Sportmedizin Nerven Wissenswertes über das Nervensystem Quelle:
Wir können keinen Muskel bewegen, ohne dass Nerven einen Reiz an diese weiterleiten und die Muskeln zum Kontrahieren bringt.
Lange Zeit dachte man, die Reitweiterleitung würde durch elektrische Ströme längs der Nervenbahnen funktionieren, also durch Ionenwanderung. Da die Weiterleitung in den Nerven aber nicht annährend so schnell ist, fällt diese Theorie weg. Die Nervenbahnen unterscheiden sich sehr von normalen Stromkabeln. In den Nerven wird kein Strom weitergeleitet, sondern nur ein Reiz, der immer gleich bleibt (Alles-Oder-Nichts-Prinzip) und nicht in seiner Stärke schwankt. Ein Reiz ist hierbei eine chemische Reaktion in den einzelnen Abschnitten der Nervenzelle, die benachbarte Abschnitte mit erregt. Die Stärke eines Reizes wird lediglich durch eine höhere Frequenz dieser Reizsetzungen übermittelt.
Aufbau der Nerven
Die kleinste Einheit des Nervensystems ist das Neuron oder Nervenzelle. Ein Neuron ist eine fast normale Körperzelle. Bei Verletzungen können diese nicht oder nur kaum regenerieren. Die Anzahl an Neuronen ist bei der Geburt festgelegt und steigt auch nicht mehr an. Ein Neuron besitzt Fortsätze, mit denen es Informationen (Reize) empfingt und sendet. Diese Fortsätze verzweigen sich und ergeben ein kompliziertes “Netz”. Das Gehirn steuert alle Körperfunktionen über dieses “Netz”. Jedes mal, wenn wir etwas neues lernen, handhaben oder entdecken, entwickeln sich neue Verästelungen in diesem Nervennetz, die es uns erlauben uns Sachen zu merken, Dinge zu wissen und damit umgehen zu können.
Es gibt zwei Arten von Neuronfortsätzen: Die Dendriten und das Axon.
Ein Neuron besitzt ein Axon (welches sich auch noch in Axonkolateralen aufspalten kann). Damit leitet das Neuron empfangene und verarbeitete Informationen in Form von Reizen weiter.
Die Dendriten sitzen auf dem Zellkörper des Neurons und empfangen Informationen. In der Zelle werden diese verarbeitet. Am Ende des Axon sitzen die synaptischen Endknöpfe oder bei Muskeln die motorischen Endplatten, welche an den Dendriten des nächsten Neurons ansetzen und an ihrem Verbindungspunkt als Synapsen bezeichnet werden.
Synapsen stehen nicht direkt in Verbindung mit den Dendriten. Zwischen ihnen gibt es einen Spalt, über den Neurotransmitter zu der Membranoberfläche der Dendriten gelangen und so einen neuen Reiz auslösen können. So wir auch eine Überreizung oder ein “Rückspringen” des Reizes ausgeschlossen.
So funktioniert die gesamte Informationsleitung in unserem Körper. Das Gehirn verarbeitet diese Informationen und gibt entsprechende Reaktionen ab, die auch über das Nervensystem laufen.
Das Axon ist bei Wirbeltieren meist von einer isolierenden Schicht umgeben, welche alle 1-2mm einen Einschnitt hat. Dieser Einschnitt wird als Ranvierscher Schnürring bezeichnet und die isolierende Myelinschicht als Schwannsche Zelle. Durch diesen Aufbau wird die Weiterleitungsgeschwindigkeit erhöht. Das Axon selbst ist ein Membranschlauch gefüllt mit Axoplasma. Ein Axon ist ein schlechter elektrischer Leiter, der den elektrischen Widerstand von Holz besitzt. Es ist also nicht möglich, dass ein Strom läng des Axons fließt. Die Informationsweiterleitung funktioniert ganz anders.
Ruhezustand der Nervenzelle
Außerhalb der Zelle herrschen andere Bedingungen als draußen. Durch Ionenverteilung verhält sich der Innenraum elektrisch negativ zum Außenraum. Um zu verstehen, wie das vor sich geht, muss man folgende physikalische Gegebenheiten wissen:
Elektrischer Gradient: Gleich geladene Teilchen stoßen sich ab und verschieden geladende zeihen sich an.
Konzentrationsgradient: Sind auf einer Seite eines abgegrenzten Bereichs mehr Teilchen, so drängen diese nach Außen, um die Konzentration von Innen- und Außenraum auszugleichen.
Im Axoplasma befinden sich negativ geladene Chlorid-Ionen und negative Protein-Ionen. Außen sind im Ruhezustand positive Natrium-Ionen und Kalium-Ionen. Die Kalium-Ionen können sich aber frei durch die Membran bewegen. Da ihre Konzentration außen 30-50mal höher ist, als innen, drängen diese nach Innen. Solange, bis sich die Kräfte des Konzentrationsgradienten und des elektrischen Gradienten ausgeglichen haben. In diesem Zustand hat der Innenraum des Axons eine Ladung von -70mV (Minus Siebzig Milli-Volt).
