Wie kommt es eigentlich, dass ein einziger gedanklicher Befehl an die Muskeln in unserem Arm ausreicht, um ihn zu heben? Wie können wir bewusst wahrnehmen, ob es heute warm oder kalt draußen ist? Ohne das somatische Nervensystem ginge nichts davon: Unsere Arme würden tun, was sie wollen und das Wetter wäre uns gar nicht mehr so wichtig.
Das somatische Nervensystem, auch animalisches oder willkürliches Nervensystem genannt, ist verantwortlich für die bewusste Wahrnehmung von Sinneseindrücken sowie die Steuerung der Muskeln, die wir bewusst steuern können.
Damit steht das somatische Nervensystem dem vegetativen Nervensystem gegenüber, das für automatische Vorgänge zuständig ist, die nicht bewusst gesteuert werden können.
Lass Dich durch den Begriff willkürliches Nervensystem nicht in die Irre führen. Zwar verwenden wir den Begriff Willkür, für Ereignisse, die wir nicht beeinflussen können, beim willkürlichen Nervensystem ist es aber genau das Gegenteil der Fall. Das willkürliche Nervensystem dient der bewussten Steuerung.
Somatisches Nervensystem – Einordnung
Die Gliederung des Nervensystems kann ziemlich verwirrend wirken. Für etwas mehr Durchblick sorgt es, zu verstehen, nach welchen Kriterien man die Teile des Nervensystems einteilt.
Grundsätzlich kann das Nervensystem nach funktionellen sowie anatomischen Gesichtspunkten gegliedert werden. Anatomisch, also rein abhängig von der Lokalisation der Nervenstrukturen im Körper, unterscheidet man in:
Ebenso erfolgt eine funktionelle Einteilung des Nervensystems in:
- Somatisches Nervensystem (SNS)
- Vegetatives Nervensystem (VNS): besteht aus Parasympathikus, Sympathikus und enterischem Nervensystem
Das funktionelle Gegenstück zum somatischen Nervensystem ist also das vegetative Nervensystem. Es ist entsprechend nicht willkürlich steuerbar.
Das vegetative Nervensystem wird auch autonomes Nervensystem oder kurz Vegetativum genannt. Es ist für sämtliche Abläufe zuständig, die weder bewusst steuerbar noch wahrnehmbar sind. Das Vegetativum nimmt so z. B. Einfluss auf Atmung, Herzschlag, Blutdruck und Schweißdrüsen, ohne dass dies unserer Kontrolle unterliegt.
Ein Teil des vegetativen Nervensystems ist das enterische Nervensystem. Es handelt sich dabei um ein Netz aus Nervenzellen im Magen-Darm-Trakt, das zuständig für verschiedene Verdauungsprozesse ist. Da es teilweise fast komplett autonom, nur unter Beeinflussung von Sympathikus und Parasympathikus, nennt man es umgangssprachlich auch “Bauchgehirn”.
Das somatische Nervensystem kann sich über peripheres und zentrales Nervensystem erstrecken, die funktionelle Zuordnung ist unabhängig von der Lokalisation.
Die Einteilung des Nervensystems ist zwar wichtig, dennoch solltest Du die Trennung nicht zu genau verstehen. Alle Teile des Nervensystems beeinflussen einander, kommunizieren und sind voneinander abhängig.
Somatisches Nervensystem – Aufbau und Aufgaben
Wie bei vielen Strukturen des Körpers ist der Aufbau des somatischen Nervensystems sehr eng mit seiner Funktion verknüpft, sodass in diesem Fall beides zusammen betrachtet werden sollte.
An dieser Stelle ist es sicherlich spannend, den Aufbau von peripherem und zentralem Nervensystem zu wiederholen. Schau doch in den Artikeln zum Thema vorbei!
Funktionell hat das somatische Nervensystem zwei Komponenten: Wahrnehmung (Sinneseindrücke) und Steuerung (Muskulatur). Entsprechend diesen Komponenten lassen sich auch die Nervenfasern in zwei Kategorien einteilen: Afferente und efferente Nerven. Die Unterscheidung erfolgt anhand der Leitungsrichtung der Signale bezogen auf das ZNS.
Bevor es um die Details geht, hilft Dir vielleicht ein Beispiel, Dir die Funktionen des somatischen Nervensystems vorzustellen:
Stell Dir vor, Du gehst raus und merkst, dass es kalt ist. Afferente Fasern leiten diesen sensorischen Kältereiz an das Gehirn weiter. Dort wird er verarbeitet und Du entscheidest, eine Jacke anzuziehen. Über efferente Fasern wird ein Befehl an die Muskeln in Deinem Arm gesendet, um die Jacke vom Haken zu nehmen.
