Nervesystemet forklaret: CNS, PNS, neuroner og refleksbuer

Du rækker hånden ud og rører ved en varm kogeplade. Inden du overhovedet har nået at tænke, er hånden allerede trukket til sig. Det er ikke magi. Det er nervesystemet, der handler hurtigere end din bevidste tanke. Hvert sekund modtager, sorterer og videresender dette netværk af milliarder af celler signaler, der koordinerer alt fra bevidste bevægelser til fordøjelse, vejrtrækning og puls.

Nervesystemet er et kernestof i biologi, der går igen fra folkeskolen til gymnasiets A-niveau. Uanset om du forbereder dig til en prøve eller vil forstå, hvad der sker inde i kroppen, er det godt at have styr på begreberne: CNS og PNS, somatisk og autonomt nervesystem, neuroner, synapser og refleksbuer. Har du brug for hjælp undervejs, kan Toptutors' biologiundervisere tage dig igennem det hele med konkrete eksempler.

Hvad er nervesystemet?

Nervesystemet forgrener sig ud gennem hele kroppen og forbinder alle kroppens dele med hjerne og rygmarv. Det arbejder lynhurtigt og præcist: det kan aktivere en enkelt muskel uden at forstyrre de andre. Hormonsystemet tager sig af kommunikation over længere tid via blodet, men nervesystemet er det hurtige system. Ifølge Den Store Danske om nervesystemet er nervesystemets basale byggesten nervecellen (neuronet), gennem hvilken elektriske impulser ledes, suppleret af gliaceller, der opretholder det rette miljø for nervecellerne.

Anatomisk inddeles nervesystemet i to hoveddele: centralnervesystemet (CNS) og det perifere nervesystem (PNS). Fysiologisk skelnes der yderligere mellem det somatiske nervesystem, der er underlagt viljens kontrol, og det autonome nervesystem, der fungerer selvstændigt og regulerer fx hjerterytme, blodtryk og fordøjelse.

Centralnervesystemet: hjerne og rygmarv

Hjernen er nervesystemets kontrolcenter og udgør kun 2 % af kroppens vægt, men bruger mere end 20 % af energien. Storhjernen styrer bevidst tænkning, sprog, hukommelse og bevægelse. Lillehjernen koordinerer balance og finmotorik. Hjernestammen regulerer de livsnødvendige basisfunktioner: vejrtrækning, puls og søvn.

Rygmarven løber inde i rygsøjlen fra nakken ned til lænden og fungerer som en tovejs-kommunikationskanal. Nerveimpulser sendes opad fra kroppen til hjernen, og kommandoer sendes nedad fra hjernen ud til musklerne. Rygmarven kan dog også handle selvstændigt: ved reflekser sker reaktionen, inden signalet når hjernebarken.

Det perifere nervesystem (PNS)

Tænk på PNS som kroppens ledningsnet: alle de nerver, der udgår fra hjerne og rygmarv og løber ud til resten af kroppen. Det inddeles i hjernenerver (12 par, der udspringer direkte fra hjernen og styrer bl.a. syn, hørelse og ansigtsmuskulatur) og spinalnerver (31 par fra rygmarven, der styrer kroppen fra nakke til tæer).

Nerverne i PNS bevæger sig i to retninger. Tilførende sensoriske nerveceller (afferente nerver) sender sanseinformationer fra kroppen ind til CNS: smerte, temperatur, tryk og lyd. Fraفørende motoriske nerveceller (efferente nerver) bringer kommandoer ud fra CNS til muskler og kirtler. Stikker du fingeren på en nål, sender de sensoriske nerveceller alarmen ind til rygmarven, mens de motoriske nerveceller sender svaret ud: træk fingeren til sig.

Somatisk vs. autonomt nervesystem

Inden for PNS skelner man funktionelt mellem to systemer. Det somatiske nervesystem (SNS) styrer de bevægelser, du selv beslutter: at løbe, tale, tage fat om en kop. Det aktiverer skeletmusklerne og er det viljestyrede system. Du kan beslutte at løfte armen. Det er SNS i aktion.

Det autonome nervesystem (ANS) arbejder i baggrunden uden din bevidste kontrol. Det regulerer hjerterytme, vejrtrækning, fordøjelse, blodtryk og kirtlernes sekretion. Du kan ikke beslutte at sænke din puls bare ved at tænke på det. ANS gør det dog konstant, automatisk, uden at du lægger mærke til det. Det udspringer primært fra hypothalamus, hjernestammen og rygmarven.

Sympatisk og parasympatisk nervesystem: kæmp eller hvil

Forestil dig, at du pludselig hører et højt brag. Inden du har tænkt en tanke, slår hjertet hurtigere, musklerne spændes og pupillerne udvider sig. Det er det sympatiske nervesystem, der mobiliserer kroppen til kamp eller flugt. Blod ledes væk fra fordøjelsen og hen til de store muskler, blodsukkeret stiger og adrenalinen flyder.

