Das vegetative Nervensystem ist das System der meist motorischen Neuronen, das Drüsen, glatte Muskeln (innere Organe) und das Herz mit Information versorgt. Manchmal spricht man auch von autonomem Nervensystem, weil es teilweise ohne die höheren Zentren der Großhirnrinde arbeitet und weil es ohne willentliche Steuerung funktioniert.
Es ist z. B. verantwortlich für:
- Blutkreislauf,
- Herztätigkeit und Atmungsfrequenz,
- Blutdruck und Körpertemperatur
- Kontrolle der Magensaftsekretion.
Es arbeitet mit dem Hormonsystem zusammen und wird durch den Hypothalamus und den Hirnstamm, hier vor allem die Medulla oblongata und Teilen der Pons kontrolliert.
Die Steuerzentrale Hypothalamus
Dem Hypothaamus kommt eine wesentliche Funktion für die Aufrechterhaltung des inneren Milieus zu. Er gehört zum Zwischenhirn und liegt unterhalb des Thalamus in enger Nachbarschaft zum 3. Ventrikel. Zellen des Hypothalamus können somit Zustand von Blut und Liquor messen (Temperatur, Salzgehalt, Hormonkonzentrationen) und über Verschaltungen sowohl auf das untergeordnete vegetative Nervensystem als auch auf die Ausschüttung verschiedener Hormone Einfluß nehmen.Besondere Bedeutung hat das Zusammenspiel von Hypothalamus und Hirnanhangsdrüse (Hypophyse). Einerseits über die Ausschüttung verschiedener chemischer Substanzen ins Blut, andererseits über direkte Nervenverbindungen bestehen viele Regelmechanismen zwischen beiden Organen, welche einen Großteil der hormonellen Vorgänge des Körpers steuern.
Außerdem kann der Hypothalamus unter anderem über die Formatio reticularis eine übergeordnete Steuerung z.B. von Herz-Kreislauffunktionen oberhalb der Zentren in der Medulla oblongata ausüben. Bestimmte Zonen des Hypothalamus steuern auch komplexe Verhaltensweisen des Individuums (Abwehr-, Fluchtverhalten, Nahrungs- und Flüssigkeitsaufnahme, Thermoregulation), wobei sich die Zentren anatomisch nur ungenau abgrenzen lassen.
Enge Verbindungen zum Hypothalamus besitzt das Limbische System. Hier werden äußere und innere Einflüsse integriert und emotional gefärbt. Außerdem spielen die beteiligten Strukturen eine Rolle bei der Bildung des Gedächtnisses.
Das vegetative Nervensystem besteht aus 2 Bereichen, die antagonistisch wirken:
dem parasympathischen und sympathischen Teil (= Parasympathicus und Sympathicus).
Insgesamt verlaufen alle sympathischen Fasern über den Grenzstrang (Truncus sympathicus), eine Ganglienkette links und rechts des Rückenmarks.
Die parasympathischen Bahnen verlaufen über den 3., 7., 9.,10. Gehirnnerv (Nervus vagus) und einige am Kreuzbein austretende Nerven. Der Nervus vagus führt zu allen Organen im Brust-und Bauchraum. (siehe Übersicht links)
Mit P = Parasympathicus sind die parasympathischen Nerven markiert, mit S = Sympathicus sind die Bereiche des Sympathicus über den Grenzstrang gekennzeichnet.
Das bedeutet, daß die (meisten) inneren Organe immer durch 2 motorische Nerven, die sympathischen und parasympathischen Neuronen gesteuert werden.
Dabei wirken beide antagonistisch, z. B. erhöht die sympatische Faser den Herzschlag, während die parasympathische Bahn den Herzschlag erniedrigt.
Die autonome Steuerung der Organe verläuft über 2 Neurone: ein prä- und ein postganglionäres Neuron.
Die Zellkörper der präganglionären Neuronen befinden sich im ZNS, deren Axone sind markhaltig.
Im weiteren Verlauf wird eine Synapse außerhalb
des ZNS in einem peripheren Ganglion gebildet. Hier sind Abzweigungen
und Interneurone möglich.
Das Neuron nach der Synapse wird postganglionär
genannt, dessen Axon ist marklos und verläuft in das Endorgan.
Ein Ganglion ist eine Ansammlung neuronaler Zellkörper außerhalb des ZNS.
Typischerweise sind die sympathischen präganglionären Fasern kurz und die Synapsen liegen in den Grenzstrangganglien. Die postganglionären Fasern bis zum Zielorgan sind lang.
Die parasympathischen präganglionären Fasern sind lang und besitzen wie oben angeführt Synapsen in Ganglien in der Nähe des Endorgans.
Dies gilt jedoch nicht für alle Organe.
- Schweißdrüsen und die meisten vascularen glatten Muskeln werden nur sympathisch innerviert.
- Der Ciliarmuskel des Auges wird nur parasympathisch innerviert.
- Die glatten Muskeln der Bronchien werden nur parasympathisch versorgt, sie sind jedoch für Adrenalin als Neurotransmitter höchst empfindlich
- Inden Speicheldrüsen produzieren Parasympathicus und Sympathicus eher gleiche Effekte.
