• Zellen, die das Nervensystem bilden
  • Neuronen
  • Gliazellen
• Synapsen
  • Wie sieht eine Synapse aus?
  • Was passiert an einer Synapse?
  • Erregende Synapsen
  • Hemmende Synapsen
• Was ist das ZNS?
• Wechselwirkungen zwischen dem zentralen und dem peripheren Nervensystem
• Teile des ZNS
  • Graue und weiße Substanz
  • Rückenmark
  • Hirnstamm
  • Mittelhirn
• Zwischenhirn
• Zerebrale Hemisphären
• Meningeale Schichten
• Zerebrospinalflüssigkeit (CSF)
• Wie entwickelt sich das ZNS?
• Was passiert mit dem ZNS im Alter?
• Wie beeinflussen mütterliche Faktoren die Gehirnentwicklung während der Schwangerschaft?
  • Alkohol
  • Drogen
  • Diabetes bei der Mutter

Zellen, aus denen das Nervensystem besteht

Das Nervensystem kann in zwei Bereiche unterteilt werden – das zentrale Nervensystem (ZNS) und das periphere Nervensystem (PNS). Unser Nervensystem erfüllt drei Hauptfunktionen im Körper:

1. Es empfängt Informationen von Stellen auf den Zellen, an die bestimmte Chemikalien binden und so die Aktivität der Zelle verändern können. Diese Stellen werden Rezeptoren genannt.
2. Es verarbeitet diese Informationen und bestimmt die entsprechende Reaktion, indem es alle von den Rezeptoren eingehenden Signale integriert.
3. Es signalisiert anderen Zellen und Körperorganen, die entsprechende Reaktion durchzuführen.

Es gibt zwei Haupttypen von Zellen, aus denen das Nervensystem besteht – Neuronen und Gliazellen.

Neuronen

Eine einzelne Nervenzelle wird als Neuron bezeichnet. Im menschlichen Nervensystem gibt es etwa eine Billion Neuronen!

Diese wichtigen Zellen ermöglichen die Kommunikation innerhalb des Nervensystems. Um diese Funktion zu erfüllen, besitzen Neuronen bestimmte entscheidende Eigenschaften:

• Alle Neuronen sind sehr erregbar, das heißt, sie können sehr gut auf Umweltreize reagieren.
• Neuronen leiten Strom sehr gut. Dadurch können sie auf Reize reagieren, indem sie elektrische Signale erzeugen, die sich sehr schnell zu weit entfernten Zellen bewegen.
• Neuronen sind sekretorische Zellen. Das heißt, wenn ein elektrisches Signal an das Ende des Neurons übertragen wird, sondert die Zelle einen bestimmten chemischen Botenstoff, den Neurotransmitter, ab. Der Neurotransmitter stimuliert dann andere Zellen um das Neuron herum.

Neuronen sind in drei grundlegende Abschnitte unterteilt:

• Zellkörper. Wie der Name schon sagt, ist dies der Hauptkörperteil der Zelle. Die wichtigsten Organe, die für das Überleben der Zelle notwendig sind, befinden sich im Zellkörper.
• Dendriten. Sie sind ähnlich wie Antennen, die aus dem Zellkörper herausragen. Sie vergrößern die Oberfläche, die für den Empfang von Signalen von anderen Neuronen zur Verfügung steht. Ein Neuron kann manchmal bis zu 400.000 Dendriten haben!
• Axon. Das Axon wird auch als Nervenfaser bezeichnet. Es ist eine langgestreckte röhrenförmige Struktur, die vom Zellkörper ausgeht und an anderen Zellen endet. Es leitet elektrische Signale, sogenannte Aktionspotenziale, vom Neuron weg. Axone können unterschiedlich lang sein, von weniger als einem Millimeter bis zu mehr als einem Meter. Zum Beispiel muss das Axon des Neurons, das Ihren großen Zeh innerviert, die Strecke vom Ursprung seines Zellkörpers, der sich im Rückenmark in Ihrem unteren Rücken befindet, den ganzen Weg Ihr Bein hinunter bis zu Ihrem Zeh zurücklegen.
  • Das Axonhügelchen ist der erste Teil des Axons und der Bereich des Zellkörpers, aus dem das Axon austritt. Das Axonhügelchen wird auch als Triggerzone bezeichnet, weil hier Aktionspotentiale ausgelöst werden.
  • Das Axonende ist das Ende des Axons, zu dem die Aktionspotentiale hinuntergeleitet werden. Hier werden Neurotransmitter freigesetzt.