Det parasympatiske nervesystem er det modsatte: hvil og fordøj. Når faren er ovre, sænkes pulsen gradvist, fordøjelsen sætter i gang igen og kroppen restituerer. De to systemer arbejder konstant i balance og har modsatrettede effekter på de fleste organer: sympatikus stimulerer og øger aktiviteten over mellemgulvet (fx højere puls og blodtryk), mens parasympatikus stimulerer processer under mellemgulvet og fremmer hvile og fordøjelse.

Nervecellens opbygning: neuronet

Bag alle nervesystemets funktioner er en enkelt celletype: neuronet. Den menneskelige hjerne rummer ca. 86 milliarder neuroner, og de kommunikerer via elektriske signaler, der kan bevæge sig med hastigheder på op til 100 m/s langs de myeliniserede aksoner. Ifølge Den Store Danske om nerveceller består nerveceller alle af samme grundlæggende dele: en multipolar nervecelle kan modtage signaler fra flere tusinde andre neuroner og afgøre, om der skal sendes et aktionspotentiale videre.

1. 1

   Soma (cellelegemet)

   Nervecellens 'fabrik'. Indeholder cellekerne og organeller, der styrer proteinsyntese og energiomsætning. Fra soma udgår alle nervecellens forgreninger.

2. 2

   Dendritter

   Korte, forgrenede udløbere fra soma. Modtager nerveimpulser fra andre neuroner via synapser. Jo flere dendritter, jo flere signaler kan cellen modtage på én gang.

3. 3

   Aksonet

   Den lange udløber, der leder aktionspotentialet fra soma ud til næste celle. Aksoner i det perifere nervesystem kan blive op til en meter lange.

4. 4

   Myelinskeden

   Et fedtholdigt lag, der omgiver aksonet og fungerer som isolering. Øger signalernes hastighed markant ved at lade impulsen hoppe fra de ranvierske indsnøringer frem for at kravle langs hele aksonet.

5. 5

   Endeknop (synapseknop)

   For enden af aksonet. Her overføres signalet kemisk til den næste nervecelle via synapsekløften ved hjælp af neurotransmittere.

Nerveimpulsen og synapsen

Et aktionspotentiale er en spændingsændring over nervecellens membran: natriumioner strømmer ind i cellen, den tændes, og impulsen løber langs aksonet hen mod endeknoppen. Signalet fungerer efter alt-eller-intet-princippet: enten sker der et aktionspotentiale, eller også gør der ikke. Det er ikke muligt at have lidt af en nerveimpuls.

1. 1

   1. Impulsen ankommer

   Aktionspotentialet løber langs aksonet og når frem til synapseknappen.

2. 2

   2. Calciumkanaler åbnes

   Spændingsændringen åbner spændingsstyrede Ca2+-kanaler, og calciumioner strømmer ind i endeknoppen.

3. 3

   3. Neurotransmittere frigives

   Vesikler fyldt med kemiske signalstoffer (fx acetylcholin, dopamin eller serotonin) smelter med celleoverfladen og tømmes ud i synapsekløften ved exocytose.

4. 4

   4. Receptorer aktiveres

   Neurotransmitterne binder til receptorer på den postsynaptiske celles membran.

5. 5

   5. Nyt aktionspotentiale

   Receptorerne åbner ionkanaler, natriumioner strømmer ind, og der dannes et nyt aktionspotentiale i den næste celle.

Synapsens opbygning sikrer, at signalet kun kan løbe én vej: fra aksonet til dendritten. Det giver nervesystemet sin præcision og forhindrer, at signaler løber bagud.

Refleksbuen: kroppen reagerer hurtigere end tanken

Du sætter hånden på en varm kogeplade. Inden smerteimpulsen har nået din hjernebark, har du allerede trukket hånden til dig. Det er refleksbuen, der arbejder. Signalet behøver ikke rejse den lange vej op til hjernen, inden musklerne reagerer. Det afkortes ved rygmarven.

1. 1

   1. Receptor

   Sanseceller i huden registrerer stimulus: varme, smerte eller tryk.

2. 2

   2. Sensorisk neuron

   Sender impulsen via afferente nerver ind til rygmarven (CNS).

3. 3

   3. Interneuron i rygmarven

   Videresender signalet til et motorisk neuron, typisk uden at sende det op til hjernebarken. Her er reaktionens hastighed.

4. 4

   4. Motorisk neuron

   Sender impulsen ud fra rygmarven via efferente nerver til den relevante muskelgruppe.

5. 5

   5. Effector (musklen)

   Musklen trækker sig sammen og hånden trækkes til sig, inden den bevidste smerteoplevelse er nået frem.

Sideløbende sendes et signal videre op til hjernebarken, og det er det, der giver dig den bevidste smerteoplevelse. Men bevægelsen er sket allerede. Refleksbuen er kroppens hurtige forsvarssystem. Præcis som immunforsvaret beskytter kroppen mod sygdomme, beskytter refleksbuen mod akutte skader. Vil du dykke ned i endnu et biologiemne, kan du læse om fotosyntese og cellernes energiproduktion.