Was ist das zentrale Nervensystem? Definition, Funktion & Teile

• Leitfaden zur Anatomie des Zentralnervensystems (ZNS)

Was sollte man über das Zentrale Nervensystem (ZNS) wissen?

Bild der Funktionen des Zentralnervensystems

Das Zentralnervensystem besteht aus Gehirn und Rückenmark. Das Gehirn spielt eine zentrale Rolle bei der Steuerung der meisten Körperfunktionen, einschließlich Bewusstsein, Bewegungen, Empfindungen, Gedanken, Sprache und Gedächtnis. Einige Reflexbewegungen können über Rückenmarkspfade ohne Beteiligung von Gehirnstrukturen auftreten. Das Rückenmark ist mit einem Abschnitt des Gehirns verbunden, der als Hirnstamm bezeichnet wird, und verläuft durch den Wirbelkanal. Hirnnerven treten aus dem Hirnstamm aus. Nervenwurzeln treten aus dem Rückenmark zu beiden Seiten des Körpers aus. Das Rückenmark transportiert Signale (Botschaften) zwischen dem Gehirn und den peripheren Nerven hin und her.

Cerebrospinalflüssigkeit umgibt das Gehirn und das Rückenmark und zirkuliert auch in den Hohlräumen (sogenannten Ventrikeln) des Zentralnervensystems. Die Leptomeningen umgeben das Gehirn und das Rückenmark. Die Liquor cerebrospinalis zirkuliert zwischen zwei meningealen Schichten, die als Pia matter und Arachnoidea (oder Pia-Arachnoidea-Membranen) bezeichnet werden. Die äußere, dickere Schicht dient als Schutzschild und wird als Dura matter bezeichnet. Die Grundeinheit des Zentralnervensystems ist das Neuron (Nervenzelle). Milliarden von Neuronen ermöglichen es den verschiedenen Körperteilen, über das Gehirn und das Rückenmark miteinander zu kommunizieren. Ein fetthaltiges Material namens Myelin umhüllt die Nervenzellen, um sie zu isolieren und den Nerven eine schnelle Kommunikation zu ermöglichen.

Das Gehirn und das Großhirn

Bild der Gehirn- und Großhirnteile

Das Großhirn ist der größte Teil des Gehirns und kontrolliert freiwillige Handlungen, Sprache, Sinne, Denken und Gedächtnis.

Die Oberfläche der Großhirnrinde weist Furchen oder Infoldings (Sulci genannt) auf, von denen die größten als Fissuren bezeichnet werden. Einige Risse trennen Lappen.

Die Windungen des Kortex verleihen ihm ein schlimmes Aussehen. Jede Faltung wird durch zwei Sulci begrenzt und wird auch als Gyrus (Gyri im Plural) bezeichnet. Das Großhirn ist in zwei Hälften unterteilt, die als rechte und linke Hemisphäre bezeichnet werden. Eine Fasermasse namens Corpus callosum verbindet die Hemisphären. Die rechte Hemisphäre steuert die willkürlichen Bewegungen der Gliedmaßen auf der linken Körperseite und die linke Hemisphäre steuert die willkürlichen Bewegungen der Gliedmaßen auf der rechten Körperseite. Fast jeder Mensch hat eine dominante Hemisphäre. Jede Hemisphäre ist in vier Lappen oder Bereiche unterteilt, die miteinander verbunden sind.

• Die Frontallappen befinden sich an der Vorderseite des Gehirns und sind für die freiwillige Bewegung verantwortlich und nehmen über ihre Verbindungen mit anderen Lappen an der Ausführung von sequentiellen Aufgaben teil. Sprachausgabe; organisatorische Fähigkeiten; und bestimmte Aspekte von Verhalten, Stimmung und Gedächtnis.
• Die Parietallappen befinden sich hinter den Frontallappen und vor den Occipitallappen. Sie verarbeiten sensorische Informationen wie Temperatur, Schmerz, Geschmack und Berührung. Darüber hinaus umfasst die Verarbeitung Informationen über Zahlen, die Aufmerksamkeit für die Position der Körperteile, den Raum um den Körper und die Beziehung zu diesem Raum.
• Die Temporallappen befinden sich auf jeder Seite des Gehirns. Sie verarbeiten Gedächtnis- und Hörinformationen sowie Sprach- und Sprachfunktionen.
• Die Okzipitallappen befinden sich im hinteren Bereich des Gehirns. Sie erhalten und verarbeiten visuelle Informationen.

