Die Steuerung von Bewegung beim Menschen

Skelettmuskulatur steht unter der Kontrolle des Zentralnervensystems. Dabei sind verschiedene Anteile der Motorik, also der Gesamtheit willkürlicher Bewegungsvorgänge, zu unterscheiden. Die spinale – vom Rückenmark gesteuerte – Motorik bezeichnet den Anteil, der durch Reflexe schnelle, stets gleichbleibende Reaktionen auf Umwelteinflüsse ermöglicht.

Die supraspinale – im Gehirn kontrollierte – Motorik umfaßt – die Haltungs- und Stützmotorik, um den Körper im Gleichgewicht zu halten, – die automatisierten Bewegungsabläufe, die (wie Atembewegungen oder Mimik) angeboren oder (wie Gehen oder Radfahren) erlernt sind, und – die Zielmotorik, also willkürliche, gerichtete Bewegungen.

Im Gegensatz zur relativ einfachen Verschaltung der Nerven im Reflexbogen ist dabei ein komplexes System aus mehreren Zentren des Gehirns zuständig.

Am Beginn eines Bewegungsablaufs der supraspinalen Motorik steht ein Handlungsantrieb. Er kann aufgrund äußerer Sinneseindrücke entstehen, beispielsweise bei Erkennen eines Feindes oder von Nahrung, oder auch aufgrund einer inneren Motivation, wobei letztere auf sogenannte Motivationsareale zurückgeht, die sich beispielsweise in Teilen des Frontalhirns oder des limbischen Systems befinden könnten.

Dieser Handlungsantrieb liefert allerdings nur eine Vorstellung von der anzustrebenden Bewegung und muß zu einem Bewegungsplan konkretisiert werden. Dafür ist der assoziative Cortex zuständig.

Das sind Areale der Großhirnrinde ohne sensorische oder motorische Funktionen. Sie stellen den Großteil der Rinde und dienen ausschließlich der Informationsverarbeitung. Ihre Signale leiten sie an die tiefer im Gehirn gelegenen Basalganglien, an das Kleinhirn und an bestimmte Bezirke der Großhirnrinde weiter.

Die Nervenimpulse, welche die willkürliche Muskelaktivität steuern, werden teilweise in den Pyramidenzellen der vorderen Zentralwindung (Gyrus praecentralis), einem Teil des Stirnlappens, und in den benachbarten Regionen gebildet.

Dabei sind Feldern der Hirnrinde Muskelgruppen zugeordnet (somatotopische Gliederung oder Somatotopie). Solche, die besonders fein differenzierte Bewegungen ausführen, also beispielsweise die der Hand und dem Greifen zugeordneten Muskelgruppen, sind dabei großflächiger repräsentiert.

Bewegungssystem

Auch die Felder für die Sprach- und Gesichtsmuskulatur haben eine im Vergleich etwa zur Rumpfmuskulatur viel größere Ausdehnung auf der Rinde. Man faßt diese Rindengebiete auch als primär-motorischen Cortex zusammen.

Zusammen mit weiteren Rinden-Regionen entsteht ein detailliertes Bewegungsprogramm, bei dem vor allem die räumliche Ausdehnung und die zeitliche Abfolge der Einzelbewegungen festgelegt werden. Über die Pyramidenbahn (Tractus corticospinalis), deren Nervenzellen vom Gyrus praecentralis und von anderen Arealen der Großhirnrinde ausgehen und bis ins Rückenmark ziehen, werden die Befehle für den willkürlichen Muskeleinsatz übertragen.

Früher war man der Meinung, daß die Steuerung der willkürlichen Motorik allein über den primär-motorischen Cortex und die Pyramidenbahn verlaufe; daher stammt auch die Gliederung in ein pyramidales und ein extrapyramidales System. Heute vertritt man zunehmend die Ansicht, daß die Funktionen aller beteiligten Strukturen zu eng miteinander verflochten sind, um eine solche Aufteilung weiterhin zu rechtfertigen.