Es gibt drei Arten von Neuronen im Nervensystem – afferente, efferente und Interneuronen.

Afferente Neuronen

Afferente Neuronen leiten Signale in Richtung des ZNS – afferent bedeutet „hin“. Sie liefern Informationen über die äußere Umgebung und die Regulierungsfunktionen des Nervensystems.

Ein afferentes Neuron hat an seinem Ende einen Rezeptor, der als Reaktion auf einen bestimmten Reiz Aktionspotentiale erzeugt. Diese Aktionspotentiale werden entlang der Länge des Axons in Richtung Rückenmark (das Teil des ZNS ist) übertragen.

Afferente Neuronen

Afferente Neuronen befinden sich hauptsächlich im peripheren Nervensystem, aber ihre Zellkörper haben ihren Ursprung im ZNS. Viele eingehende Signale aus dem ZNS treffen auf die efferenten Neuronen, die dann die ausgehenden Signale zu verschiedenen Organen im Körper beeinflussen. Diese Organe führen dann die entsprechende Reaktion aus.

Interneuronen

Interneuronen befinden sich vollständig im ZNS. Sie machen etwa 99 % aller Neuronen aus und haben zwei Hauptfunktionen:

1. Sie befinden sich zwischen afferenten und efferenten Neuronen und arbeiten daher daran, alle Informationen und Reaktionen dieser Neuronen zusammenzuführen. Afferente Neuronen erhalten zum Beispiel Informationen, wenn Sie mit Ihrer Hand einen heißen Herd berühren. Nach Erhalt dieses Signals senden die entsprechenden Interneuronen Signale an efferente Neuronen, die dann Botenstoffe an die Hand- und Armmuskeln weiterleiten, um ihnen zu sagen, dass sie sich von dem heißen Gegenstand wegbewegen sollen.
2. Die Verbindungen zwischen den Interneuronen selbst sind für verschiedene abstrakte Phänomene des Geistes, einschließlich Emotionen und Kreativität, verantwortlich.

Gliazellen

Wie bereits erwähnt, sind neben den Neuronen die Gliazellen der andere wichtige Zelltyp, aus dem das Nervensystem besteht. Gliazellen werden auch als Neuroglia bezeichnet. Obwohl sie nicht so bekannt sind wie die Neuronen, machen sie etwa 90 % der Zellen im ZNS aus. Sie nehmen jedoch nur etwa die Hälfte des Platzes im Gehirn ein, da sie nicht so weit verzweigt sind wie Neuronen. Anders als Neuronen leiten Gliazellen keine elektrischen Nervensignale. Sie dienen vielmehr dem Schutz und der Ernährung der Neuronen. Neuronen sind auf Gliazellen angewiesen, um zu wachsen, sich zu ernähren und wirksame Synapsen zu bilden. Die Gliazellen des ZNS unterstützen daher die Neuronen sowohl physisch als auch chemisch durch Prozesse, die für das Überleben der Zellen notwendig sind. Darüber hinaus erhalten und regulieren sie die Zusammensetzung der Flüssigkeit, die die Neuronen im Nervensystem umgibt. Dies ist sehr wichtig, da diese Umgebung hochspezialisiert ist und sehr enge Grenzen für eine optimale neuronale Funktion erforderlich sind. Gliazellen sind auch aktiv an der Verbesserung der synaptischen Funktion beteiligt.

Es gibt vier Haupttypen von Gliazellen im ZNS – Astrozyten, Oligodendrozyten, Mikroglia und Ependymzellen. Es gibt auch zwei Arten von Gliazellen im PNS – Schwann-Zellen und Satellitenzellen.

Astrozyten

„Astro“ bedeutet „Stern“ und „Zyt“ bedeutet Zelle. Astrozyten sind so benannt, weil sie eine sternförmige Form haben. Sie sind die am häufigsten vorkommenden Gliazellen und haben die folgenden wichtigen Funktionen:

