden. Es ist die größte Struktur der weißen Substanz im Gehirn und ermöglicht die Kommunikation zwischen den beiden Hemisphären. Legasthene Kinder haben kleinere Corpus Callosums; Linkshänder, beidhändige Menschen und Musiker haben in der Regel größere.
Medulla oblongata: erstreckt sich unterhalb des Schädels und ist an unwillkürlichen Funktionen wie Erbrechen, Atmen, Niesen und Aufrechterhaltung des korrekten Blutdrucks beteiligt.
Hypothalamus: Der Hypothalamus sitzt knapp über dem Hirnstamm und hat ungefähr die Größe einer Mandel. Er sondert eine Reihe von Neurohormonen ab und beeinflusst die Kontrolle der Körpertemperatur, Durst und Hunger.
Thalamus: In der Mitte des Gehirns positioniert, empfängt der Thalamus sensorischen und motorischen Input und leitet ihn an den Rest der Großhirnrinde weiter. Es ist an der Regulierung von Bewusstsein, Schlaf, Bewusstsein und Wachsamkeit beteiligt.
Amygdala: zwei mandelförmige Kerne tief im Temporallappen. Sie sind an Entscheidungsprozessen, Erinnerungen und emotionalen Reaktionen beteiligt; besonders negative Emotionen.
Rückenmark
Das Rückenmark, das fast über die gesamte Länge des Rückens verläuft, transportiert Informationen zwischen Gehirn und Körper, aber auch andere Aufgaben.
Vom Hirnstamm, wo das Rückenmark auf das Gehirn trifft, dringen 31 Spinalnerven in die Schnur ein.
In seiner Länge verbindet es sich mit den Nerven des peripheren Nervensystems (PNS), die von der Haut, den Muskeln und den Gelenken ausgehen.
Motorische Befehle vom Gehirn wandern von der Wirbelsäule zu den Muskeln und sensorische Informationen wandern von den sensorischen Geweben – wie der Haut – in Richtung Rückenmark und schließlich bis zum Gehirn.
Das Rückenmark enthält Schaltkreise, die bestimmte reflexive Reaktionen steuern, wie z. B. die unwillkürliche Bewegung, die Ihr Arm ausführen könnte, wenn Ihr Finger eine Flamme berühren würde.
Die Schaltkreise in der Wirbelsäule können auch komplexere Bewegungen wie Gehen erzeugen. Auch ohne Input aus dem Gehirn können die Spinalnerven alle zum Gehen notwendigen Muskeln koordinieren. Wenn zum Beispiel das Gehirn einer Katze von ihrer Wirbelsäule getrennt ist, so dass ihr Gehirn keinen Kontakt mit ihrem Körper hat, beginnt sie spontan zu laufen, wenn sie auf einem Laufband platziert wird. Das Gehirn muss nur stoppen und den Prozess starten oder Änderungen vornehmen, wenn beispielsweise ein Objekt in Ihrem Pfad erscheint.
Weiße und graue Substanz
Das ZNS kann grob in weiße und graue Substanz unterteilt werden. Als eine sehr allgemeine Regel besteht das Gehirn aus einem äußeren Kortex der grauen Substanz und einem inneren Bereich, in dem sich die weiße Substanz befindet.
Beide Gewebetypen enthalten Gliazellen, die Neuronen schützen und unterstützen. Die weiße Substanz besteht hauptsächlich aus Axonen (Nervenprojektionen) und Oligodendrozyten – einer Art Gliazelle -, während graue Substanz vorwiegend aus Neuronen besteht.
Zentrale Gliazellen
Auch als Neuroglia bezeichnet, werden Gliazellen oft als Unterstützungszellen für Neuronen bezeichnet. Im Gehirn sind sie den Nervenzellen 10 zu 1 überlegen.
Ohne Gliazellen verlieren die sich entwickelnden Nerven oft ihren Weg und kämpfen, um funktionierende Synapsen zu bilden.
Gliazellen finden sich sowohl im ZNS als auch im PNS, aber jedes System hat verschiedene Arten. Die folgenden sind kurze Beschreibungen der Glia-Zelltypen des ZNS:
Astrozyten: Diese Zellen haben zahlreiche Projektionen und verankern Neuronen in ihrer Blutversorgung. Sie regulieren auch die lokale Umgebung, indem sie überschüssige Ionen entfernen und Neurotransmitter recyceln.