Afferente Neurone
Als afferente Neurone beschreibt man die Nervenzellen, die Aktionspotenziale aus verschiedenen Stellen des Körpers (z. B. Haut) über das Rückenmark zum Gehirn leiten, wo sie verarbeitet werden.
Das afferente System übersetzt Reize aus der Umgebung in elektrische Signale. Die Wahrnehmung wird also von afferenten Neuronen übernommen. Trotzdem ist auch Wahrnehmung nicht gleich Wahrnehmung. Bei der Aufnahme von Reizen lässt sich die Sensorik von der Sensibilität abgrenzen.
Ein Merkspruch, um sich die Leitungsrichtung der afferenten Fasern einzuprägen, lautet "Der Affe rennt zum Baum". Die Baumkrone kannst Du Dir als Gehirn vorstellen, auf das der Affe zusteuert.
Sensibilität
Mithilfe des sensiblen Systems können äußere Reize über die Haut wahrgenommen werden (mechanische Reize, Schmerz, Temperatur). Außerdem geben sogenannte Propriozeptoren in Muskeln und Sehnen Rückmeldung über die Stellung des Körpers im Raum, Details zu ablaufenden Bewegungen und investierter Kraft.
Propriozeption ist die Eigenwahrnehmung des Körpers. Manchmal wird sie auch als Tiefensensibilität bezeichnet, um sie von der Oberflächensensibilität über die Haut abzugrenzen. Propriozeption ist notwendig, um das Ausmaß von Bewegungen kontrollieren und sich besser koordinieren zu können. Ein Beispiel für propriozeptive Rezeptoren sind Muskelspindeln.
Die von der Haut vermittelte Oberflächensensibilität lässt sich weiter in zwei Gruppen von Qualitäten gliedern. Diese Unterscheidung ist im Wesentlichen für den Verlauf der afferenten Fasern im Rückenmark relevant.
Epikritische Sensibilität: Berührungen, Vibrationsempfinden, leichter Druck, Propriozeption, getrennte Wahrnehmung von zwei Druckpunkten auf der Haut (genaue Lokalisation der Reize ist möglich)
Protopathische Sensibilität: Schmerz, Temperatur, grober Druck (Lokalisation ist nur schwer möglich)
Die Weiterleitung von genau lokalisierbaren Wahrnehmungen (also epikritischer Sensibilität wie Berührung oder Vibration) und nicht genau lokalisierbaren Wahrnehmungen (also protopathische Sensibilität wie Temperatur) geschieht über unterschiedliche Nervenbahnen in der weißen Substanz des Rückenmarks.
Die Unterscheidung von protopathisch und epikritisch ist sehr nützlich, weil die verschiedenen Qualitäten andere Bahnsysteme nutzen, um zum Gehirn zu gelangen. Man kann sie sich die Zuordnung zu den jeweiligen Gruppen merken, indem man sich fragt, welche Reize im Zweifel zum Überleben am wichtigsten wären, um vor Gefahren zu warnen: Es ergeben sich die Qualitäten der protopathischen Sensibilität.
Die beiden Begriffe werden in der Literatur allerdings manchmal unterschiedlich definiert, weshalb man bei der Benutzung vorsichtig sein sollte.
Um Dir die Funktion des Rückenmarks besser vorstellen zu können, hilft Dir vielleicht folgendes gedankliche Bild:
Das Rückenmark kannst Du Dir in etwa so vorstellen wie eine große Autobahn mit regelmäßigen Abfahrten und Auffahrten (jeweils symmetrisch zu beiden Seiten der Wirbelsäule an den einzelnen Rückenmarkssegmenten). Die auf- und absteigenden Nervenbahnen sind wie Spuren, auf denen Fahrzeuge mit bestimmter Funktion in eine definierte Richtung fahren (entsprechen den Bahnen für verschiedene sensible Qualitäten, sowie davon abgrenzbare motorische Bahnen).
Auf dem Weg ins Gehirn werden die Neurone mehrfach umgeschaltet. Das heißt, es liegen Synapsen vor, über die Erregung mithilfe von Neurotransmittern von einem vorgeschalteten Neuron auf ein nachgeschaltetes Neuron übertragen werden. Außerdem wichtig ist die Kreuzung der sensiblen Bahnen auf die Gegenseite, die für die epikritische Sensibilität jedoch erst im Hirnstamm erfolgt.
Zentrale Eingangsstelle für somatosensible Informationen im Gehirn ist der passend benannte primär somatosensible Kortex, ein funktionell und anatomisch abgrenzbarer Bereich der Großhirnrinde.