• Sie fungieren als „Klebstoff“, um die Neuronen in ihrer richtigen Position zusammenzuhalten
• Sie dienen als Gerüst, um die Neuronen während der Gehirnentwicklung im Fötus an ihren richtigen Bestimmungsort zu leiten
• Sie bewirken, dass sich die kleinen Blutgefäße im Gehirn verändern und die Blut-Hirnschranke
• Sie helfen bei der Reparatur von Hirnverletzungen und bei der Bildung von neuronalem Narbengewebe
• Sie spielen eine Rolle bei der Neurotransmitteraktivität, indem sie die Wirkung einiger chemischer Botenstoffe durch Aufnahme der Chemikalien zum Stillstand bringen. Außerdem bauen sie diese aufgenommenen Chemikalien ab und wandeln sie in Rohstoffe um, die zur Herstellung weiterer Neurotransmitter verwendet werden
• Sie nehmen überschüssige Kaliumionen aus der Hirnflüssigkeit auf und tragen so zur Stabilisierung des Verhältnisses zwischen Natrium- und Kaliumionen bei
• Sie fördern die Bildung und das Funktionieren von Synapsen, indem sie untereinander und mit den Neuronen in Verbindung bleiben.

Oligodendrozyten

Oligodendrozyten bilden Hüllen um die Axone des ZNS, die als Isolierung dienen. Diese Hüllen bestehen aus Myelin, einem weißen Material, das die Weiterleitung von elektrischen Impulsen ermöglicht.

Mikroglia

Mikroglia fungieren als Immunabwehrzellen des ZNS. Sie bestehen aus denselben Geweben wie die Monozyten, eine Art weißer Blutkörperchen, die das Blut verlassen und im ganzen Körper eine Abwehrfront gegen eindringende Organismen bilden.

Ependymale Zellen

Ependymale Zellen kleiden die inneren Hohlräume des ZNS aus. Die Ependymalzellen, die die Hohlräume des Gehirns auskleiden, tragen auch zur Bildung von Liquor (Liquor cerebrospinalis) bei. Diese Zellen haben schwanzartige Fortsätze, die Zilien genannt werden. Das Schlagen dieser Flimmerhärchen unterstützt den Fluss des Liquors durch die Gehirnhöhlen. Ependymale Zellen fungieren auch als Stammzellen im Gehirn und haben das Potenzial, andere Gliazellen und neue Neuronen zu bilden, die nur an bestimmten Stellen des Gehirns produziert werden. Neuronen im größten Teil des Gehirns gelten als unersetzlich.

Schwannzellen

Schwannzellen wickeln sich im peripheren Nervensystem wiederholt um Nervenfasern und bilden eine Myelinscheide, die der von Oligodendrozyten im ZNS produzierten Membran ähnelt. Sie spielen auch eine Rolle bei der Regeneration geschädigter Fasern.

Satellitenzellen

Satellitenzellen umgeben die Zellkörper der Neuronen in den Ganglien des PNS. Ihre Funktion ist noch nicht genau definiert.

Synapsen

Eine Synapse ist typischerweise eine Verbindung zwischen einem Axonende eines Neurons, die als präsynaptisches Neuron bezeichnet wird, und den Dendriten oder dem Zellkörper eines zweiten Neurons, das als postsynaptisches Neuron bezeichnet wird. Seltener kommt es zu Verbindungen von Axon zu Axon oder von Dendriten zu Dendriten. Man schätzt, dass einige Neuronen im ZNS bis zu 100 000 synaptische Eingänge erhalten!

Wie sieht eine Synapse aus?

Das Axonende des präsynaptischen Neurons leitet elektrische Signale, so genannte Aktionspotentiale, zur Synapse. Am Ende der Axonendigung befindet sich eine leichte Verdickung, der so genannte synaptische Knubbel. Hier werden chemische Botenstoffe, so genannte Neurotransmitter, hergestellt und ausgeschüttet. Der synaptische Knubbel des präsynaptischen Neurons befindet sich in der Nähe des postsynaptischen Neurons. Der Raum zwischen den beiden Neuronen wird als synaptischer Spalt bezeichnet und ist zu breit, um einen direkten Stromfluss von einer Zelle zur anderen zu ermöglichen, wodurch die Übertragung von Aktionspotentialen zwischen Neuronen verhindert wird.

Synapsen funktionieren nur in eine Richtung. Präsynaptische Neuronen beeinflussen die Zellmembranspannung (das so genannte Zellmembranpotenzial) postsynaptischer Neuronen, aber postsynaptische Neuronen können die Membranpotenziale präsynaptischer Neuronen nicht direkt beeinflussen.

Was passiert an einer Synapse?

