Nervensystem Gliederung des Nervensystems der Wirbeltiere

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1 Nervensystem Gliederung des Nervensystems der Wirbeltiere Aufgaben Welche Aufgaben erfüllt das Nervensystem? - Welche Vorgänge laufen bei einer Reaktion ab? - Was ist das Ziel der Regulation? - Was ist ein Regelkreis? Das Nervensystem (NS) erfüllt in enger Zusammenarbeit mit den Sinnesorganen und dem Hormonsystem folgende Aufgaben: 1

2 Reaktionen und Aktionen Der Mensch muss auf die Umwelt reagieren, um seinen Körper zu versorgen und zu schützen. Die Flucht vor dem Fressfeind oder der rettende Sprung auf den Gehsteig, aber auch weniger augenfällige Reaktionen wie das Schwitzen bei grosser Hitze oder das Schliessen der Pupille bei starkem Lichteinfall bewahren den Körper vor Schäden. Reaktionen sorgen auch dafür, dass die Zusammensetzung des Körpers und die Bedingungen im Inneren auch bei wechselnden Aussenbedingungen - bestimmten «Sollwerten» entsprechen. Ablauf einer Reaktion Eine Reaktion umfasst 3 Schritte: Sinnesorgane und Sinneszellen empfangen Informationen über die Umwelt oder die Innenwelt. Sie antworten auf bestimmte Reize mit der Bildung nervöser Erregungen. Das Nervensystem leitet die nervösen Erregungen in sensorischen Neuronen meist zum Gehirn, welches die Informationen verarbeitet. Es plant die Reaktion und sendet die entsprechenden Befehle über die motorischen Neuronen an die ausführenden Organe. Die Erfolgsorgane führen die Befehle aus. Einfach oder komplex Die einfachsten Reaktionen sind Reflexe, bei denen ein einziges Organ, z. B. ein Muskel, auf einen einfachen Reiz wie einen Lichtblitz reagiert. Bei Reflexen wird die Erregung vom sensorischen Neuron direkt auf das motorische Neuron übertragen. Aktionen Komplexere Reaktionen beruhen auf der Zusammenarbeit mehrerer Organe und sind das Resultat einer Planung, bei der Erregungen aus mehreren Sinnesorganen im Gehirn analysiert und verarbeitet werden. Nicht jede Aktivität ist eine Reaktion. Das Nervensystem kann auch ohne Reize von aussen aktiv werden und Aktionen auslösen, indem es Erregungen aufgrund von Erinnerungen Assoziationen und durch Nachdenken selbst bildet. 2

3 Regulation Technischer Regelkreis Das Nervensystem koordiniert in Zusammenarbeit mit dem Hormonsystem die Arbeit aller Organe und regelt die Körperfunktionen so, dass die Bedingungen im Inneren und die Zusammensetzung des Körpers den Vorgaben entsprechen. Durch die Regulation wird der Wert einer Regelgrösse (z. B. die Körpertemperatur) auf den vorgegebenen Sollwert eingestellt. Das setzt voraus, dass das Regelzentrum des Nervensystems von den Sinnesorganen laufend Informationen über den aktuellen Wert (Istwert) der Regelgrösse erhält und mit dem vorgegebenen Wert (Sollwert) vergleicht. Weicht der Istwert vom Sollwert massgeblich ab, gibt das Regelzentrum Befehle für die nötige Änderung an das zuständige Organ. Durch die kontinuierliche Messung des Istwertes erhält die Zentrale Rückmeldung über den veränderten Wert der Regelgrösse. Man spricht darum von einem Regelkreis. Beispiel Wir betrachten als Beispiel die Regulation der Pupilllenweite. Wenn Sie vor einem hell beleuchteten Spiegel die Augen für kurze Zeit schliessen und dann wieder öffnen, sehen Sie, wie sich die Pupillen rasch verengen. Die Pupille ist die Öffnung, durch die das Licht ins Auge gelangt. Ihr Durchmesser ist die Stellgrösse, die so «verstellt» wird, dass die Regelgrösse, d. h. hier die Helligkeit auf der Netzhaut, optimal ist. Der Istwert der Regelgrösse wird von lichtempfindlichen Zellen in der Netzhaut gemessen, an das zuständige Regelzentrum im Hirn gemeldet und mit dem Sollwert verglichen. Weicht der Istwert vom Sollwert massgeblich ab, gibt das Regelzentrum Befehle zur Veränderung der Pupillenweite an die Irismuskeln. Wenn Sie die Augen vor dem hellen Spiegel öffnen, gelangt zu viel Licht ins Auge: Der Istwert der Regelgrösse ist zu hoch. Auf Befehl des Regelzentrums verengen sich die Pupillen und die Fühler in der Netzhaut melden die Veränderung. Weil die Pupillen bei der ersten Reaktion meist etwas zu stark geschlossen werden, ist der Istwert danach zu tief und die Pupillen werden wieder etwas geöffnet etc. 3

