Nervensystem

Das Nervensystem umfasst die gesamten Nervenzellen und Gliazellen eines Organismus im gemeinsamen Zusammenhang. Dieses Organsystem der Gewebetiere hat vermutlich ihren Ursprung in der Aufgabe, Veränderungen der äußeren Umwelt und inneren Umgebung eines Organismus als Signal aufzunehmen, aufeinander zu beziehen und mit früheren zu vergleichen.

So kann es gegebenenfalls Veränderungen des Organismus als Reaktionen veranlassen, mit denen eine bessere Anpassung an wechselnde Umgebungsbedingungen möglich wird. Damit realisiert das Nervensystem die Reizbarkeit und Erregbarkeit eines vielzelligen tierischen Lebewesens, welche die Grundeigenschaften seines Lebens sind.

In dem Buch "Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie" (Schmidt und Lang, 30. Aufl. Heidelberg 2007) sind auf den Seiten 144 bis 269 (= 125 Seiten) die "Integrative Leistungen des Nervensystems" beschrieben.

Evolution des Nervensystems

Das Nervensystem hat eine über 550 Mio. Jahre alte Entwicklung.

"In der Evolution begann die Entwicklung von Nervensystemen mit einfachen Netzwerken von Neuronen, die sich später zu kleinen hirnartigen Haufen versammelten und von hier aus Nervenfasern in die peripheren Regionen des Körpers entsandten."

"Die ersten Nervennetze tauchen im Präkambrium bei Arten wie den Rippenquallen auf."

An den Fossilien und den heute lebenden Tieren kann man die Evolution des Nervensystems deutlich erkennen:

• Nervennetzwerk
  Hohltiere, wie z.B. Schwämme und Hydra, besitzen kein Nervensystem, sondern lediglich ein peripheres Nervennetzwerk.
• Zentralnervensystem
  • Plattwurm
    Ein ZNS tritt erstmals bei Plattwürmern auf. Sie besitzen eine Ansammlung von einem paarigen Ganglion. Paarige Nervenstränge durchziehen den Körper. Auch andere Weichtiere haben diese Grundstruktur, so z.B. Tintenfische.
  • Insekten
    Insekten haben ein "Strickleiternervensystem". Ihr Gehirn besteht aus 3 Untereinheiten, von dem die Hauptnervenfasern ausgehen. Diese Faserstränge sind untereinander mit Querverbindungen - wie eine Strickleiter - verbunden.
  • Wirbeltiere
    Die mit Abstand höchstentwickelten Nervensysteme haben die Wirbeltiere. Typisch ist bei ihnen die Aufgliederung in eine zentrales und ein peripheres Nervensystem. Die Evolution des Gehirns unterscheidet sich in Komplexität und Aufbau sehr. Je größer das Wirbeltier, desto größer sein Gehirn. Relativ zu ihrer Körpermasse haben jedoch kleine Tiere große Gehirne: die Spitzmaus 10%, der Mensch 2%, der Blauwal 0,01%.

Die Besonderheit des menschlichen Gehirns liegt vor allem in seinem inneren Aufbau. Menschliche Gehirne haben sich vor allem im Laufe der letzten 4 Mio. Jahren enorm weiterentwickelt. So hatte der Australapithecus afircanus ein Hirnvolumen von ca. 0,4 Litern, was etwa der Hirngröße heutiger Schimpansen entspricht. Der Homo erectus hatte ein Hirnvolumen von fast 1,0 Litern. Der heute lebende Homo sapiens hat eine Hirngröße von etwa 1,6 Litern. Ein noch größeres Gehirn hatte der ausgestorbene Homo neanderthalensis mit rund 2,0 Litern. Doch die alleinige Größe eines Gehirns sagt nur bedingt etwas über dessen Leistungsfähigkeit aus.

"Evolutionär gesehen, hat es den Anschein, als sei das autonome Nervensystem das neurale Instrument gewesen, mit dessen Hilfe das Gehirn von Organismen, die weit einfacher beschaffen waren als wir, in die Regulation ihres inneren Haushalts eingegriffen hat. Als das Leben noch hauptsächlich darin bestand, die ausgewogene Funktion einiger weniger Organe zu sichern, und als die Wechselwirkung mit der Umgebung nach Art und Zahl sehr begrenzt waren, steuerten das Immun- und das Hormonsystem das meiste dessen, was es zum steuern gab. Dazu brauchte das Gehirn einige Signale über den Zustand der verschiedenen Organe und ein Mittel, um diesen Zustand angesichts bestimmter äußerer Bedingungen zu verändern. Genau das lieferte ihm das autonome Nervensystem: ein Netz, das ihm Signale über viszerale Veränderungen zutrug, und ein Netz, das motorische Befehle zu diesen Viscera beförderte. Später entwickelten sich motorische Reaktionen von komplexerer Form, Reaktionen, wie sie beispielsweise der Bewegung der Hande und des Stimmapparats steuern. Reaktionen letzterer Art waren auf eine immer komplexere Differenzierung des periphären motorischen Systems angewiesen, denn es galt, die Tätigkeit feinster Muskeln und Gelenke zu steuern beziehungsweise Berührung, Temperatur, Schmerz, Gelenkstellung und Ausmaß der Muskelkontraktion zu signalisieren."

"Aus heutiger Sicht schufen die neu auf der Bildfläche erschienenen Nervensysteme für vielzellige Lebewesen die Möglichkeit, die Homöostase im ganzen Organismus besser zu regulieren, und das wiederum machte eine Vergrößerung von Körper und Funktionsumfang möglich. Die Nervensysteme entwickelten sich als Diener für den übrigen Organismus - oder genauer gesagt, für den Körper - und nicht andersherum. Man kann mit Fug und Recht behaupten, dass sie bis zu einem gewissen Grad auch heute noch Diener geblieben sind."