1. Ein elektrisches Signal (ein Aktionspotenzial) wird ausgelöst und an das Axonende des präsynaptischen Neurons übertragen. Dadurch werden spannungsregulierte Kalziumionenkanäle im synaptischen Knubbel zum Öffnen angeregt.
2. Die Kalziumionenkonzentration ist außerhalb des Neurons viel höher als innerhalb, so dass Kalziumionen durch die geöffneten Kalziumkanäle in den synaptischen Knubbel fließen.
3. Die erhöhte Kalziumionenkonzentration innerhalb des Neurons bewirkt die Freisetzung von Neurotransmitter aus dem synaptischen Spalt.
4. Der Neurotransmitter bewegt sich durch den synaptischen Spalt und bindet an Rezeptoren auf dem postsynaptischen Neuron.
5. Die Bindung des Neurotransmitters an seinen Rezeptor bewirkt die Öffnung chemisch regulierter Ionenkanäle auf dem postsynaptischen Neuron, wodurch verschiedene Ionen in das postsynaptische Neuron eintreten oder es verlassen können.

Erregende Synapsen

Eine erregende Synapse ist eine Synapse, bei der das postsynaptische Neuron durch synaptische Ereignisse erregbarer wird. An einer solchen Synapse bindet ein Neurotransmitter an seinen Rezeptor auf dem postsynaptischen Neuron. Dies führt dazu, dass einige Kaliumionen aus der Zelle austreten und viele Natriumionen in die Zelle gelangen. Sowohl Kalium- als auch Natriumionen tragen eine positive Ladung, so dass die Innenseite der Zellmembran insgesamt etwas positiver wird, was es leichter macht, Aktionspotenziale auszulösen, als wenn die Zelle in Ruhe ist. Diese Änderung der Membranspannung an einer erregenden Synapse wird als exzitatorisches postsynaptisches Potenzial (EPSP) bezeichnet.

Hemmende Synapsen

Eine hemmende Synapse ist eine Synapse, bei der das postsynaptische Neuron infolge synaptischer Ereignisse weniger erregbar wird. An einer solchen Synapse bindet ein Neurotransmitter an seinen Rezeptor auf dem postsynaptischen Neuron. Dies führt dazu, dass Kalium-Ionen die Zelle verlassen und Chlorid-Ionen in die Zelle gelangen. Kaliumionen sind positiv geladen, während Chloridionen negativ geladen sind, so dass die Innenseite der Zellmembran insgesamt etwas negativer wird, was es schwieriger macht, Aktionspotenziale auszulösen, als wenn die Zelle in Ruhe ist. Diese Änderung der Membranspannung an einer inhibitorischen Synapse wird als inhibitorisches postsynaptisches Potenzial (IPSP) bezeichnet.

Was ist das zentrale Nervensystem (ZNS)?

Das zentrale Nervensystem ist ein Teil des gesamten Nervensystems des Körpers. Es besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark, die sich innerhalb des Schädels bzw. der Wirbelsäule befinden und von diesen geschützt werden. Der andere Teil des Nervensystems ist das periphere Nervensystem (PNS). Es besteht aus allen Teilen des Nervensystems, die nicht zum ZNS gehören.

Wechselwirkungen zwischen dem zentralen und dem peripheren Nervensystem

Das periphere Nervensystem (PNS) besteht aus Nerven und Ganglien (Nervenzellverbände). Das PNS und das ZNS arbeiten zusammen, um Informationen zwischen dem Gehirn und dem Rest des Körpers zu übermitteln. Die Nerven treten aus dem ZNS durch den Schädel und die Wirbelsäule aus und nutzen das PNS, um Informationen an den Rest des Körpers weiterzuleiten.

Das PNS besteht aus zwei Abteilungen – der sensorischen und der motorischen. Die sensorische Abteilung leitet Signale aus dem ganzen Körper zurück zum ZNS, um sie zu entschlüsseln, während die motorische Abteilung Signale vom ZNS an Zellen im ganzen Körper weiterleitet, um die Reaktionen des Körpers auf diese Informationen auszuführen.

Teile des ZNS

Es gibt sechs Hauptteile des ZNS. Diese sind:

1. Rückenmark
2. Medulla
3. Pons und Kleinhirn (die zusammen mit der Medulla den Hirnstamm bilden)
4. Zwischenhirn
5. Zwischenhirn
6. Gehirnhälfte

Die letzten 5 oben genannten Teile des ZNS sind alle Teil des Gehirns.

