Nerven und Sinne

3.0

Nervensysteme und ihre Bestandteile

3.1

Nervenzellen

  3.1.1

Bau und Vorkommen von marklosen und markhaltigen Nervenzellen

  3.1.2

Prinzip der Informationsübertragung Teil I

  3.1.3

Ruhepotential am Neuron, Ionenverteilung, Na/K-Pumpe, Ionenkanäle

  3.1.4

Aktionspotential, De-, Repolarisierung, Refraktärzeit, Schwellenwert

  3.1.5

Erregungsleitung am Axon, Leitungsgeschwindigkeit, Energiebedarf

  3.1.6

Codierung der Information, Reizstärke, Reizart

  3.1.7
  3.1.7.1
  3.1.7.2
  3.1.7.3
  3.1.7.4
  3.1.7.5
  3.1.7.6

Synapsen
Bau und Funktion einer elektrischen Synapse,
Bau und Funktion einer chemischen Synapse , exzitatorische und inhibitorische Synapsen,
Neurotransmitter,
Beeinflussung der Synapsenfunktion
Krankheiten im Zusammenhang mit Neurotransmittern
Verschaltung von Neuronen

3.2

Lichtsinn

  3.2.1 
  3.2.2
  3.2.2.1

Sinnesorgane, eine Einführung
Augen
Bau eines Wirbeltierauges

  3.2.3
  3.2.3.1
  3.2.3.2
  3.2.3.3

Das Auge als optischer Apparat
Strahlengang
Akkomodation,
Augenfehler

  3.2.4

Aufbau der Netzhaut

  3.2.5

Primäre Erregungsbildung an Stäbchen, Rhodopsinzyklus

  3.2.6

Adaptation, Pupillenreflex, Nachbilder, Informationsverarbeitung in der Retina

  3.2.7

Farbensehen, Farbmischung, Komplementärfarben, Trichromatische Farbtheorie, Farbenblindheit

3.3

Zentralnervensystem des Menschen

  3.3.1

Aufbau des Rückenmarks, unbedingte Reflexe, Reflexbogen, Eigen-, Fremdreflex

3.3.2.1
3.2.2.2

3.2.2.3

Aufbau und Funktion des menschlichen Gehirns I,
Aufbau und Funktion des menschlichen Gehirns II,
willentliche Bewegung, Emotionen, geistige Fähigkeiten, Gedächtnis, Lernen
Gehirnforschungsmethoden EEG, CT, PET, MRI

3.4

Vegetatives Nervensystem

  3.4.1

Parasympathicus, Sympaticus, Steuerung der Organtätigkeit, Wirkung von Medikamenten
Zusammenhang des Nerven- und Hormonsystems

3.5 Nervensystem und Lichtsinn eines wirbellosen Tieres

Das Nervensystem und der Lichtsinn der Insekten

3.6

Glossar Nerven und Sinne
  Biomoleküle in  

 

3. Nerven

3.1 Einführung in das Nervensystem

     

Jeder vielzellige Organismus weist eine Differenzierung seiner Zellen auf. Diese bilden Gewebe und Organe, die sich auf unterschiedliche Aufgaben spezialisiert haben.

Neben den Ausscheidungsorganen bei Wirbeltieren, den Nieren findet man die Verdauungsorgane (Mund, Magen, Darm), den Blutkreislauf, das Hormonsystem, das Immunsystem und das Nervensystem.

Das Nervensystem hat die Aufgabe der Informationsweiterleitung und Verarbeitung.
Informationen oder Reize kommen von außerhalb und innerhalb des Organismus, werden von Sinneszellen oder Rezeptoren (Sensoren) wahrgenommen, von Nervenzellen als Signale weitergeleitet und in Nervenzentren (Gehirnen) verarbeitet.

Diese Zentren geben als Reaktion Informationen an andere Organsysteme oder Muskeln weiter. Bei den Wirbeltieren sind die Zentren Gehirn und Rückenmark. Man bezeichnet diese als Zentralnervensystem (ZNS). Von dieser Zentrale führen Nerven (= gebündelte Nervenzellen) in den Körper ( = motorische Nerven) oder vom Körper zum ZNS (= sensorische Nerven).

Selbst bei den einfachsten tierischen Organismen findet man spezialisierte Zellen die entweder Reize wahrnehmen oder die Reizinformation weiterleiten und verarbeiten. Alle mehrzelligen Tiere außer Schwämmen besitzen Nervensysteme.

 

 

 

Abb. 1

Nervensystem des Menschen


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 2

Nervensysteme


 

Bausteine dieser Nervensysteme sind als kleinste Einheit Nervenzellen (Neuronen). Sie bilden im Organismus das Nervensystem genannte Netzwerk und haben mit allen anderen Organsystemen und Geweben Kontakt. Neben den Neuronen besteht das Nervengewebe noch aus Gliazellen, die oft Nervenzellen umgeben.

Der größte Teil der Nervenzellen des Nervensystems befindet sich im Gehirn. Diese verschalten die Information der ankommenden und abgehenden Nervenzellen. Man bezeichnet sie deshalb als Interneuronen.

3. 1 Nervenzellen

Nervenzellen oder Neuronen haben einen im Vergleich zu anderen Zellen ungewöhnlichen Aufbau. Viele Pflanzenzellen sind eher geometrisch oder länglich geformt, Tierzellen im allgemeinen rundlich, Nervenzellen besitzen spezielle Fortsätze.