Neben der Umschaltung auf eine Kette nachgeschalteter Neurone findet auch eine Kreuzung der Bahnen statt. Allgemein gibt es kaum Bahnsysteme, die nicht in ihrem Verlauf auf die Gegenseite kreuzen. Dies gilt also nicht nur für afferente Nerven.
Die Kreuzung erklärt, warum manche Ausfallerscheinungen auf der gegenüberliegenden Seite des geschädigten Hirnareals auftreten. Genauso können protopathische und epikritische Sensibilität unabhängig voneinander ausfallen.
Weitere Bahnen übermitteln Informationen von Propriozeptoren ans Kleinhirn, das unter anderem für Koordination verantwortlich ist.
Sensorik
Was passiert mit den anderen Sinneseindrücken wie Sehen, Hören, Riechen, Schmecken oder auch der Gleichgewichtssinn? Die Informationen der dazugehörigen Sinnesorgane müssen aufgrund ihrer Lage nicht erst über das Rückenmark ins Gehirn aufsteigen.
Trotz des kurzen Weges bestehen auch Sehbahn, Hörbahn, Riechbahn, Gleichgewichtsbahn und Geschmacksbahnen aus einer Reihe hintereinander geschalteter Neurone. Ihr finales Ziel sind verschiedene spezialisierte Areale der Hirnrinde. Das für den Sehsinn zuständige Areal befindet sich beispielsweise im Bereich des Hinterkopfes (Okzipitalpol).
Die zuständigen Nerven bezeichnet man als Hirnnerven.
Hirnnerven entspringen nicht dem Rückenmark, sondern gehen direkt aus dem Gehirn hervor. Auch Hirnnerven können sowohl afferent als auch efferente Fasern mit verschiedenen Faserqualitäten (z. B. sensibel, sensorisch, motorisch) beinhalten.
Bewusstsein und Thalamus
Ein essenzieller Teil geläufiger Definitionen des somatischen Nervensystems ist das Bewusstwerden von Sinneseindrücken. Die für dieses Kriterium entscheidende Schaltstelle im Gehirn ist der Thalamus.
Der Thalamus, der auch “Tor zum Bewusstsein” genannt wird, ist die zentrale Umschaltstelle für beinahe alle sensorischen und sensiblen Eindrücke auf ihrem Weg zur Hirnrinde. Er befindet sich beidseits im Mittelhirn und besteht aus vielen Kerngebieten, von denen sich viele den Gehirnarealen zuordnen lassen, an die sie Informationen weiterleiten.
Fast alle aufsteigenden sensiblen Bahnen des somatischen Nervensystems werden im Thalamus auf ein nächstes Neuron umgeschaltet. Eine Ausnahme stellt die Riechbahn dar, die nicht den Thalamus passiert.
Schon das Beispiel der Riechbahn macht deutlich, dass man zwischen bewusster und unbewusster Wahrnehmung nicht immer eindeutig trennen kann. Gerüche werden uns zwar bewusst, dennoch gibt es beispielsweise einige Geruchsreize, die sich vollkommen unbewusst auf unser Sozialverhalten auswirken.
Genauso können sämtliche Reize ohne unser bewusstes Zutun das vegetative Nervensystem aktivieren. So kann z. B. eine Anpassung der Kreislauffunktionen an veränderte Umgebungstemperaturen oder an Schmerzen vorgenommen werden.
Efferente Neurone
Efferenten Neurone verlassen das zentrale Nervensystem und leiten Signale in andere Gebiete des Körpers weiter.
Von den efferenten Nervenzellen des somatischen Nervensystems wird die Willkürmotorik gesteuert. Für die Ansteuerung der Muskulatur sind also efferente Neurone zuständig. Für die Durchführung der Bewegungen ist in diesem Fall die Skelettmuskulatur zuständig.
Skelettmuskulatur lässt sich, wie der Herzmuskel, der quergestreiften Muskulatur zuordnen, ist aber im Gegensatz zu diesem willkürlich ansteuerbar. Wie der Name schon sagt, sind sie meistens mithilfe von Sehnen direkt mit dem Skelett, also Knochen, verbunden. Auch die Muskulatur von Gesicht und Zunge gehören zur Skelettmuskulatur.
Die motorische Nervenbahn, die Pyramidenbahn genannt wird, führt vom Motorkortex (primär motorischer Kortex), dem dafür spezialisierten Gehirnareal, über das Rückenmark zu den Muskelzellen. Die involvierten Nervenzellen bezeichnet man passenderweise als Motoneurone.