Graue Substanz und weiße Substanz

Innerhalb dieser sechs Bereiche gibt es weitere Unterregionen. Diese werden nach der Art der Strukturen unterteilt, aus denen sie hauptsächlich bestehen. Eine Region wird als graue Substanz bezeichnet. Die graue Substanz besteht hauptsächlich aus Zellkörpern und Dendriten. Sie wird als graue Substanz bezeichnet, weil sie in frischem Material ein graues Aussehen hat. Der andere Bereich wird als weiße Substanz bezeichnet und hat in frischem Gewebe ein weißes Aussehen. Die weiße Substanz besteht hauptsächlich aus Axonen, die ihre weiße Farbe durch eine Membran um die Axone erhalten, die als Myelinscheide bezeichnet wird.

Rückenmark

Das Rückenmark spielt eine wichtige Rolle bei der Steuerung der Muskeln der Gliedmaßen und des Rumpfes sowie der Funktionen der inneren Körperorgane. Es verarbeitet auch Informationen von diesen Strukturen und sendet Informationen zum und vom Gehirn.

Das Rückenmark ist in viele Segmente unterteilt. Es enthält auch ein Paar von Wurzeln, die dorsalen und ventralen Wurzeln. Diese Wurzeln vermischen sich mit den Spinalnerven und enthalten sensorische und motorische Axone, die Teil des PNS sind. Die Axone und Spinalnerven arbeiten zusammen, um Informationen zwischen den Muskeln und Organen des Körpers und dem Rückenmark zu übertragen.

Hirnstamm

Der Hirnstamm besteht aus Medulla, Pons und Kleinhirn. Es hat folgende Funktionen:

1. Empfang von Informationen von Strukturen im Schädel.
2. Übermittlung von Informationen zwischen dem Rückenmark und höheren Hirnregionen.
3. Zusammenspiel der Aktionen der verschiedenen Teile des Hirnstamms zur Regulierung von Erregungsniveaus.

Medulla: Die Medulla befindet sich direkt oberhalb des Rückenmarks. Es enthält Strukturen, die als Pyramiden bekannt sind und Signale vom Großhirn an das Rückenmark weiterleiten. Dadurch werden die Skelettmuskeln im Körper stimuliert, die im Allgemeinen die Muskeln sind, mit denen Bewegungen ausgeführt werden. Das Rückenmark empfängt auch Informationen aus dem Rückenmark und anderen Teilen des Gehirns und leitet sie an das Kleinhirn weiter.

Teile des Rückenmarks empfangen auch Informationen aus den Geschmacksknospen, dem Rachenraum sowie der Brust- und Bauchhöhle. Die Zellstrukturen, die diese Informationen empfangen, haben verschiedene Funktionen, darunter:

1. Steuerung der Herzfrequenz und der Pumpleistung des Herzens
2. Steuerung des Blutdrucks
3. Steuerung der Geschwindigkeit und der Stärke der Atmung

Das Rückenmark spielt auch eine wichtige Rolle beim Sprechen, Schlucken, Husten/Niesen, Erbrechen, Schwitzen, Speichelfluss sowie bei Zungen- und Kopfbewegungen.

Pons und Kleinhirn: Der Pons ist eine Ausstülpung an der Vorderseite des Hirnstamms, während sich das Kleinhirn unterhalb des Großhirns befindet. Die Pons überträgt Informationen vom Großhirn an das Kleinhirn und ist außerdem am Schlaf, am Gehör, am Gleichgewicht, an der Gesichtsempfindung/-ausdruck, an der Atmung und am Schlucken beteiligt. Das Kleinhirn spielt eine Rolle bei der Muskelkoordination, bei Emotionen und bei kognitiven Prozessen wie dem Urteilsvermögen.

Mittelhirn

Das Mittelhirn verbindet das Hinterhirn und das Vorderhirn miteinander. Es ist in verschiedene Regionen unterteilt:

• Zerebralstiele
• Tegmentum
• Substantia nigra
• Zentrale graue Substanz
• Tectum
• Medialer Lemniskus

Diencephalon

Das Diencephalon besteht aus zwei Komponenten, dem Thalamus und dem Hypothalamus.

Thalamus: Der Thalamus spielt eine wichtige Rolle bei der Übertragung von Informationen an die Großhirnhemisphären. Im Gegenzug empfängt er Informationen aus Bereichen des Großhirns. Signale aus dem gesamten Körper werden ebenfalls an den Thalamus gesendet, der diese Informationen zur Verarbeitung an das Großhirn weiterleitet.