Oligodendrozyten: verantwortlich für die Schaffung der Myelinscheide – diese dünne Schicht umhüllt Nervenzellen, so dass sie Signale schnell und effizient senden können.
Ependymal-Zellen: Auskleidung des Rückenmarks und der Ventrikel des Gehirns (flüssigkeitsgefüllte Räume), diese erzeugen und sezernieren Liquor und halten ihn mit ihren peitschenartigen Zilien zirkulieren.
Radialglia: fungieren als Gerüst für neue Nervenzellen während der Schaffung des Nervensystems des Embryos.
Hirnnerven
Die Hirnnerven sind 12 Nervenpaare, die direkt aus dem Gehirn kommen und durch Löcher im Schädel verlaufen, anstatt entlang des Rückenmarks zu wandern. Diese Nerven sammeln und senden Informationen zwischen dem Gehirn und Teilen des Körpers – meist Hals und Kopf.
Von diesen 12 Paaren stammen die Riech- und Sehnerven aus dem Vorderhirn und gelten als Teil des zentralen Nervensystems:
Geruchsnerven (Hirnnerv I): übertragen Informationen über Gerüche aus dem oberen Teil der Nasenhöhle zu den Riechkolben an der Basis des Gehirns.
Sehnerven (Hirnnerv II): übertragen 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 sind die Hauptursachen für Erkrankungen, die das ZNS betreffen:
Trauma: Abhängig von der Verletzungsstelle können die Symptome von Lähmungen bis zu Gemütsstörungen stark variieren.
Infektionen: einige Mikroorganismen und Viren können in das ZNS eindringen; dazu gehören Pilze, wie Kryptokokkenmeningitis; Protozoen, einschließlich Malaria; Bakterien, wie es bei Lepra oder Viren der Fall ist.
Degeneration: In einigen Fällen kann das Rückenmark oder Gehirn degenerieren. Ein Beispiel ist die Parkinson-Krankheit, die die allmähliche Degeneration von Dopamin produzierenden Zellen in den Basalganglien beinhaltet.
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 Tumoren können Teile des zentralen Nervensystems beeinflussen. Beide Typen können Schaden verursachen und eine Reihe von Symptomen hervorbringen, je nachdem, wo sie sich entwickeln.
Autoimmunerkrankungen: In manchen Fällen kann das Immunsystem eines Individuums einen Angriff auf gesunde Zellen auslösen. Zum Beispiel ist die akute disseminierte Enzephalomyelitis durch eine Immunantwort gegen das Gehirn und das Rückenmark gekennzeichnet, die das Myelin (die Nervenisolation) angreift und daher die weiße Substanz zerstört.
Schlaganfall: Ein Schlaganfall ist eine Unterbrechung der Blutzufuhr zum Gehirn; Der daraus resultierende Sauerstoffmangel führt zum Absterben von Gewebe im betroffenen Bereich.
Unterschied zwischen dem ZNS und dem peripheren Nervensystem
Der Begriff des peripheren Nervensystems (PNS) bezieht sich auf jeden Teil des Nervensystems, der außerhalb des Gehirns und des Rückenmarks liegt. Das ZNS ist vom peripheren Nervensystem getrennt, obwohl die beiden Systeme miteinander verbunden sind.
Es gibt eine Reihe von Unterschieden zwischen CNS und PNS; Ein Unterschied ist die Größe der Zellen. Die Nervenaxone des ZNS – die schlanken Projektionen von Nervenzellen, die Impulse tragen – sind viel kürzer. PNS-Nervenaxone können bis zu 1 Meter lang sein (zum Beispiel der Nerv, der den großen Zeh aktiviert), während sie innerhalb des ZNS selten länger als einige Millimeter sind.
Ein weiterer wesentlicher Unterschied zwischen ZNS und PNS ist die Regeneration (Neubildung von Zellen).Ein Großteil des PNS hat die Fähigkeit, sich zu regenerieren; Wenn ein Nerv in Ihrem Finger durchtrennt ist, kann er nachwachsen. Das CNS hat diese Fähigkeit jedoch nicht.
Die Komponenten des zentralen Nervensystems sind weiter in eine Vielzahl von Teilen aufgeteilt. Im Folgenden werden einige dieser Abschnitte etwas ausführlicher beschrieben.
