Anatomie des Reflexbogens
Der Reflexbogen ist die strukturell-funktionelle Grundlage jeder, selbst der komplexesten Reflexreaktion. Damit eine spezifische Antwort auf einen Reiz stattfinden kann, muss der Nervenimpuls einen streng definierten Weg durchlaufen. Der Bogen umfasst fünf Elemente:
- Rezeptor — sensible Nervenendigung, die den Reiz als erste wahrnimmt.
- Afferente Bahn — sensibler Nerv, der das Signal von der Peripherie zu den Zentren leitet.
- Nervenzentrum — ZNS-Bereich, in dem die Umschaltung und Verarbeitung der Information stattfindet.
- Efferente Bahn — motorischer Nerv, der den Impuls zur Peripherie leitet.
- Effektor — Erfolgsorgan. Als solches fungiert Muskelgewebe (reagiert mit Kontraktion) oder Drüsengewebe (reagiert mit Sekretsekretion).
Eine kritisch wichtige Regel: Ein Reflex ist nur bei Intaktheit aller fünf Glieder möglich. Wird die Kette an irgendeiner Stelle unterbrochen, bleibt die Reaktion aus.
Klassifikation von Reflexreaktionen
Die gesamte Reflexaktivität wird im Großen in zwei Kategorien unterteilt.
- Unbedingte Reflexe — angeborene, genetisch determinierte Reaktionen. Sie sind im Laufe des Lebens relativ konstant und werden durch adäquate Reize an entsprechenden Rezeptoren ausgelöst. Zu den komplexen unbedingten Reaktionen gehören Nahrungs-, Abwehr-, Sexual- und Orientierungs-Forschungs-Reaktionen.
- Bedingte Reflexe — sind im individuellen Leben erworbene Reaktionen. Sie sind äußerst variabel und direkt mit dem Lernen verknüpft. Zu ihrer Ausbildung ist eine Verstärkung (Konditionierung) erforderlich — die Interaktion des neu entstehenden Bogens mit dem Bogen eines starken unbedingten Reflexes, der lebenswichtige Bedürfnisse befriedigt.
Das Neuron als Grundlage des Nervensystems
Die Aktivität des zentralen Nervensystems basiert auf Prozessen, die in Neuronen stattfinden. Ein Neuron besteht aus dem Zellkörper (Soma), zahlreichen Dendritenfortsätzen (auf ihnen befindet sich eine Vielzahl von Synapsen) und einem einzigen Axon, von dem Seitenäste — Kollateralen — abzweigen können.
Gemäß den von R. Cajal formulierten Prinzipien der neuronalen Organisation stellt die Zelle eine morphologische, genetische und funktionelle Einheit dar. Ein wichtiges Gesetz ist das Gesetz der dynamischen Polarisation: Die Erregung breitet sich entlang des Neurons streng in eine Richtung aus (von den Dendriten zum Axon). Es existiert auch eine strenge trophische Einheit: Bei Entfernung des Neuronenkörpers stirbt das Axon ab, und eine Axonunterbindung führt zum Tod der gesamten Zelle.
Nach ihrer Funktion werden Neurone unterteilt in:
- Afferente: leiten Informationen von den Sinnesorganen.
- Interneurone (Schaltzellen): verbinden Zellen innerhalb des ZNS.
- Efferente: leiten Befehle zu Muskeln oder Drüsen.
Generation und Übertragung von Signalen
Die Mechanismen der Neuronen-Erregung werden durch zwei einander ergänzende Theorien erklärt.
Die elektrische Theorie stützt sich auf die Inhomogenität der Membran. Integratorische Synapsen (nehmen 75 % der Fläche ein) liegen auf den Dendriten, die über calciumkanalvermittelte spannungsabhängige Leitfähigkeit verfügen. Die Erregung der Synapsen erzeugt eine Potentialdifferenz zwischen dem Zellkörper und dem Axonhügel (dem Ursprung des Axons). Der Hügel ist positiv geladen und synapsenfrei. Wenn die Potentialdifferenz rasant ansteigt, entsteht genau hier die Spikelaktivität (Aktionspotential).
Die chemische Theorie bringt die Erregung mit der Freisetzung von Mediatoren in Verbindung:
- Exzitatorische Mediatoren (Acetylcholin, Noradrenalin, Glutamat) bewirken eine Depolarisation der postsynaptischen Membran und bilden ein exzitatorisches postsynaptisches Potential (EPSP).
- Inhibitorische Mediatoren (GABA, Glycin) erzeugen inhibitorische Potentiale (IPSP).