 

 

Abb. 3

Nervensystem eines Froschs


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 4

Neuronentypen


In Abb. 4 sieht man verschiedene Neurontypen. Das multipolare Neuron findet man als typisches Motoneuron (= motorische Nervenzelle), eine Nervenzelle, die ihre Information letztendlich an einen Muskel weiterleitet. Man kann 3 Bereiche ausmachen:

den Zellkörper oder das Perikaryon ( = Soma) in dem der sich der Hauptteil des Cytoplasmas mit den Organellen befindet,

die Dendriten als kurze Fortsätze am Zellkörper

und einen langen Fortsatz, der Neurit oder das Axon mit einem verzweigten Ende mit Verdickungen (= Endknöpfchen. )

Das Perikaryon besitzt einen großen Zellkern und Nukleolus. Außerdem ist das rauhe ER (wurde früher als Nissl-Schollen bezeichnet) reichlich vorhanden. Im Bereich des Axonhügels sind viele Mikrotubuli erkennbar. (siehe Biologiekurs Klasse 11)

Diesen grundsätzlichen Aufbau findet man in abgewandelter Form bei allen Nervenzellen, egal ob sie im Gehirn, in der Netzhaut der Augen oder im Rückenmark liegen.

Alle Nervenzellen des Nervensystems kann man nach der Richtung ihrer Informationsweitergabe einteilen.

3.1.1 Bau und Vorkommen von marklosen und markhaltigen Nervenzellen

Betrachtet man die oben vorgestellten Neuronen genauer, erkennt man mehrere Typen. Motorische Neuronen besitzen kurze Dendriten und ein langes Axon. Sie übertragen Information vom Gehirn zu Muskeln oder Drüsen. Andere Neuronen wie z. B. im Rückenmark (siehe oben) haben lange Dendriten und ein kurzes Axon. Es sind meist sensorische Neuronen, die Information von Sinnesorganen zum Zentralnervensystem befördern. Interneuronen oder Zwischeneuronen sitzen im Zentralnervensystem (siehe oben rechts aus dem Großhirn) und verbinden Neuronen untereinander.

Die langen Axone der Motoneuronen durchlaufen in Bündeln den Körper. Dies sind die landläufig bekannten Nerven. Sie sind von Bindegewebe umgeben, Blutgefäße versorgen die Zellen mit Nahrung.

Den Bereich, wo der Zellkörper in das Axon übergeht nennt man Axonhügel. Fast alle Neuronen der Wirbeltiere besitzen eine segmentierte Hülle um das Axon. Man nennt diese Hülle Schwannsche Scheide oder Markscheide (= Myelinscheide). Sie wird aus einzelnen abgeplatteten Zellen (Schwannsche Zellen) gebildet, die in ca. 1 mm Abständen um das Axon gewickelt sind. Die Lücken dazwischen nennt man Ranviersche Schnürringe. (siehe unten links)

Man nennt solche Neuronen markhaltige Neuronen. In Abb. 8 ist der Querschnitt durch ein solches Axon mit der Schwannschen Zelle zu sehen.

In Abb. 9 ist die mikroskopische Aufnahme des Querschnitts eines Nervs abgebildet. Die dunkle Umrandung der runden Strukturen (Axone) ist die Myelinscheide.

Abb. 10 zeigt das elektronenmikroskopische Bild eines Querschnitts durch ein myelinisiertes Axon.

Im Längsschnitt sieht ein Ausschnitt aus einem Axon einer solchen Nervenzelle so aus (Abb. 11):

Am Ende des Axons findet man Verdickungen oder fußartige Strukturen. Man nennt diese bei einem Neuron, das Kontakt mit einer anderen Nervenzelle hat Endknöpfchen oder präsynaptische Endigung. Bei einem Neuron, das zu einem Muskel führt, nennt man es motorische Endplatte. In Kapitel 3.1.6 werden uns näher damit beschäftigen.

Bei den wirbellosen Tieren ( Insekten, Spinnen, Würmern, Krebsen, Weichtieren usw.) gibt es nur marklose Axone, also ohne Schwannsche Scheide.

Bei der Multiplen Sklerose wird durch eine Autoimmun-Reaktion die Myelinscheide im ZNS zerstört.

Reife Neuronen können sich nicht mehr teilen, können mehr als hundert Jahre alt werden und sind ausschließlich auf Sauerstoff und Glucose angewiesen (Zellatmung). Sie sterben ohne Sauerstoff nach einigen Minuten.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 4

Neuronentypen im Nervensystem


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 5

Nervenfaser


Abb. 6

Motoneuron


 

 

 

 

 

 

Abb. 7

Ranvierscher Schnürring


 

Abb. 8

Querschnitt durch das Axon mit Schwannscher Zelle


 

Abb. 9

Querschnitt durch einen Nerv


 

Abb. 10

Querschnitt durch ein myelinisiertes Axon


 

 

 

 

 

 

Abb. 11

Längsschnitt durch ein myelinisiertes Axon


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Weiterführende Quellen:

Nervensystem

http://mambo.ucsc.edu/psl/dwm/lecturea/sld007.htm

Nervensystem

http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookTOC.html

Krankheiten des Nervensystems

http://www.mic.ki.se/Diseases/c10.html

Neuron_Simulator

http://neuron.duke.edu/

Neuroscience für Kinder

http://faculty.washington.edu/chudler/neurok.html