Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

18.1: Was ist ein Nervensystem?
INHALTSVERZEICHNIS

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
What is a Nervous System?
 
PROTOKOLLE

18.1: What is a Nervous System?

18.1: Was ist ein Nervensystem?

Overview

The nervous system is the collection of specialized cells responsible for maintaining an organism’s internal environment and coordinating the interaction of an organism with the external world—from the control of essential functions such as heart rate and breathing to the movement needed to escape danger.

Parts of the Nervous System

The vertebrate nervous system is divided into two major parts: the central nervous system (CNS) and the peripheral nervous system (PNS). The CNS includes the brain, spinal cord, and retina—the sensory tissue of the visual system. The PNS contains the sensory receptor cells for all of the other sensory systems—such as the touch receptors in the skin—as well as the nerves that carry information between the CNS and the rest of the body. Additionally, part of both the CNS and PNS contribute to the autonomic nervous system (also known as the visceral motor system). The autonomic nervous system controls smooth muscles, cardiac muscles, and glands that govern involuntary actions, such as digestion.

The vertebrate brain is primarily divided into the cerebrum, cerebellum, and brainstem. The cerebrum is the largest, most anterior part of the brain that is divided into left and right hemispheres. Each hemisphere is further divided into four lobes: frontal, parietal, occipital, and temporal. The outermost layer of the cerebrum is called the cortex which is involved in processing complex sensory information and most cognitive functions. Deeper inside the brain lie other critical components, including the hippocampus, hypothalamus, thalamus, and basal ganglia. The cerebellum (the “little brain”) is located posterior and below the cerebrum and is responsible for coordinating muscle movement. The brainstem connects the brain to the spinal cord and has important centers for vital functions such as breathing and swallowing.

The spinal cord lies below the brain and is continuous with the brainstem. It contains neuronal cell bodies and bundles of axons that connect the brain and different parts of the body. Besides being a critical conduit of information, the spinal cord can carry out some functions without input from the brain, such as locomotion and other reflexes. The nerves of the PNS carry motor commands from the CNS out to muscles, and sensory information from receptor cells to the CNS for interpretation. Besides the movement of skeletal muscles, nerves regulate the activity of internal organs such as the lungs and intestines through the sympathetic and parasympathetic divisions of the autonomic nervous system.

Cells of the Nervous System

Two main cell types make up the nervous system: neurons and glial cells. Neurons are the heavy-hitters in the CNS—they are responsible for communicating with each other and carrying information back and forth from the nervous system to the rest of the body. It is estimated that the human brain contains around 100 billion neurons and a staggering 100 trillion connections between them. They come in many different morphologies and perform a wide range of functions. Neurons use an array of neurochemicals and ions to communicate at junctions called synapses.

The other main type of cells of the nervous system is part of a group called glial cells. They include a diverse group of cells that contribute to the function of neurons and roughly equal the number of neurons in the brain. The main types of glial cells include astrocytes, microglia, oligodendrocytes, and ependymal cells in the CNS; Schwann cells and satellite cells are found in the PNS.

Mental Health Is a Global Concern

The nervous system governs virtually every experience we have, and its disruption due to trauma, disease, genetics, or exposure to harmful chemicals can have severe impacts on health and quality of life. The mental health conditions that stem from such effects are remarkably common across the world. Increasing our understanding of neurological and neurodevelopmental disorders continues to provide potential treatments and therapeutics to many who suffer from mental health conditions. The World Health Organization (W.H.O.) and the National Institutes of Mental Health (N.I.M.H) in the U.S., among other organizations, provide valuable resources to both study these conditions and track their impact on society.

Überblick

Das Nervensystem ist eine Ansammlung von spezialisierten Zellen, die für die Aufrechterhaltung der Funktionen und inneren Umgebung eines Organismus verantwortlich sind. Es koordiniert die Interaktion eines Organismus mit der Außenwelt. Das reicht von der Kontrolle der essenziellen Funktionen wie Herzfrequenz und Atmung bis hin zur Bewegung, die notwendig ist, um Gefahren zu entgehen.

Teile des Nervensystems

Das Wirbeltier-Nervensystem ist in zwei Hauptteile gegliedert: das zentrale Nervensystem (ZNS) und das periphere Nervensystem (PNS). Das ZNS umfasst das Gehirn, das Rückenmark und die Retina. Diese ist das sensorische Gewebe des visuellen Systems. Das PNS enthält die Sinnesrezeptorzellen für alle anderen sensorischen Systeme. Dazu gehören die Berührungsrezeptoren in der Haut, sowie die Nerven, die Informationen zwischen dem ZNS und dem Rest des Körpers transportieren. Zusätzlich tragen sowohl ein Teil des ZNS als auch des PNS zum autonomen Nervensystem (auch als viszerale Motorik bekannt) bei. Das autonome Nervensystem steuert glatte Muskeln, Herzmuskeln und Drüsen, die unkontrollierte Aktionen wie die Verdauung steuern.