4 Wahrnehmung Im Gehirn Wahrnehmungen wie Sehen, Hören, Riechen etc. sind Leistungen des Gehirns. Augen und Ohren nehmen Reize auf und bilden nervöse Erregungen, aber erst deren Auswertung im Gehirn führt zur Wahrnehmung. Was wir «Sehen» nennen, ist eine Leistung des Gehirns, die darauf beruht, dass die von den Augen gelieferten Erregungen mithilfe von Informationen aus dem visuellen Gedächtnis interpretiert werden. Wir lernen erst nach der Geburt, wie die Meldungen der Augen zu verstehen sind, und speichern diese Informationen im visuellen Gedächtnis. Spezifische Areale Obwohl sich die nervösen Erregungen, die verschiedene Sinnesorgane dem ZNS liefern, grundsätzlich nicht unterscheiden, lösen sie ganz verschiedene Wahrnehmungen aus. Das liegt daran, dass die Erregungen von jedem Sinnesorgan in ein bestimmtes Areal des Gehirns geleitet und dort mithilfe abgespeicherter Informationen «interpretiert» werden. 4

5 Selektion Weil das Nervensystem von der Datenmenge, die alle Sinnesorgane zusammen liefern, nur einen kleinen Teil verarbeiten kann, muss es die eingehenden Meldungen selektionieren. Wir nehmen nicht unsere ganze Umwelt wahr, sondern nur die Dinge, auf die wir bewusst oder unbewusst achten. Gedächtnis Lernen beruht auf Vorgängen im Gehirn, durch die sich unser Wissen und/oder unser Verhalten verändert. Das Gelernte wird im Gedächtnis gespeichert und bei Bedarf wieder abgerufen. Neben dem Wissen, das wir wiedergeben oder für Denkprozesse benutzen können, sind im Gedächtnis auch verschiedene Arten von Erinnerungen und Informationen zur Steuerung von Bewegungsabläufen, vom Radfahren bis zum Klavierspielen, gespeichert. Lernen ist ein umkehrbarer Vorgang: Gelerntes, das wir nie oder selten brauchen, wird immer schlechter abrufbar und geht schliesslich verloren. Das ist - auch wenn wir es oft genug bedauern - sinnvoll, weil die Kapazität des Speichers begrenzt ist. Der Inhalt des Gedächtnisses und die Fähigkeit zur Bildung immer neuer Assoziationen sind die Grundlage des Denkens und der besonderen geistigen Fähigkeiten des Menschen. Denken, Erfinden, Kreieren Das Gehirn ermöglicht dem Menschen das Denken, das ihn von anderen Lebewesen unterscheidet und das der menschlichen Kultur zugrunde liegt. Es befähigt ihn, Zusammenhänge zu erkennen und zu verstehen, komplexe Dinge zu planen, Neues zu erfinden und über sich selbst nachzudenken. Auch kreative und handwerkliche Fähigkeiten verdanken wir zu einem wesentlichen Teil den Leistungen unseres Gehirns. So verschieden die Talente eines Chirurgen, einer Dolmetscherin, eines Musikers und einer Designerin auch sind, sie beruhen alle auf den Leistungen des menschlichen Gehirns. Fühlen Töne, Bilder, Gerüche und Berührungen lösen auch Gefühle aus. Die sensorischen Meldungen der Sinnesorgane verursachen im Gehirn neben Wahrnehmungen auch 5

6 Empfindungen. Selbst Meldungen, die nicht bewusst wahrgenommen werden, können das Befinden und die Gefühlslage beeinflussen. Auch Denken ist mit Gefühlen verknüpft. Denken und Fühlen sind Leistungen des Gehirns und beeinflussen einander gegenseitig. Auch was wir «aus dem Bauch heraus» entscheiden und was uns «auf dem Magen» liegt, spielt sich primär im Gehirn ab. Träume und Erinnerungen machen deutlich, dass auch die Informationen im Gedächtnis mit Gefühlen assoziiert sind. 6