Der Thalamus ist eng mit dem für Emotionen und Gedächtnis zuständigen System – dem limbischen System – verbunden. Augenbewegungen, Geschmack, Geruch, Gehör und Gleichgewicht sind ebenfalls mit dem Thalamus verbunden.

Hypothalamus: Der Hypothalamus ist das wichtigste Kontrollzentrum des autonomen Nervensystems und spielt daher eine wichtige Rolle für das reibungslose Funktionieren aller Systeme im Körper. Er ist auch an der Freisetzung von Hormonen aus der Hypophyse beteiligt. Der Hypothalamus ist an vielen Körperfunktionen beteiligt, unter anderem an den folgenden:

1. Hormonausschüttung
2. Autonomische Wirkungen (er fungiert als Kontrollsystem für den Körper)
3. Regulierung der Körpertemperatur
4. Erkennung der Nahrungs- und Wasseraufnahme (wodurch man sich Hunger oder Durst)
5. Schlaf und Wachsein
6. Gedächtnis
7. Bewegung und Verhalten

Zerebrale Hemisphären

Die zerebralen Hemisphären bestehen aus vier Hauptteilen:

1. Großhirnrinde
2. Basalganglien
3. Hippocampus
4. Amydala

Großhirnrinde: Die Großhirnrinde befindet sich an der Oberfläche der Großhirnhemisphären. Sie ist stark gewunden und gefaltet. Dadurch passt eine große Oberfläche in den begrenzten Raum des Schädels. Die Großhirnrinde ist in vier Lappen unterteilt, den Frontallappen (Vorderlappen), den Parietallappen (zwischen Vorder- und Hinterlappen), den Okzipitallappen (Hinterlappen) und den Temporallappen (Seitenlappen).

Basalganglien: Basalganglien sind Ansammlungen von Zellen, die sich tief im Inneren des Gehirns befinden und bei vielen höheren Gehirnfunktionen eine wichtige Rolle spielen. Eine Funktion, bei der sie eine wichtige Rolle spielen, ist die Steuerung von Bewegungen.

Bei der Parkinson-Krankheit sind die Basalganglien geschädigt. Patienten mit der Parkinson-Krankheit leiden unter Zittern und einer Verlangsamung der Bewegungen, die daraus resultieren. Die Basalganglien beeinflussen auch andere Aspekte des Verhaltens wie Kognition und Emotion.

Hippocampus: Der Hippocampus spielt eine wichtige Rolle bei der Bildung von Erinnerungen. Er ist auch Teil des limbischen Systems, das Denken und Stimmung beeinflusst.

Amydala: Die Amydala koordiniert die Freisetzung von Hormonen und die Aktionen des autonomen Nervensystems. Sie ist auch Teil des limbischen Systems und spielt eine Rolle bei den Emotionen.

Meningeale Schichten

Die meningealen Schichten werden manchmal auch als Hirnhäute bezeichnet. Es handelt sich um drei verschiedene Schichten, die das Gehirn und das Rückenmark umschließen. Sie haben vor allem die Aufgabe, das Gehirn zu schützen und das Blut zum und vom Gehirn zu leiten. Die drei Schichten sind:

1. Dura mater
2. Arachnoid mater
3. Pia mater

Dura mater: Die Dura mater ist die äußerste der Meningealschichten. Sie ist die dickste Membran. Die Dura um die Hirnhälften und den Hirnstamm besteht eigentlich aus zwei Schichten. Die äußere dieser Schichten ist an der Innenseite des Schädels befestigt.

Arachnoidea mater: Die Arachnoidea mater ist die mittlere Hirnhautschicht. Sie liegt neben der Dura mater, ist aber nicht fest mit ihr verbunden. Der Raum zwischen den beiden Schichten wird als Subduralraum bezeichnet. Wenn ein Blutgefäß in der Dura mater reißt, kann es zu einer Blutung und zur Bildung eines Blutgerinnsels in diesem subduralen Raum kommen, was zu einem subduralen Hämatom führt. Dies ist gefährlich, weil das Blutgerinnsel die Arachnoidea- und Dura-Schichten auseinanderdrücken und das Hirngewebe komprimieren kann.

Pia mater: Die Pia mater ist die innerste Hirnhautschicht, die dem Gehirn und dem Rückenmark anhaftet. Sie ist eine empfindliche Schicht und wird von der Arachnoidea durch einen Raum, den Subarachnoidalraum, getrennt. Dieser Raum ist mit Zerebrospinalflüssigkeit (Liquor) gefüllt und enthält die Venen und Arterien, die die Oberfläche des ZNS bedecken.