Erregte Nervenzelle
Durch chemische Einflüsse kann man das Ruhepotenzial der Nervenzelle stören. Durch die Neurotransmitter, die über die Synapsen ausgeschüttet werden, wird der Reiz in der Zelle aktiviert und neu weitergeleitet. Liegt dieser Reit unterhalb eines bestimmten Schwellenpotenzials, welches bei ca. -50mV liegt, so passiert gar nichts. Der Reiz wird dann nicht weitergeleitet und endet in der Nervenzelle. Ist der Reiz aber stark genug, um das Schwellenpotenzial zu übersteigen, so wird ein Aktionspotenzial ausgelöste, welches den Wert von ca. +40mv erreicht. Dabei spielt es keine Rolle, wie weit das Schwellenpotenzial überschritten wird, es ist das Alles-Oder-Nichts-Prinzip.
Das Neuron wird dann lokal depolarisiert, bis die Ladung umkehrt und es repolarisiert. Danach folgt die Refraktärphase, die unterhalb des Ruhepotenzials liegt und für ca. eine halbe Millisekunde das Neuron auf keine Reize reagieren lässt. Der Vorgang vom Überschreiten des Schwellenpotenzials bis wieder zum Erreichen des Ruhepotenzials dauert nur 1ms.
Der Reiz löst im Neuron die Öffnung der Porenkanäle aus, die in der Membran liegen und macht es den Natrium-Ionen möglich, in das Zellinnere einzuströmen. Da die Konzentration Außen viel höher ist als Innen, drängen die Natrium-Ionen nach Innen. Ist ein Gleichgewicht der Kräfte erreicht, liegt die Spannung bei ca. 40mV, es ist depolarisiert. Die Porenkanäle schließen wieder und die ATP-Pumpen pumpen Kalium-Ionen rein und Natrium-Ionen raus. Die Ladung kehrt um und die Spannung gelangt kurzzeitig unter das Ruhepotenzial, dann wieder auf Ausgangsstellung. Die Zelle wurde repolarisiert.
Es entsteht nur dort ein solches Aktionspotenzial, wo die Zellmembran gereizt wurde, also lokal. Die Weiterleitung funktioniert durch das Einströmen der Natrium-Ionen, die sich innerhalb des Axoplasmas ausbreiten und so benachbarte Stellen erneut reizen. So wird das Aktionspotenzial weitergeleitet. Zurück kann es nicht geleitet werden, das durch die Refraktärphase die eben gereizte Stelle kurz nicht erregbar ist. Der Reiz wandert so das Axon entlang, bis er über die Synapsen chemisch an die nächste Nervenzelle weitergegeben wird. Dort passiert nun das selbe Spiel. Der Reiz wird verarbeitet und weitergeleitet, wenn er stark genug war. Hier sollte noch erwähnt werden, das der Strom senkrecht zur Weiterleitungsrichtung fließt, durch die Ladungsverschiebung, hervorgerufen durch den chemischen Prozess.
Bei Wirbeltieren sind die meisten Axone von Schwannsche Zellen umgeben. Hier isoliert die Myelinschicht dieser umschließenden Zelle das Axon. Nur in den Ranvierschen Schnürringen, den Spalten zwischen den einzelnen Schichten, ist ein Aktionspotenzial möglich. Dabei springt es von Schnürring zu Schnürring und wird so weitergeleitet. Das wird als saltatorische Weiterleitung bezeichnet. Die Art der Reizleitung ist erheblich schneller und es schützt das Neuron noch zusätzlich von äußerlichen Einwirkungen.
Nervensysteme
Es wird zwischen zwei grundlegenden Nervensystemen unterschieden. Das animalische oder somatische Nervensystem und das vegetative Nervensystem.
Das animalische Nervensystem ist das bewusste und kontrollierbare System. Es wird aufgeteilt in das sensorische und das motorische Nervensystem.
Mit dem Sensorischen können wir die Umwelt wahrnehmen und die Reize aufnehmen. Wir nehmen es bewusst wahr. Mit dem Motorischen können wir auf diese Reize entsprechend reagieren. Die Bewegungen des Skelettmuskels fallen darunter, wir können bewusst unsere Bewegungen kontrollieren.
Das vegatative Nervensystem wird auch als Vagus bezeichnet, da es durch den Vagus-Nerv das Gehirn verlässt. Es unterliegt nicht unserer Kontrolle und wir nehmen es auch nur unbewusst wahr. Hier wird weiter aufgeteilt in Sympatikus und Parasympatikus.
Der Sympatikus regelt unter anderem Herzschlag, Atmung und im Grunde die Eingeweidemuskulatur. Der Parasympatikus ist der Nerv, der auf die Reiz mit Anpassung reagiert und z.B. verbrauchte Reserven wieder auffüllt. Er wird auch als der Erholungs-Nerv bezeichnet.