Im allgemeinen wird das sympathische System bei Stress aktiviert, um die "fight or flight" Reaktion hervorzurufen, die den Organismus in Leistungsbereitschaft zu versetzen. Stellen Sie sich vor, sie stehen im Halbdunkel direkt vor einem Dobermann. Ihre Haare sträuben sich, die Pupillen erweitern sich, Ihr Gesicht verfärbt sich schlagartig weiß, sie beginnen zu schwitzen, Herzschlag und Atemfrequenz erhöhen sich usw.
Das parasympathtische System produziert den "feed or breed" -Effekt. Stellen Sie sich vor, Sie sitzen an einem warmen Sonntagnachmittag nach einem feinen Mittagessen am Swimmingpool und müssen nicht an kommende Klassenarbeiten denken.
Das sympathische Nervensystem (SNS)
Die Zellkörper der präganglionären Neurone des SNS sitzen im lateralen grauen Horn in den T1-L2 Segmenten des Rückenmarks. Die Abbildung unten zeigt die 3 Hauptwege, über die die sympathischen Fasern das Zielorgan innervieren.
1. Da es vom Rückenmark keine Abzweigung im Halsbereich für Kopf und Hals gibt, entspringen die sympathischen Nerven zu den Zielorganen in diesen Bereichen im Brustabschnitt.
Präganglionäre Fasern aus den oberen thorakalen Abschnitten verlaufen über die vordere Wurzel und weißen Rami communicantes zu den Grenzstrangganglien. Hier verzeigen sie aufwärts und bilden im cervikalen sympathischen Ganglion mit den postganglionären Neuronen Synapsen.
Postganglioniäre Fasern aus den Hals- und oberen 4-5 thoracalen sympathetischen Ganglien bilden die Herzabzweigung, die zu Herz- und Lunge führt.
2. Im Brustbereich findet man nahezu den umgekehrten Verlauf.
3. Einige präganglionäre Fasern aus den T5-L2 Segmenten verlaufen ohne Synapse durch das Grenzstrangganglion. Sie bilden die thorakalen und lumbalen splanchialen Nerven die im prävertebralen Ganglion Synapsen bilden. Die postganglionären Fasern verlaufen dann zu Leber und Pankreas.
Parasympathisches Nervensystem (PNS)
Wie schon gesagt, faßt man die Gehirnnerven 3, 7, 9, und 10 sowie einige, die an den Sacralsegmenten 2,3,4, und 5 austreten als parasympatische Nerven zusammen. Dabei hat der Nervus vagus (X) die größte Bedeutung, da er viele Organe im Brust- und Abdominalbereich innerviert.Die Nerven des PNS haben lange präganglionäre Neuronen und ein sehr kurzes postganglionäres Neuron. IIm Allgemeinen sitzt das Ganglion auf der Oberfläche des Endorgans. Die ganglionäre Synapse benutzt Acetylcholin (ACh) als Neurotransmitter. Die Rezeptoren im Ganglion sind in beiden Systemen (SNS und PNS) sehr ähnlich und reagieren ebenfalls ziemlich gleich auf Drogen und Medikamente. Die postganglionäre Synapse im PNS setzt ebenfalls ACh frei, jedoch ist der postsynaptische Rezeptor sehr unterschiedlich vom Rezeptor im Ganglion
Neurotransmitter im vegetativen Nervensystem
SNS: ACh im präganglionären Neuron, Noradrenalin oder Adrenalin im postganglionären Axon.
PNS: ACh ist der Neurotransmitter der ganglionären Synapse und der Endorgan-Synapse des PNS.
Man nennt die Neuronen die ACh produzieren cholinerge Neuronen, die die Katecholamine (Adrenalin und Noradrenalin) produzieren adrenerge Neuronen. (Von der Nebenniere ausgeschüttet wirkt Adrenalin als Hormon) In ganglionären Synapsen werden nikotinische Acetylcholin- Rezeptoren verwendet. (Abb. 185 Acetylcholin)
In den postganglionären Endorgan-Synapsen des parasympathischen Nervensystems und sympathischen Endorgan-Synapsen der Schweißdrüsen, in einigen Blutgefäßen der Muskeln und Haut findet man muskarinische ACh-Rezeptoren. Diese können durch Atropin geblockt werden.
Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, mit Hilfe verschiedener Medikamente gezielt den Sympathicus oder den Parasympathicus zu hemmen oder zu verstärken.
Hier einige Medikamente:
Tubocurarin (Curare, d-tubocurarin) ist ein natürlich vorkommendes Medikament, das als Muskelrelaxans eingesetzt wird und intravenös gegeben nach ca. 3 Minuten ca. 30 Minuten lang wirkt. Es blockt die ACh-Wirkung.
Gallamin (Flaxedil) ist ein synthetisches Muskelrelaxans, was 1-2 Minuten nach Injektion wirkt und 20-30 Minuten anhält. Gallamin erhöht den Herzschlag, gewöhnlich 20-30 Schläge/Minute aufgrund Hemmung des Nervus vagus, der zum Herz führt.