"Die Nervennetze früherer Zeiten ähnelten im Wesentlichen der Struktur der 'Retikulärformation', die wir noch heute im Rückenmark und Hirnstamm zahlreicher Arten einschließlich des Menschen finden. In einem solch einfachen Nervensystem gibt es keine klare Trennung zwischen 'zentralen' und 'peripheren' Bestandteilen. Es besteht vielmehr aus Neuronen, die kreuz und quer verdrahtet durch den Körper verlaufen."

Die ersten Nervenzellen in der Evolution konnten die Umgebung wahrnehmen oder bewegten sich damit fort (der Polyp Hydra schwimmt noch heute auf diese Weise) oder sie sorgten für die Körperwahrnehmung, insbesondere der Verdauung.

"Im Laufe ihrer Entwicklung erwarben die Nervensysteme ein hoch entwickeltes Netzwerk äußerer Sonden - die peripheren Nerven, die bis in jede Region im Innern und an der Oberfläche des Körpers reichen, sowie die spezialisierten Sinnesvorrichtungen, die es möglich machen zu sehen, zu hören, zu tasten, zu riechen und zu schmecken."

Nesseltiere gab es schon im Präkambrium. Modernere Formen des Nervensystems tauchen erst im Kambrium auf. Nessltiere haben ein einfaches Neuronennetz, das nach heutiger Kenntnis die älteste Form eines solchen Systems darstellt. Sie ähneln dem heutigen ENS, indem sie Peristaltikbewegungen durchführen und damit nährstoffhaltiges Wasser in das Nesseltier fließen lassen. Außerdem erinnern sie morphologisch stark an ein wichtiges anatomisches Merkmal im ENS der Säugetiere, dem Plexus myentericus (Auerbach-Plexus).

Nervensystem des Menschen

Das Nervensystem ist die Gesamtheit des Nervengeweges als morphologisches und funktionale Einheit mit der Befähigung zur Reizaufnahme in den Endapparaten (Rezeptoren), der spezifischen Erregungsbildung in den Rezeptoren, der Weiterleitung der Erregung, deren Verarbeitung im ZNS (Zentralnervensystem] und der Reizbeantwortung zu den peripheren Empfängern (Effektoren). Es wird topographisch eingeteilt in:

• ZNS (Zentralnervensystem) (Gehirn und Rückenmark)
• PNS (peripheres Nervensystem) (Hirnnerven, Spinalnerv und periphere Ganglien)
• VNS (vegetatives Nervensystem) (Sympathikus,Parasympathikus, Darmnervensystem und Nervensystem des Herzens

Funktionell wird das Nervensystem unterschieden in:

• SNS (somatisches Nervensystem) = ZNS und PNS
• VNS (vegetatives Nervensystem)

Das Nervensystem beginnt am 17. Tag nach der Befruchtung mit seiner Entwicklung als gerade Neuronalplatte. Diese krümmt sich, bis sich am 27. Tag die beiden Enden verbinden. Damit das Neuralohr entstanden. Aus ihm entstehen alle Teile des Nervensystems. Am 32. Tag entstehen 5 sekundäre Hirnbläschen, die Vorläufer der Hirnstrukkturen. In der Innenwand des Neuralohrs liegen Stammzellen. Sie bilden in Spitzenzeiten bis zu 20.000 neue Nervenzellen pro Minute. Die neuen Neuronen wandern an die Außenseite des Neuralohrs und nehmen dort einen Platz ein, den sie nie wieder verlassen. So entsteht das Gehirn.
Das Gehirn eines Neugeborenen hat erst 25% seiner endgültigen Größe erreicht. Es wächst bis zur Pubertät weiter. Bis ins hohe Alter passt sich das Gehirn an und wächst weiter.

Zentralnervensystem

Bei Wirbeltieren bilden Gehirn und Rückenmark das Zentralnervensystem (ZNS), dessen Strukturen und Steuerungen auch als zentralnervös bezeichnet werden.

Das ZNS erfüllt in einem komplexeren Lebewesen verschiedene Aufgaben:

• Integration aller sensiblen Reize, die ihm von innerhalb oder außerhalb des Organismus zugeleitet werden (Afferenzen),
• Koordination sämtlicher motorischer Eigenleistungen des Gesamtorganismus
• Regulation aller dabei ablaufenden innerorganismischen Abstimmungsvorgänge zwischen den organismischen Subsystemen oder Organen, einschließlich solcher humoraler und insbesondere hormoneller Art.

Das ZNS besteht aus Nervengewebe. Dieses setzt sich aus Nervenzellen (Neuronen) und Stützzellen (Gliazellen) zusammen. Neuronen empfangen und codieren Informationen, die sie an andere Nervenzellen übermitteln.

Peripheres Nervensystem

Das periphere Nervensystem PNS umfasst den Teil des Nervensystems, der außerhalb des Gehirns und Rückenmarks gelegen ist:

• die Hirnnerven
• die Spinalnerven (Nerven aus dem Rückenmark)
• das vegetative Nervensystem VNS.

Vegetatives Nervensystem (VNS)

Das VNS setzt sich zusammen aus:

• Sympathisches Nervensystem
• Parasympathisches Nervensystem
• Enterisches Nervensystem (ENS) - es ist das Nervensystem des Magen-Darm-Trakts, das ein vollkommen selbstständiges Regelsystem ist, jedoch durch Signale vom Sympathikus und Parasympathikus beeinflusst wird.