Afferente vs. efferente Nervenfasern


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Patienten mit einer Rückenmarksverletzung haben Ausfälle in ihrem motorischen und sensorischen System. Was genau bedeutet das aus biologischer Sicht?  

Das Nervensystem – eine komplexe Maschine
Das Nervensystem ist in zwei Bereiche unterteilt. Das zentrale Nervensystem beinhaltet das Gehirn und das Rückenmark. Das periphere Nervensystem besteht aus einem Netzwerk von Nerven, das die Organe, die Muskeln und den gesamten Körper umspannt. Die Nervenzellen beider Systeme arbeiten eng zusammen und helfen uns so, zu denken, zu überleben und auf die Welt um uns herum zu reagieren.



Was macht dieses System?
Das Nervensystem basiert auf dem Prinzip der Reizwahrnehmung und (Re-)Aktion. Lebewesen sind in der Lage, die Umgebung wahrzunehmen und als Reaktion darauf, etwas zu unternehmen. Ein einfaches Beispiel an: wenn ein Auto auf Kollisionskurs ist, springt man aus dem Weg. Diese einfache Handlung ist komplizierter als sie scheint. Das Auge sieht das Auto, das Gehirn erfasst die Gefahr, und sendet das Kommando an die Muskeln, aus dem Weg zu springen. Ein weiteres Beispiel: Wenn die Flamme einer Kerze die Finger verbrennt, zieht man sofort die Hand zurück. Man hat etwas wahrgenommen und dann gehandelt.



Das Nervensystem ist mit allen Körperaktivitäten verbunden. Beispielsweise erhält es kontinuierlich Informationen über die exakte Position von Körperteilen ohne sie beobachten zu müssen, denn die Beugung und Streckung von Gelenken und Muskeln werden kontinuierlich registriert. Dieser oft vernachlässigte Sinn ist essentiell für die Bewegungen des Körpers, z.B. während des Sports; manchmal wird er auch als sechster Sinn bezeichnet. Basierend auf dieser andauernden Rückmeldung kann das Nervensystem die Körperaktivität kontrollieren, entweder willentlich (Muskelbewegung) oder unwillkürlich (Herzschlag).



Einfache Komponenten für eine komplexe Anordnung
Das Nervensystem besteht aus unterschiedlichen Typen von Nervenzellen, die ständig arbeiten. Neurone, die Informationen von den Sinnesorganen, wie z. B dem Auge oder der Haut, erhalten und diesen Input an das zentrale Nervensystem weiterleiten, werden afferente Neurone genannt.



Nervenzellen, die Impulse vom zentralen Nervensystem an die Gliedmaßen und Organe senden, heißen efferente Neurone. Die afferenten Neurone übermitteln die sensorischen Stimuli an das Gehirn (wie das Hitzeempfinden verursacht durch die Kerzenflamme), die efferenten Neurone übermitteln die motorischen Stimuli an die Muskeln (Entfernen der Hand von der Kerze). Afferent = empfangen, efferent = agieren!



Jene Bahnen, die Empfindungen zum Gehirn übermitteln, heißen auch aufsteigende Faserbündel. In die entgegengesetzte Richtung ziehen die sogenannten absteigenden Faserbündel, die das Gehirn mit allen Muskeln und Organen verbinden.




Die individuellen Ausfallserscheinungen, die nach einer Rückenmarksverletzung auftreten, werden dadurch bestimmt, welche Art von Fasern beschädigt werden. Wenn motorische (= efferente) Fasern verletzt sind, kann das Bein nicht angehoben werden, da der Befehl vom Gehirn nicht an die Beinmuskulatur übermittelt werden kann. Sind sensorische (= afferente) Fasern betroffen, erhält das Gehirn keine Informationen von den sensorischen Organen, z.B. eine Berührung des Beines. Tatsächlich ist meist nicht ein einzelner Fasertyp betroffen, sondern eine Kombination von afferenten und efferenten Fasern.

… das ist noch nicht alles
Wie oben beschrieben, kann man das Nervensystem als „geschlossenen Regelkreis“ bezeichnen, der aus Empfindung, Entscheidung und Reaktion besteht. Abhängig von der Komplexität der Reaktion und der beteiligten Muskelgruppen oder Körperteile sind unterschiedliche Teile des Nervensystems mit einbezogen.

In manchen Fällen funktioniert der geschlossene Regelkreis ohne Beteiligung höherer Ebenen, wie der des Gehirns. Afferente Fasern sind direkt mit efferenten Fasern verknüpft. Das passiert beispielsweise beim Kniesehnen-Reflex. Dieser einfache Test, der vielen vom Arztbesuch bekannt ist, untersucht einen Reflex, der wichtig für die Haltung und Balance ist. So ist es möglich, dass wir gehen können, ohne über jeden Schritt separat nachdenken zu müssen.



Ist die Reaktion jedoch komplexer, ist das Eingreifen weiterer Ebenen des zentralen Nervensystems erforderlich. Der Rezeptor im Finger bemerkt die Hitze der Kerze. Diese Information wandert zum Rückenmark und über mehrere neuronale Verschaltungen des Nervensystems werden die Muskeln des Arms aktiviert, die Hand wird zurückgezogen und das Gehirn nimmt den Schmerz wahr. Noch komplexer ist die Fluchtreaktion vor dem Auto: Das Auge erfasst das Auto und übermittelt auch diese Information an das Gehirn. Hier wird dann eine angemessene Antwort ausgearbeitet (aus dem Weg springen) und die entsprechenden motorischen Befehle werden an die Muskeln gesendet.

Ob und bis zu welchem Ausmaß afferente und/oder efferente Fasern nach einer Rückenmarksverletzung betroffen sind, bestimmt also die individuellen Ausfallserscheinungen.

Grafiken: Dr. Vieri Failli