Der Kortex, auch graue Substanz genannt, ist die äußerste Schicht des Gehirns und enthält überwiegend neuronale Körper (der Teil der Neuronen, in dem sich der DNA-haltige Zellkern befindet). Die graue Substanz beteiligt sich aktiv an der Speicherung und Verarbeitung von Informationen. Eine isolierte Ansammlung von Nervenzellkörpern in der grauen Substanz wird als Kern bezeichnet (zu unterscheiden von einem Zellkern). Die Zellen in der grauen Substanz dehnen ihre Projektionen, Axone genannt, auf andere Bereiche des Gehirns aus.

Fasern, die den Kortex verlassen, um Impulse in andere Bereiche zu leiten, werden als Efferenzfasern bezeichnet, und Fasern, die sich dem Kortex aus anderen Bereichen des Nervensystems nähern, werden als Afferenzfasern (Nerven oder Bahnen) bezeichnet. Fasern, die vom motorischen Kortex zum Hirnstamm (z. B. zum Pons) oder zum Rückenmark gelangen, erhalten einen Namen, der im Allgemeinen die Verbindungen widerspiegelt (d. H. Kortikopontintrakt für den ersteren und Kortikospinaltrakt für den letzteren). Axone sind in ihrem Verlauf außerhalb der grauen Substanz von Myelin umgeben, das weißlich glitzert und so den Begriff weiße Substanz entstehen lässt.

Kortikale Bereiche erhalten ihre Namen entsprechend ihrer allgemeinen Funktion oder ihres Lappennamens. Wenn der Bereich für die Motorik zuständig ist, wird er als Motorkortex bezeichnet. Wenn der Bereich für die sensorische Funktion zuständig ist, wird er als sensorischer oder somesthetischer Kortex bezeichnet. Der Calcarin oder visuelle Kortex befindet sich im Occipitallappen (auch Occipitalkortex genannt) und wird visuell erfasst. Der im Temporallappen lokalisierte auditive Kortex verarbeitet Töne oder verbale Eingaben. Die Kenntnis der anatomischen Projektion von Fasern der verschiedenen Traktate und die relative Darstellung von Körperregionen in der Hirnrinde ermöglichen es Ärzten häufig, eine Verletzung und ihre relative Größe, manchmal mit großer Präzision, richtig zu lokalisieren.

Die zentralen Strukturen des Gehirns

Bild der Gehirn- und Großhirnteile

Zu den zentralen Strukturen des Gehirns gehören der Thalamus, der Hypothalamus und die Hypophyse. Der Hippocampus befindet sich im Temporallappen, ist aber an der Verarbeitung von Erinnerung und Emotionen beteiligt und mit zentralen Strukturen verbunden. Andere Strukturen sind die Basalganglien, die aus grauer Substanz bestehen und die Amygdala (lokalisiert im Temporallappen), den Caudatkern und den Linsenkern (Putamen und Globus Pallidus) umfassen. Aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit von Kaudat und Putamen haben Neuropathologen für sie den Sammelbegriff Striatum geprägt.