Zerebrospinalflüssigkeit (Liquor)

Die Zerebrospinalflüssigkeit (Liquor) umspült das Innere des Gehirns durch ein Netzwerk von Hohlräumen innerhalb des ZNS, das als Ventrikelsystem bekannt ist. Der Liquor hat die folgenden Funktionen:

1. Auftrieb. Das Gehirn sinkt weder im Liquor, noch schwimmt es darin, sondern bleibt in der Schwebe, weil die beiden Komponenten eine sehr ähnliche Dichte haben. Dadurch kann das Gehirn auf eine erreichbare Größe anwachsen, ohne durch sein eigenes Gewicht beeinträchtigt zu werden. Würde das Gehirn auf dem Boden des Schädels ruhen, würde der Druck des Eigengewichts das Nervengewebe abtöten.
2. Schutz. Der Liquor schützt das Gehirn vor dem Aufprall auf die Innenseite des Schädels, wenn der Kopf erschüttert wird. Dieser Schutz hat jedoch seine Grenzen, da das Gehirn bei einem starken Stoß immer noch durch Aufprall oder Scherung gegen den Boden des Schädels beschädigt werden kann.
3. Chemische Stabilität. Der Liquor wird schließlich in den Blutkreislauf absorbiert. Auf diese Weise werden Abfallstoffe aus dem ZNS entfernt, und der Liquor kann sein optimales chemisches Milieu aufrechterhalten. Geringfügige Veränderungen in seiner Zusammensetzung können zu Fehlfunktionen des Nervensystems führen. Wenn der Liquor beispielsweise zu basisch (nicht sauer genug) ist, kann dies zu Schwindel und Ohnmacht führen.

Wie entwickelt sich das ZNS?

Ein menschlicher Embryo besteht aus drei großen Zellschichten, dem Ektoderm, Mesoderm und Endoderm. Das ZNS entwickelt sich aus einer speziellen Region des Ektoderms, der so genannten Neuralplatte. Der Prozess, durch den die Neuralplatte beginnt, das Nervensystem zu bilden, wird als Neuralinduktion bezeichnet.

Die Neuralplatte liegt entlang der Mittellinie des Embryos. In der Mittellinie bildet sich eine Vertiefung, die sich entlang der Neuralplatte vertieft und eine Rille bildet, die als Neuralrinne bezeichnet wird. Diese Furche schließt sich dann zu einem hohlen Rohr, dem Neuralrohr. Alle wichtigen Bestandteile des ZNS sind dann vorhanden, einschließlich des Rückenmarks und des Hirnstamms.

Was passiert mit dem ZNS, wenn wir älter werden?

Die Funktion des Nervensystems verändert sich von der Kindheit bis ins hohe Alter und erreicht ihren Entwicklungshöhepunkt etwa im Alter von 30 Jahren. Verschiedene Aspekte der Gehirnfunktion sind in verschiedenen Altersstufen betroffen. So nehmen beispielsweise der Wortschatz und der Gebrauch von Wörtern ab einem Alter von etwa 70 Jahren ab, während die Fähigkeit, Informationen zu verarbeiten, bis zum Alter von 80 Jahren erhalten bleiben kann, wenn keine neurologischen Störungen vorliegen.

Mit zunehmendem Alter nimmt die Gesamtzahl der Nervenzellen ab. Im Allgemeinen wiegt ein Gehirn im Alter von 75 Jahren 56 % weniger als im Alter von 30 Jahren, was auf die Abnahme der Gehirnzellen zurückzuführen ist. Auch die Gesamtfunktion des Gehirns wird durch verschiedene Faktoren verlangsamt. Dazu gehören weniger effiziente Synapsen und die Verlangsamung der Übertragung elektrischer Signale zwischen den Neuronen.

Geistige und körperliche Betätigung (d. h. Sport) kann dazu beitragen, den Rückgang der Gehirnfunktion zu verlangsamen, insbesondere im Bereich des Gedächtnisses. Umgekehrt kann der Konsum von 2 oder mehr alkoholischen Getränken pro Tag den Rückgang der Hirnaktivität beschleunigen.

Allerdings sind nicht alle Funktionen des ZNS in gleicher Weise vom Alter betroffen. Während Fähigkeiten wie die motorische Koordination, die intellektuellen Funktionen und das Kurzzeitgedächtnis nachlassen, können die sprachlichen Fähigkeiten und das Langzeitgedächtnis erhalten bleiben, sofern keine neurologische Pathologie vorliegt. Ältere Menschen erinnern sich oft besser an Dinge aus der fernen Vergangenheit als an aktuelle Ereignisse.

Wie beeinflussen mütterliche Faktoren die Gehirnentwicklung während der Schwangerschaft?

Alkohol

Das fötale Alkoholsyndrom (FAS) und andere angeborene Anomalien werden häufig mit Alkoholexposition in Verbindung gebracht. FAS ist eine der häufigsten Ursachen für nicht genetisch bedingte geistige Retardierung. Zu den Merkmalen von FAS gehören:

• Gesichtsanomalien, einschließlich kleiner Augenöffnungen, abgeflachter Wangenknochen, vertiefter Nasenrücken und eine unterentwickelte Furche zwischen Nase und Oberlippe
• Wachstumsverzögerung,
• Gehirnfunktionsstörungen, die von mäßigen Lernschwierigkeiten bis zu schwerer geistiger Behinderung reichen
• Seh- und Hörstörungen

Es gibt keine „sichere“ Alkoholmenge, die eine schwangere Frau ohne Risiko für ihren Fötus konsumieren kann. Es wird dringend empfohlen, dass schwangere Frauen überhaupt keinen Alkohol konsumieren.

Drogen

Heroin und Methadon: Heroin und sein Ersatzstoff Methadon werden oft zusammen mit anderen Giften wie Kokain, Alkohol oder Tabak eingenommen. Die genauen Auswirkungen dieser Drogen auf das sich entwickelnde Gehirn sind nicht gut untersucht. Laborstudien deuten jedoch darauf hin, dass sie die Entwicklung des Gehirns stark beeinflussen können und unter Laborbedingungen Veränderungen in den Gehirnzellen hervorrufen.

Kokain: Wie die meisten anderen Gifte wird auch Kokain mit einem erhöhten Risiko für Frühgeburten und intrauterine Wachstumsverzögerungen in Verbindung gebracht. Eine Kokainexposition während der Entwicklung wurde mit Mikrozephalie, Missbildungen des Gehirns und verschiedenen anderen Hirndefekten in Verbindung gebracht. Nach der Geburt können die Auswirkungen von Kokain Schlafstörungen, Schwierigkeiten bei der Nahrungsaufnahme und epileptische Anfälle umfassen. Diese Symptome verschwinden im Allgemeinen innerhalb des ersten Lebensjahres.

Einige Kinder, die als Fötus Kokain ausgesetzt waren, entwickeln jedoch langfristige neurologische Probleme. Ihr IQ liegt im Allgemeinen im normalen Bereich, aber sie haben oft Schwierigkeiten, sich zu konzentrieren, lassen sich leicht ablenken und verhalten sich aggressiv oder impulsiv. Sie haben auch ein erhöhtes Risiko, Angstzustände oder depressive Störungen zu entwickeln.

Koffein: Koffein wird während der Schwangerschaft schneller abgebaut, und einige Tierstudien deuten darauf hin, dass sich Koffein im sich entwickelnden Gehirn konzentriert. Koffein an sich scheint, wenn es in geringen bis mäßigen Mengen eingenommen wird, das Risiko fötaler Missbildungen nicht wesentlich zu erhöhen.

Rauchen: Mütterliches Rauchen ist ein Hauptrisikofaktor für das plötzliche Kindstod-Syndrom (SIDS). Es wird auch mit einem erhöhten Risiko für Wachstumsverzögerungen und Verhaltensstörungen (eine psychiatrische Störung) in Verbindung gebracht. Zwei im Zigarettenrauch enthaltene Substanzen, Kohlenmonoxid und Nikotin, wirken sich auf das Gehirn des Fötus aus, indem sie entweder direkt auf das Gehirn einwirken oder einen Mangel an Sauerstoff verursachen.

Mütterlicher Diabetes

Mütterlicher Diabetes kann Typ I, Typ II oder Schwangerschaftsdiabetes sein. Alle drei erhöhen das Risiko für fötale Hirnfehlbildungen. Diese können jedoch verhindert werden, indem ein spezielles Programm für schwangere Diabetikerinnen befolgt wird, um ihren Zustand unter Kontrolle zu halten. Die Ärzte der Patientinnen werden schwangere Diabetikerinnen normalerweise über diese Programme beraten.

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