Der Muskel-Gehirn-Schaltkreis

Die Bewegung der Muskeln setzt in der Regel die Kommunikation zwischen Muskel und Gehirn über Nerven voraus. Der Anstoß, einen Muskel zu bewegen, kann vom Gehirn ausgehen – wie wenn sich jemand bewusst entscheidet, einen Muskel zu bewegen, z. B., um ein Buch aufzuheben.

Der Anstoß, einen Muskel zu bewegen, kann aber auch von den Sinnesorganen ausgehen. Beispielsweise ermöglichen spezielle Nervenenden in der Haut (sensorische Rezeptoren) einer Person, Schmerzen oder Temperaturschwankungen wahrzunehmen. Diese sensorische Information wird zum Gehirn gesandt, und das Gehirn signalisiert den Muskeln, wie sie reagieren sollen. An dieser Art der Kommunikation sind zwei komplexe Nervenbahnen beteiligt:

• Die sensorische Nervenbahn zum Gehirn

• Die motorische Nervenbahn zu den Muskeln

1. Nehmen sensorische Rezeptoren Schmerz oder Temperaturschwankungen wahr, übermitteln sie einen Impuls (Signal), der schließlich bis zum Gehirn reicht.

2. Der Impuls wird über einen sensorischen Nerv zum Rückenmark geleitet.

3. Der Impuls läuft durch eine Synapse (Kontaktstelle zwischen zwei Nervenzellen) zwischen dem sensorischen Nerv und einer Nervenzelle im Rückenmark.

4. Er läuft durch eine Nervenzelle im Rückenmark zur gegenüberliegenden Seite des Rückenmarks.

5. Der Impuls wird ans Rückenmark und durch den Hirnstamm an den Thalamus geleitet, einen Teil des Zwischenhirns zur Verarbeitung sensorischer Informationen.

6. Der Impuls läuft durch eine Synapse im Thalamus zu Nervenfasern, die Impulse an den sensorischen Kortex im Großhirn (den Hirnbereich, der Informationen aus den sensorischen Rezeptoren empfängt und verarbeitet) übermitteln.

7. Der sensorische Kortex nimmt die Impulse wahr. So werden bewusste Bewegungen eingeleitet, die erregungsauslösend für die Generierung von Impulsen durch den motorischen Kortex (den Bereich, der willkürliche Bewegungen entwirft, steuert und ausführt) wirken.

8. Der den Impuls leitende Nerv kreuzt an der Hirnbasis auf die gegenüberliegende Seite.

9. Der Impuls wird an den unteren Bereich des Rückenmarks geleitet.

10. Der Impuls läuft durch eine Synapse zwischen den Nervenfasern im Rückenmark und einem im Rückenmark liegenden motorischen Nerv.

11. Der Impuls wandert außerhalb des Rückenmarks über die gesamte Länge des motorischen Nervs.

12. Der Impuls erreicht die neuromuskuläre Verbindungsstelle (an der die Nerven mit den Muskeln verbunden sind), wo der Impuls vom motorischen Nerv auf die motorische Endplatte des Muskels überspringt und eine Muskelkontraktion auslöst.

Wenn das Gefühl plötzlich auftritt und stark ist (vergleichbar mit dem Treten auf einen spitzen Stein oder dem Anfassen eines Bechers mit sehr heißem Kaffee), kann der Impuls zunächst ins Rückenmark und dann direkt zurück zum motorischen Nerv wandern und umgeht dabei das Gehirn. Das Ergebnis ist eine schnelle Muskelreaktion – die Person entfernt sich sofort von der Schmerzquelle. Diese Reaktion wird als Spinalreflex bezeichnet.