Die Effizienz der Übertragung kann durch Neuromodulatoren — Oligopeptide (Opioide, Substanz P, Angiotensin II, Vasopressin, Oxytocin) — beeinflusst werden.
Die integrative Tätigkeit nach P. K. Anochin
Ein Neuron leitet nicht einfach nur ein Signal weiter. Die integrative Tätigkeit umfasst drei Schritte:
- Konvergenz verschiedenartiger Erregungen an den Synapsen der Zelle.
- Erzeugung eines integrativen Zustands innerhalb des Zytoplasmas (Informationsverarbeitung).
- Ausbildung einer spezifischen Impulsaktivität am Axon.
Dieser Prozess wird von der Expression bestimmter Proteine durch das Genom des Neurons begleitet, was eine spezifische Membranreaktion formuliert. Infolgedessen reagiert das Neuron selektiv nur auf jene Erregungen, die zur Befriedigung des ursprünglichen Bedürfnisses des Organismus beitragen.
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Nach welchen Kriterien werden Reflexe in der normalen Physiologie neben ihrer Entstehung (bedingt/unbedingt) klassifiziert?
In der normalen Physiologie werden Reflexe nach mehreren Kriterien klassifiziert. Kriterien für die Reflexklassifikation:
- Nach der Lokalisierung der Zentren — spinal, bulbär, stammhirnbedingt, kortikal.
- Nach dem Verhältnis zu den regulierten Organen — somatisch, vegetativ.
- Nach dem Effektor — muskulär, sekretorisch.
- Nach der Struktur des zentralen Gliedes — monosynaptisch, polysynaptisch.
- Nach der funktionellen Bedeutung — Beuge- und Streckreflexe, statische und statokinetische, Einzel- und Kettenreflexe, Sehnen- und Myotatische Reflexe.
- Nach biologischer Bedeutung — Schutzreflexe (Abwehrreflexe), Orientierungsreflexe.
Zudem unterscheidet man eine Klassifikation nach der Interaktion zwischen somatischem und vegetativem Nervensystem.
Welche Arten der zentralen Hemmung existieren in Reflexbögen?
Die zentrale Hemmung wird nach elektrophysiologischer Natur und Lokalisierung klassifiziert. Nach elektrophysiologischer Natur unterscheidet man:
- Hyperpolarisationshemmung — Verringerung der Gewebserregbarkeit durch Hyperpolarisation.
- Anhaltende Depolarisationshemmung — Verhinderung der Rückkehr des Membranpotentials in den Ruhezustand aufgrund hoher Erregungsfrequenz.
- Stabilisierungshemmung — Blockade der Natriumpermeabilität der Membranen ohne Änderung des Ruhepotentials.
Nach Lokalisation unterscheidet man:
- Präsynaptische Hemmung — findet in der axo-axonalen Synapse statt und blockiert die Erregungsleitung zur Hauptzelle.
- Postsynaptische Hemmung — findet in der axo-somatischen Synapse statt; direkte Hemmung des postsynaptischen Neurons.
Auch die Reziproke (gekoppelte) Hemmung wird erwähnt.
Um sich die 5 Glieder des Reflexbogens leicht zu merken, verwenden Sie den Merksatz: „Reflex absolut zweifellos effektiv erfolgt“ (Rezeptor, afferente Bahn, Zentrum, efferente Bahn, Effektor).
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Was passiert, wenn eine der Komponenten des Reflexbogens beschädigt wird?
Der Reflex wird vollständig verschwinden. Die Hauptbedingung für die Realisierung jeder Reflexreaktion ist die absolute Intaktheit aller fünf Komponenten des Bogens.
Wo genau im Neuron entsteht der Nervenimpuls?
Die Generation des Aktionspotentials findet im initialen Segment statt — dem Axonhügel. Dieser Bereich ist positiv geladen und frei von Synapsen.
Wie sind bedingte und unbedingte Reflexe miteinander verknüpft?
Die Ausbildung eines bedingten Reflexes basiert auf Verstärkung – der Interaktion eines neuen (bedingten) Erregungsbogens mit dem Bogen eines starken unbedingten Reflexes, der lebenswichtige Bedürfnisse befriedigt.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Funktionen der Neuronen: Rezeptor-, Kodierungs-, Transport- und trophische Funktion.
- Die Rolle des Nervenwachstumsfaktors (NGF) bei der Trophik und der Entwicklung synaptischer Verbindungen.
- Besonderheiten der schnellen und langsamen Mechanismen des axonalen Transports.
- NMDA-Rezeptoren und die spezifische Wirkung von Glutamat im ZNS.
- Der Aufbau des Nervensystems nach dem Synzytiumtyp bei niederen wirbellosen Tieren.
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