Das Gehirn der Wirbeltiere ist grundsätzlich in Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm unterteilt. Das Großhirn ist der größte, vordere Teil des Gehirns. Er ist in die linke und rechte Hemisphäre unterteilt. Jede Hemisphäre ist weiter in vier Lappen unterteilt: frontal, parietal, okzipital und temporal. Die äußerste Schicht des Großhirns wird als Kortex bezeichnet,. Er ist an der Verarbeitung komplexer sensorischer Informationen und der meisten kognitiven Funktionen beteiligt. Tief im Inneren des Gehirns liegen weitere kritische Komponenten. Darunter fallen der Hippocampus, der Hypothalamus, der Thalamus und die Basalganglien. Das Kleinhirn befindet sich hinter und unter dem Großhirn und ist für die Koordination der Muskelbewegungen verantwortlich. Der Hirnstamm verbindet das Gehirn mit dem Rückenmark und verfügt über wichtige Zentren für Vitalfunktionen wie Atmung und Schlucken.

Das Rückenmark liegt unterhalb des Gehirns und ist mit dem Hirnstamm verbunden. Es enthält neuronale Zellkörper und Bündel von Axonen, die das Gehirn und verschiedene Körperteile verbinden. Das Rückenmark ist nicht nur ein kritischer Informationskanal, sondern kann auch einige Funktionen ohne Input vom Gehirn ausführen. Dazu gehören die Fortbewegung und andere Reflexe. Die Nerven des ZNS leiten motorische Befehle vom ZNS zu den Muskeln und sensorische Informationen von den Rezeptorzellen zur Interpretation an das ZNS weiter. Neben der Bewegung der Skelettmuskulatur regulieren die Nerven die Aktivität der inneren Organe wie Lunge und Darm durch die sympathische und parasympathische Abteilung des autonomen Nervensystems.

Die Zellen des Nervensystems

Das Nervensystem besteht aus zwei Hauptzelltypen: Neuronen und Gliazellen. Neuronen sind die "Heavy-Hitter" im ZNS. Sie sind dafür verantwortlich, miteinander zu kommunizieren und Informationen vom Nervensystem zum Rest des Körpers hin und her zu transportieren. Man schätzt, dass das menschliche Gehirn etwa 100 Milliarden Neuronen und erstaunliche 100 Billionen Verbindungen zwischen ihnen enthält. Sie kommen in vielen verschiedenen Morphologien vor und erfüllen eine Vielzahl von Funktionen. Die Neuronen nutzen eine Reihe von Neurochemikalien und Ionen, um an Knotenpunkten, den so genannten Synapsen, miteinander zu kommunizieren.

Der andere Typ von Zellen des Nervensystems ist Teil einer Gruppe, welche Gliazellen genannt werden. Sie umfassen eine vielfältige Gruppe von Zellen, die zur Funktion von Nervenzellen beitragen und ungefähr gleich viele Neuronen im Gehirn haben. Zu den Haupttypen von Gliazellen gehören Astrozyten, Mikroglia, Oligodendrozyten und Ependymzellen im ZNS. Schwann-Zellen und Satellitenzellen findet man im PNS.

Die psychische Gesundheit als globales Anliegen

Das Nervensystem steuert praktisch jede Erfahrung, die wir machen. Seine Störung kann schwerwiegende Auswirkungen auf Gesundheit und Lebensqualität haben. Gründe können Traumas, Krankheiten, Fehler in der Genetik oder der Exposition gegenüber schädlichen Chemikalien sein. Die psychischen Gesundheitszustände, die auf solche Auswirkungen zurückzuführen sind, kommen auf der ganzen Welt bemerkenswert häufig vor. Die Verbesserung unseres Verständnisses von neurologischen und neurologischen Entwicklungsstörungen bietet vielen Menschen, die an psychischen Erkrankungen leiden, weiterhin potenzielle Behandlungen und Therapeutika. Die Weltgesundheitsorganisation (W.H.O.) und die National Institutes of Mental Health (N.I.M.H.) in den USA stellen neben anderen Organisationen wertvolle Ressourcen zur Verfügung, um sowohl diese Erkrankungen zu untersuchen als auch ihre Auswirkungen auf die Gesellschaft zu verfolgen.


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter