Das Nervensystem
(NS) ist ein Netzwerk (Verband) aus Nervenzellen
(Neuronen), die miteinander in Verbindung stehen und sich gegenseitig
beeinflussen. Die Neuronen dienen der Erzeugung elektrischer Erregung unter
Aufnahme chemischer, mechanischer oder elektrischer Reize und der Umwandlung
dieser Reize. In Form schwacher elektrischer Ströme können sie
diese Erregung über ihre langen Fortsätze an andere Zellen weiterleiten.
Dabei kann eine Nervenzelle bis ca. 10 000 oft sehr verschiedenartige Verknüpfungen
mit anderen Nervenzellen eingehen. Die vielen Verästelungen im NS ermöglichen
eine schnelle Informationsleitung und eine direkte Übertragung der
Informationen an die entfernteren Zielorte. Das NS ist ein koordinierendes
Organsystem und erfüllt folgende Aufgaben:
| 1. | die Wahrnehmung der unterschiedlichen Reizarten mithilfe von Sinneszellen (Rezeptoren), |
| 2. | die Informationsverarbeitung und -speicherung auf allen Ebenen des Nervensystems und |
| 3. | die Beantwortung der Informationen mit entsprechenden Verhaltensweisen bzw. die Steuerung der Funktionsweise innerer Organe. |
Mit der Entwicklung des zweiseitig (bilateral) gleichartigen (symmetrischen)
Körperbaus und der damit zusammenhängenden Kopfausbildung (Cephalisation)
fand eine fortschreitende Zentralisation
des NS statt. Auch die gerichtete Fortbewegung spielt bei dieser Entwicklung
eine wesentliche Rolle. An dem Körperende, welches bei der Fortbewegung
als erstes mit der Umwelt in Berührung kommt, wurden vermehrt Sinnesorgane
ausgebildet.
Ein dementsprechend bilateralsymmetrisches
NS besteht aus einem peripheren NS
(PNS) und einem zentralen NS (ZNS).
Das ZNS setzt sich aus dem Gehirn im
Kopfteil und einem oder zwei von ihm ausgehenden Marksträngen
zusammen. Markstränge sind Bündel von Nervenfasern, die längs
am Körper verlaufen. Sie sind die Hauptleitungen für die Übertragung
der elektrischen Impulse zwischen Gehirn und PNS. Ein Markstrang enthält
Zellkörper, die sensorische Informationen aufnehmen und in Signale
für die Erfolgsorgane umwandeln können. Aus Verdickungen dieser
Markstränge im Kopfbereich entwickelte sich im Laufe der Evolution
das Gehirn. Das periphere NS enthält Nerven, die Informationen vom
ZNS zu den Endorganen leiten oder umgekehrt von den Sinnesorganen zum
ZNS. Diese Organisationsform findet man jedoch nur bei Wirbeltieren und
hoch entwickelten Weichtieren und Gliederfüßern.
Hohltiere
Den einfachsten Typ eines NS findet man innerhalb der Hohltiere
bei den Nesseltieren (Cnidarien). Sie besitzen
ein diffuses (zerstreutes), netzartiges System von Nervenzellen, welches
an der äußeren Zellschicht über den gesamten Körper
verteilt ist. Die Informationsübertragung zwischen den Neuronen erfolgt
an Synapsen - den Endstellen der langen Zellausläufer. Die Informationsleitung
findet an diesen Synapsen solcher Nervennetze
in beide Richtungen statt. Dadurch
bedingt kann sich in so einem Netzwerk von jedem beliebigen Punkt aus
Erregung gleichmäßig in alle Richtungen ausbreiten (Beispiel:
Wird ein Süßwasserpolyp an einer beliebigen Körperstelle
durch Licht, Wasserbewegung, Berührung etc. gereizt, so wird die Information
im gesamten Nervennetz weitergeleitet und löst eine Antwortreaktion
des gesamten Körpers aus.). Eine zentrale neuronale Verarbeitungsstelle
existiert in diesem Nervennetz nicht, weshalb nur eine geringe oder keine
zentrale Steuerung des Organismus möglich ist.
Bei Quallen (Medusen)
liegt bereits eine Konzentration von Nervenzellen in Form von Ringen
im Schirmrand vor. Durch diese Nervenringe werden die Informationen zur
Koordination des Körpers übertragen. Radial (strahlenförmig)
von den Nervenringen weg führen Nervenstränge zu den Sinnesorganen
und häufig kommt es an der Basis eines jeden Sinnesorgans zur Ganglionbildung.
Ganglien sind Nervenzellhaufen von Neuronen mit ähnlichen Funktionen,
die sich zusammenschließen.
Stachelhäuter
Seesterne (Asteroidea)
gehören zu den Stachelhäutern, deren Nervensystem Ähnlichkeiten
mit dem System der Quallen aufweist. Seesterne besitzen beispielsweise
einen zentralen Nervenring um die Mundscheibe. Von diesem Ring ziehen
radiäre Nervenstränge in die Arme. Seesterne besitzen ein radiärsymmetrisches
NS.
Plattwürmer
Eine zunehmende Cephalisation
findet man bei den Plattwürmern (Plathelminthes).
Zu den Plattwürmern gehören Strudelwürmer, Saugwürmer
und Bandwürmer. Das NS der niederen Strudelwürmer besteht aus
einem diffusen Nervennetz ohne Stränge und Längsverdickungen,
aber mit Verstärkungen im vorderen Körperende. Bei höheren
Strudelwürmern kommt es zur Zentralisation des NS. Assoziations-
und motorische Zellen vereinigen sich zu Längssträngen
(Konnektiven), die durch Querstränge
(Kommissuren) miteinander verbunden sind. Plattwürmer haben
also bereits ein kleines Gehirn ausgebildet, von dem aus die Markstränge
durch den Körper ziehen. Das PNS besteht aus einem Strickleiternetz.
Das ZNS der Plattwürmer besteht aus dem kleinen Gehirn (Cerebralganglion) und insgesamt acht Marksträngen, welche längs durch den Körper
ziehen. Die Markstränge sind quer durch Kommissuren miteinander verbunden.
Das Gehirn am Kopfende versorgt vor allem die Lichtsinnesorgane (Augen)
und ermöglicht so eine Hell-Dunkel-Unterscheidung und eine gerichtete
Fortbewegung.
Schlauchwürmer
Typisch für Schlauchwürmer
(Rund- und Fadenwürmer, Rädertiere u.a.) ist ein relativ niedriger
Cephalisationsgrad: Im Bereich des Vorderendes besteht das NS lediglich
aus einem Schlundring, über den die Nervenzellen zerstreut verteilt
sind. Zwei Markstränge führen auf der Rücken- und Bauchseite
nach hinten.
Ringelwürmer
Das NS der Ringelwürmer
(Annelida) lässt sich schematisch aus
dem der Plattwürmer herleiten. So gesehen erfolgte eine Verstärkung
der beiden Bauchstränge und eine Reduktion der übrigen 6 Markstränge.
Durch die Zusammenfassung der Nervenzellen in den einzelnen Segmentabschnitten
der Ringelwürmer kommt es zur Ausbildung eines typischen Strickleiternervensystems.
In diesem sind die pro Körpersegment zu Nervenknoten verschmolzenen
2 Bauchmarkganglien durch Kommissuren miteinander und durch Konnektive mit benachbarten
Ganglien verbunden (Bauchmark). Das
Gehirn befindet sich ebenfalls in der Kopfregion des Organismus. In jedem
Körpersegment ist in der Regel ein Ganglienpaar ausgebildet. Den
Ringelwürmern und allen Gliederfüßern fehlt ein diffuses
Hautnervengeflecht.
Weichtiere
Zu den Weichtieren (Mollusken) gehören u. a. Schnecken, Muscheln
und Tintenfische (Kopffüßer, Cephalopoda). Die Entwicklung
der Nervensysteme in diesem Tierstamm reicht von sehr einfach (Polyplacophora)
bis hoch entwickelt (Cephalopoda mit starker Cephalisation und hoch entwickelten
Sinnesorganen). Viele Mollusken besitzen ein Zentralnervensystem aus paarigen
Ganglien, welche in verschiedenen Körperteilen lokalisiert und durch
Kommissuren oder Konnektive miteinander verbunden sind. Meist verlaufen
vier Stränge durch den Organismus. Ursprünglich sind bei den
Mollusken fünf Hauptganglienpaare vorhanden:
- Cerebralganglien, die v. a. Signale von den Sinnesorganen (Fühlern, Augen, Statocysten = Sinnesorgane zur Wahrnehmung der Schwerkraft) erhalten,
- Pedalganglien zur Versorgung der Fußmuskulatur,
- Pleuralganglien, die dem Mantelrand zugeordnet sind, sowie
- Parietal- und Visceralganglien (Eingeweideganglien) am Körperende.
Den höchsten Grad der Gehirnbildung in dieser Gruppe haben die Cephalopoden
erreicht. Die sensorischen Zentren sind im Cerebralganglion lokalisiert.
Die übrigen Ganglienpaare haben sich zu einem Unterschlundganglion
zusammengeschlossen und enthalten die motorischen Zentren.
Die Verbindungen zwischen den Ganglienpaaren sind zugunsten der Verschmelzung
stark reduziert. Diese Organisation entspricht einem hoch entwickelten
Gehirn und zeichnet sich zusätzlich durch Riesen-Axone (Axon = Nervenzellbahn) aus. Am Kopf
befinden sich leistungsfähige Augen mit Linsen, welche von innen
durch Knorpelgewebe umschlossen und geschützt werden. Beispielsweise gehören Kraken
zu den intelligentesten wirbellosen Tieren.
Sie sind in der Lage, gezielt Gegenstände aus verschlossenen Gläsern
mit Schraubverschluss herauszuholen. Damit gelten sie als intelligenter
als z. B. Reptilien.
Aufgrund ihrer Riesen-Nervenzellen
und -bahnen sind Kopffüßer und auch Schnecken wichtige Untersuchungsmodelle
für die neurobiologische Forschung. Zum Beispiel wurden grundlegende
Erkenntnisse über den Mechanismus der Entstehung eines Aktionspotenzials
(AP) an den Riesen-Axonen des Tintenfischs gewonnen. Besonders wichtig
war die Aufklärung der Grundlagen der Nervenleitung an Riesen-Nervenfasern
von Kalmaren. Schnecken werden häufig
für Untersuchungen zur Regeneration von Neuronen, der Funktion von
Neurotransmittern sowie der Erforschung der Mechanismen des Lernens und
Gedächtnisses eingesetzt. So besitzt die marin lebende Schnecke Aplysia
sehr große Neuronen, die sich experimentell leicht manipulieren
lassen. Das gesamte NS dieser Schnecke besteht aus ca. 20 000 Neuronen.
Die Tiere lernen z. B., leichte Berührungsreize zu ignorieren, wenn
diese wiederholt angeboten werden.
Gliederfüßer
Das Zentralnervensystem der Gliederfüßer
ähnelt in der Grundkonstruktion dem Bauchmark der Ringelwürmer.
Jedoch sind entsprechend den hoch entwickelten Sinnesleistungen und dem
komplexen Verhaltensrepertoire übergeordnete Strukturen stärker
ausgebildet. D. h. außer dem Gehirn (Verschmelzung von Ganglien im
Kopfbereich) sind häufig auch die Ganglien des Brustabschnitts und
des Hinterleibs zu großen Nervenknoten verschmolzen. Das typische
Strickleiternervensystemmuster "ein Segment - ein Ganglienpaar"
kommt dadurch bei adulten Tieren nur selten zur Ausprägung. Es ergibt
sich eher das Schema einer unpaaren Kette.
Das Nervensystem besteht aus einem Gehirn, den Schlundkonnektiven (Längssträngen) und den ventralen Strängen (Strickleiternervensystem). Bei vielen Insekten kommt es durch das Zusammenschließen vieler einzelner Nervenpunkte zu mehreren größeren Knoten zur Tendenz einer Dezentralisierung. Dies äußert sich in dem relativ unabhängigen und eigenständigen Agieren der Brustganglien und des Gehirns im Kopfbereich. Eine Erklärung dafür ist die Steuerung der am Bruststück befestigten vielfältigen Lokomotionsorgane (3 Bein- und 2 Flügelpaare). Des Weiteren sind die Lokomotionsorgane noch mit zahlreichen Sinnesorganen ausgestattet, die bei anderen Tieren der Kopfregion angehören. Somit erscheint eine separate Kontrolle dieser Körperregion sinnvoll.
Das NS der Wirbeltiere zeichnet sich durch die Verlagerung der nervösen Zentralorgane in das Körperinnere (Internation) und durch die Zentralisierung vieler Neuronengruppen zu einem Zentralorgan aus. Das NS kann unterteilt werden:
| - | in das Zentralnervensystem (ZNS), |
| - | in das periphere Nervensystem (PNS) sowie |
| - | in das vegetative (autonome) Nervensystem (VNS). |