• Der Thalamus integriert sensorische Informationen und leitet sie an den Kortex der Scheitel-, Temporal- und Okzipitallappen weiter. Der Thalamus befindet sich im unteren zentralen Teil des Gehirns (dh im oberen Teil des Hirnstamms) und liegt medial zu den Basalganglien. Die Gehirnhälften liegen auf dem Thalamus. Weitere Aufgaben des Thalamus sind die Motor- und Speichersteuerung.
• Der Hypothalamus, der sich unterhalb des Thalamus befindet, reguliert automatische Funktionen wie Appetit, Durst und Körpertemperatur. Es scheidet auch Hormone aus, die die Freisetzung von Hormonen (z. B. Wachstumshormonen) in der Hypophyse stimulieren oder unterdrücken.
• Die Hypophyse befindet sich an der Basis des Gehirns. Die Hypophyse produziert Hormone, die viele Funktionen anderer endokriner Drüsen steuern. Es reguliert die Produktion vieler Hormone, die eine Rolle im Wachstum, im Stoffwechsel, in der sexuellen Reaktion, im Flüssigkeits- und Mineralhaushalt und in der Stressreaktion spielen.
• Die Ventrikel sind mit Cerebrospinalflüssigkeit gefüllte Hohlräume im Inneren der Gehirnhälften.

Die Basis des Gehirns

Bild der Gehirn- und Großhirnteile

Die Basis des Gehirns enthält das Kleinhirn und den Hirnstamm. Diese Strukturen erfüllen komplexe Funktionen. Nachfolgend finden Sie eine vereinfachte Version dieser Rollen:

• Traditionell ist bekannt, dass das Kleinhirn das Gleichgewicht und die Koordination steuert und zur Erzeugung von Muskeltonus beiträgt. In jüngerer Zeit hat sich jedoch gezeigt, dass das Kleinhirn eine vielfältigere Rolle spielt, z. B. die Teilnahme an bestimmten Arten des Gedächtnisses und die Ausübung eines komplexen Einflusses auf musikalische und mathematische Fähigkeiten.
• Der Hirnstamm verbindet das Gehirn mit dem Rückenmark. Es umfasst das Mittelhirn, die Pons und die Medulla oblongata. Es ist eine kompakte Struktur, bei der mehrere Wege vom Gehirn zum Rückenmark und umgekehrt verlaufen. Beispielsweise sind Nerven, die aus Hirnnervenkernen entstehen, an Augenbewegungen beteiligt und verlassen den Hirnstamm auf mehreren Ebenen. Schädigungen des Hirnstamms können daher eine Reihe von Körperfunktionen beeinträchtigen. Wenn zum Beispiel der Corticospinaltrakt verletzt ist, tritt ein Verlust der motorischen Funktion (Lähmung) auf und es können andere neurologische Defizite auftreten, wie zum Beispiel Abnormalitäten der Augenbewegung, die eine Verletzung der Hirnnerven oder ihrer Bahnen im Hirnstamm widerspiegeln .
  • Das Mittelhirn befindet sich unterhalb des Hypothalamus. Einige Hirnnerven, die auch für die Kontrolle der Augenmuskulatur verantwortlich sind, verlassen das Mittelhirn.
  • Der Pons dient als Brücke zwischen dem Mittelhirn und der Medulla oblongata. Das Pons enthält auch die Kerne und Fasern der Nerven, die der Kontrolle der Augenmuskulatur, der Stärke der Gesichtsmuskulatur und anderer Funktionen dienen.
  • Die Medulla oblongata ist der unterste Teil des Hirnstamms und mit dem Rückenmark verbunden. Das Medulla oblongata hilft auch dabei, unwillkürliche Handlungen zu kontrollieren, einschließlich lebenswichtiger Prozesse wie Herzfrequenz, Blutdruck und Atmung, und transportiert den kortikospinalen (dh motorischen) Trakt zum Rückenmark.

Periphäres Nervensystem

Nervenfasern, die aus dem Hirnstamm und dem Rückenmark austreten, werden Teil des peripheren Nervensystems. Hirnnerven treten aus dem Hirnstamm aus und fungieren als Vermittler des peripheren Nervensystems für viele Funktionen, einschließlich Augenbewegungen, Gesichtsstärke und -empfindung, Hören und Geschmack.

Der Sehnerv wird als Hirnnerv betrachtet, ist jedoch im Allgemeinen von einer Krankheit des Zentralnervensystems betroffen, die als Multiple Sklerose bezeichnet wird. Aus diesem und anderen Gründen wird angenommen, dass sie eine Erweiterung des Apparats des Zentralnervensystems darstellt, der das Sehen steuert . In der Tat können Ärzte mit einem Ophthalmoskop eine Entzündung des Sehnervenkopfes diagnostizieren, als wären die Augen der Person ein Fenster zum Zentralnervensystem.

Nervenwurzeln verlassen das Rückenmark bis zum Austrittspunkt zwischen zwei Wirbeln und werden nach dem Rückenmarksegment benannt, aus dem sie hervorgehen (eine Nervenwurzel mit acht Zähnen entsteht aus dem Rückenmarksegment acht Zähnen). Nervenwurzeln befinden sich anterior in Bezug auf das Rückenmark, wenn sie efferent sind (z. B. Eingang zu den Gliedmaßen transportieren) oder posterior, wenn sie afferent sind (z. B. zum Rückenmark).

Fasern, die motorischen Input zu Gliedmaßen und Fasern tragen, die sensorische Informationen von den Gliedmaßen zum Rückenmark bringen, wachsen zusammen, um einen gemischten (motorischen und sensorischen) peripheren Nerv zu bilden. Einige Wurzeln der Lendenwirbelsäule und aller Sakralnerven nehmen einen langen Weg nach unten im Wirbelkanal, bevor sie in einem Bündel austreten, das dem Schwanz eines Pferdes ähnelt, daher der Name Cauda Equina.

Das Rückenmark wird ebenso wie das Gehirn von der Pia matter und den Arachnoidalmembranen bedeckt. Die zerebrospinale Flüssigkeit zirkuliert um die Pia und unter der äußeren Arachnoidea, und dieser Raum wird auch als Subarachnoidalraum bezeichnet. Die Wurzeln der Cauda equina und die Wurzeln, aus denen die Nervenwurzeln höherer Segmente bestehen, werden in Liquor cerebrospinalis gebadet. Die Dura umgibt wie das Gehirn den Pia arachnoidea des Rückenmarks.

Die neuroanatomische Basis für multiple Gehirnfunktionen ist in der obigen Zusammenfassung zu stark vereinfacht. Ein gutes Beispiel ist das neuroanatomische Substrat für die Gedächtnisfunktion. Schäden an mehreren Bereichen des Gehirns können das Gedächtnis beeinträchtigen. Dazu gehören Strukturen wie der Frontal- und Temporallappen, der Thalamus, das Kleinhirn, das Putamen, die Mamillarkörperchen und der Fornix sowie eine Faltung über dem Corpus callosum, der als Cingulate Gyrus bekannt ist. Diese Strukturen sind variabel in komplexe Prozesse wie das Speichern, Verarbeiten oder Abrufen von Speichern involviert.

Das Rückenmark

Bild der Teile des Rückenmarks

Das Rückenmark ist eine Erweiterung des Gehirns und wird von den Wirbelkörpern umgeben, die die Wirbelsäule bilden (siehe Multimediadatei 3). Die zentralen Strukturen des Rückenmarks bestehen aus grauer Substanz (Nervenzellkörper) und das äußere oder umgebende Gewebe aus weißer Substanz.

Innerhalb des Rückenmarks befinden sich 30 Segmente, die zu 4 Abschnitten gehören (zervikal, thorakal, lumbal, sakral), basierend auf ihrer Position:

• Acht Halswirbelsegmente: Diese übertragen Signale von oder zu Bereichen von Kopf, Nacken, Schultern, Armen und Händen.
• Zwölf Brustsegmente: Diese übertragen Signale von oder zu einem Teil der Arme sowie den vorderen und hinteren Brust- und Bauchbereichen.
• Fünf Lendenwirbelsäulen: Diese übertragen Signale von oder zu den Beinen und Füßen sowie einigen Beckenorganen.
• Fünf Sakralsegmente: Diese übertragen Signale vom oder zum unteren Rücken und Gesäß, den Beckenorganen und den Genitalbereichen sowie einigen Bereichen in den Beinen und Füßen.
• Am unteren Ende des Rückenmarks befindet sich ein Steißbeinrest .