Die Rezeptoren an adrenergen Synapsen (postganglionär, Sympathicus) werden in Alpha und Beta eingeteilt. Über Alpha-Rezeptoren werden Organe in der Regel angeregt, z.B. die glatten Muskeln der Blutgefäße (Blutdruckregulation). (Abb. 186 Adrenalin, excitatorisch bei Alpha)
Man unterscheidet Alpha1- und Alpha 2-Rezeptoren: Alpha1-Receptoren können mit Medikamenten wie Prazosin blockiert werden, Alpha 2-Rezeptoren durch Yohimbin.
Über Beta-Rezeptoren werden Organe in der Regel entspannt ( Ausnahme: Herz), z. B. Erweiterung der Blutgefäße. (inhibitorisch über Beta) Eine Erweiterung der Bronchien und Blutgefäße kann hierdurch erreicht werden. Auch hier werden Beta1- und Beta 2-Rezeptoren unterschieden.
Zur Hemmung der sympathischer Fasern verwendet man Beta-Adrenorezeptor-Antagonisten
sogenannte Beta-Blocker. Dies
sind kompetitive Inhibitoren, die mit den Katecholaminen an den postganglionären
Rezeptoren konkurrieren. Entsprechend den Rezeptoren werden bei Beta-Blockern
zwei Untergruppen für Beta1 und Beta 2 unterschieden. Beta1- Blocker
wirken hauptsächlich am Herz, Beta 2-Blocker wirken an den Rezeptoren
in der Lunge. Die meisten Beta-Blocker sind unspezifisch.
In der Tabelle Abb. 188 sind einige Beta-Blocker
aufgeführt. Einer der bekanntesten ist Propranolol
(Abb. 188).
Ein anderes Medikament ist Atenolol, das z. B. am Herz wirkt, was zu einer Verminderung der Kontraktion des Herzmuskels führt. Dadurch wird weniger Sauerstoff verbraucht und weniger Blut durch den Körper gepumpt. Mit Atenolol kann somit Bluthochdruck behandelt werden, da ebenfalls der Durchmesser der Blutgefäße erhöht wird.
Beta-Blocker werden ebenfalls bei Herzinfarkt und Herzrhythmusstörungen verwendet und auch bei Störungen, die auf verminderter Blutzirkulation beruhen wie Migräne.
Die Wirkung einiger anderer Medikamente, Gifte und Drogen an den vegetativen Synapsen ist unten dargestellt.
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Reflektorische Steuerung
Da von den Enterorezeptoren der einzelnen inneren Organe sensorische oder afferente Fasern zum ZNS verlaufen, andererseits 2 motorische Bahnen (SNS und PSN) hinführen werden auch hier Reflexbögen gebildet.
Beispiel für einen sympathisch gesteuerten Vorgang:
Wenn die Außentemperatur an heißen Tagen ansteigt, werden dadurch mehrere automatische Reaktionen bewirkt. Thermosensoren in der Haut melden dem Gehirn über sensorische Fasern die Temperaturänderung. Nun werden inhibitorische Informationen über sympathische Bahnen an die Blutgefäße der Haut gesendet, die diese veranlassen sich zu erweitern. Dadurch erhöht sich der Blutdurchluß in der Haut deutlich, wodurch Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann. Die Erweiterung der Blutgefäße sorgt auch für einen niedrigeren Blutdruck, was dazu führt, daß Flüssigkeit aus den Kapillaren ausfließt und die entsprechenden Körperteile anschwellen.
Zusätzlich werden weitere Reaktionen im Körper initiiert. Der Hypothalamus, der die sensorische Information der Temperatursinnesorgane als erstes Gehirnteil erhalten hat, stimuliert über sympathische Bahnen die Schweißdrüsen, die folglich Schweiß absondern. Dies dient zur Kühlung .
Ein Absinken des Blutdrucks wird von den Druckrezeptoren in den Arterien gemessen und über sensorische Fasern einem Zentrum im Hirnstamm gemeldet. Dadurch wird über sympathische Fasern der Herzschlag beschleunigt, ergänzt durch Reduktion der parasympathischen Stimuli über den Nervus vagus, der den Herzschlag senkt.
Beispiel für einen parasympathisch gesteuerten Vorgang:
Sobald Nahrung in den Magen gelangt ist, werden die glatten Muskeln der Magenwand gedehnt und dies dem Hirnstamm über sensorische Fasern gemeldet. Über den Nervus vagus wird dann reflexartig ein Entspannungsbefehl ausgelöst, der zur Verteilung der Nahrung führt. Dies führt außerdem zur Sekretion von Magensaft und peristaltischer Kontraktion, um die Nahrung zu vermischen.Aus der nachfolgenden Aufstellung kann man die antagonistische Wirkung der beiden vegetativen Systeme erkennen.
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vegetatives Nervensystem |
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prinzipielle Verschaltung im vegetativen Nervensystem |
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Verschaltung im |
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Acetylcholin |
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Adrenalin |
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Prazosin |
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Propranolol |
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cholinerge Synapse |
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adrenerge Synapse |
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