Wie auch bei den sensorischen und sensiblen Nervenfasern geschieht dies nicht ohne eine Umschaltung. Das erste Motoneuron überträgt sein Signal im Vorderhorn des Rückenmarks auf das zweite Motoneuron (α-Motoneuron). Von dort aus gelangt ein Aktionspotenzial zum ausgewählten Muskel.
Der Name Pyramidenbahn kommt übrigens von einer Struktur im Hirnstamm, die von den absteigenden motorischen Bahnen gebildet wird. Ihr Querschnitt ist dreieckig und erinnert so an eine Pyramide. Mit den ägyptischen Pyramiden in Kairo hat das motorische System also nicht so viel zu tun.
Das Ziel des Aktionspotenzials ist die motorische Endplatte, eine Synapse zwischen Motoneuron und Muskelzelle. Ein α-Motoneuron kann über Verzweigungen mehrere Muskelfasern ansteuern, die zusammen eine motorische Einheit bilden. Je kleiner die motorischen Einheiten in einem Bereich des Körpers, desto feiner können Bewegungen dort gesteuert werden.
Der zur Erregung des Muskels genutzte Neurotransmitter ist Acetylcholin. An der motorischen Endplatte bindet er an nikotinerge Acetylcholinrezeptoren. Dabei handelt es sich um ionotrope Rezeptoren.
Nach Bindung von Acetylcholin können also Ionen in die Zelle strömen, sodass sich ein exzitatorisches Endplattenpotenzial ausbilden kann, das schließlich die Muskelkontraktion einleitet.
Ein exzitatorisches Endplattenpotenzial entsteht durch die von den einströmenden Kationen ausgelöste Depolarisation (Verringerung des Ladungsunterschieds zwischen den zwei Seiten der Zellmembran). Wie auch in normalen Nervenzellen öffnen bei einer erreichten Schwelle zusätzlich Natriumkanäle und es kann ein Aktionspotenzial generiert werden. Dieses breitet sich aus und ermöglicht die Kontraktion.
Die Muskeln des Gesichts werden nicht über die Pyramidenbahn innerviert. Auch hier spielen wieder die bereits erwähnten Hirnnerven eine Rolle. Die Umschaltung findet in ihrem Fall nicht im Rückenmark, sondern in motorischen Hirnnervenkernen statt, von denen die Fasern anschließend aber genauso zu den Muskeln ziehen.
Vergleich somatisches und vegetatives Nervensystem
Du hast wahrscheinlich schon bemerkt, dass somatisches und vegetatives Nervensystem eng verbunden sind. Es ist nicht möglich, eine ganz klare Trennlinie zwischen den beiden Systemen zu ziehen, dennoch sollen hier noch einmal einige Kernunterschiede herausgestellt werden:
| Somatisches Nervensystem | Vegetatives Nervensystem |
| Aufgabenbereich | afferent: bewusste Wahrnehmung von Reizenefferent: Steuerung WillkürmuskulaturAbläufe willkürlich/bewusst | afferent: unbewusste Verarbeitung von Informationen aus dem Körperinnerenefferent: Steuerung glatter Muskulatur (z. B. in Gefäßwänden), Regulation von Vitalfunktionen (z. B. Herzschlag, Atmung, Stoffwechsel)Abläufe automatisch |
| Efferent innervierte Muskulatur | Skelettmuskulatur | glatte Muskulatur, Einfluss auch auf Herzmuskel |
| Wichtige Transmitter | Acetylcholin | Noradrenalin, Acetylcholin |
Mehr zum Vegetativen Nervensystem findest Du im Artikel dazu!
Somatisches Nervensystem – Das Wichtigste
- Das somatische Nervensystem ist verantwortlich für die bewusste Wahrnehmung von Sinneseindrücken sowie die Steuerung der Willkürmuskulatur.
- Das somatische Nervensystem erstreckt sich anatomisch über zentrales und peripheres Nervensystem.
- Afferente Bahnen leiten Informationen über Sinneseindrücke ins zentrale Nervensystem.
- Das "Tor zum Bewusstsein" im Gehirn ist der Thalamus, die meisten afferenten Neurone des somatischen Nervensystems werden dort verschaltet.
- Efferente Bahnen des somatischen Nervensystems sind die Motoneurone, über die die Skelettmuskulatur angesteuert wird.
- Das somatische Nervensystem dem vegetativen Nervensystem gegenüber, das automatische Vorgänge reguliert. Trotzdem sind sie funktionell miteinander verknüpft.
Nachweise
- viamedici.thieme.de: Sensibles System (30.07.22)
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