Zum Teil führen die Neuronen der Pyramidenbahn an Interneurone genannte Nervenzellen mit Weiterschaltfunktion, zum Teil auch schon direkt an motorische, also einen Muskel steuernde, Neuronen.
Insgesamt spricht man hier vom Bereich der supraspinalen und spinalen Programmausführung.

Weitere Bereiche des Gehirns, die an der Konzipierung des Bewegungsprogramms und der Regelung des Bewegungsablaufs mitwirken, sind die Basalganglien und das Kleinhirn. Die als Basalganglien zusammengefaßten Hirnbereiche kontrollieren Ausmaß und Richtung der willkürlichen Bewegungen, die Einstellung des Muskeltonus und die Halte- und Stützmotorik.

Über die Funktionen des Kleinhirns wird in diesem Zusammenhang noch spekuliert, obwohl die Verschaltung der Nerven in diesem Bereich sehr gut bekannt ist. Vermutlich erfolgt hier jedoch eine Feinkontrolle der Bewegungsabläufe unter Verarbeitung von Informationen zum Gleichgewicht und eine Regelung der Augenbewegungen.

Eine ganze Reihe von Bewegungsabläufen, die automatisiert werden können, gerade im Bereich der Haltungskontrolle, laufen vermutlich zumindest teilweise auch im Stammhirn ab. Die eigentliche Stütz- oder Zielotorik obliegt schließlich den ausführenden Muskeln, die damit nur das letzte Glied in einer langen Kette von informationsverarbeitenden nervalen Vorgängen mit vielen Rückkopplungsschleifen darstellen.

Das Zentralnervensystem des Menschen: Ein Atlas mit Begleittext
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Das Zentralnervensystem des Menschen: Ein Atlas mit Begleittext
  • Rudolf Nieuwenhuys, Jan Voogd, Christian van Huijzen
  • Herausgeber: Springer
  • Auflage Nr. 2 (05.02.1991)
  • Taschenbuch: 461 Seiten

Störungen des motorischen Systems

Typische periventrikuläre Störungen des motorischen Systems Der Komplexität des motorischen Systems entsprechend kennt man heute eine Vielzahl von Störungen, die teils auf muskulärer, teils auf nervaler Ebene angreifen. So kann beispielsweise die Muskelspannung (Muskeltonus) gestört sein.

Ist sie herabgesetzt (Muskelhypotonus), setzen die Muskeln einer passiven Bewegung etwa einer Extremität nicht ausreichend Widerstand entgegen; sie wird im Gelenkbereich überdehnt. Ist der Tonus erhöht (Muskelhypertonus), können ganz unterschiedliche Schadensbilder auftreten.

Beim Rigor liegt ein verstärkter Dehnungswiderstand vor, der aber unvermittelt abbrechen kann (sogenanntes Zahnradphänomen).Bei einer Spastik besteht ein federnder Widerstand gegen Bewegungen, der mit zunehmender Muskelspannung ansteigt und plötzlich abfällt (Taschenmesserphänomen).

Aber auch Reflexe können ausfallen (Areflexie) oder abnorm leicht ausgelöst werden (Hyperreflexie). Von einem Tremor spricht man, wenn sich antagonistische, also gegeneinander arbeitende und sich normalerweise ergänzende Muskeln abwechselnd rhythmisch kontrahieren, so daß auch in Ruhe schon Zitterbewegungen auftreten.

Diese und andere Störungen des motorischen Systems treten zum Teil auch in Kombinationen bei verschiedenen Krankheitsbildern auf, etwa bei der Querschnittslähmung, also einer kompletten Durchtrennung des Rückenmarks mit anschließender Lähmung der von tieferliegenden Rückenmarkssegmenten versorgten Muskelgruppen, Empfindungslosigkeit und Areflexie.

Beim Parkinson-Syndrom entstehen nicht nur motorische, sondern auch vegetative Störungen, beispielsweise Rigor und Ruhetremor, Funktionsstörungen von Blase und Darm sowie psychische Störungen.

Bei der Chorea Huntington (Veitstanz), einer meist zwischen dem 30. und dem 50. Lebensjahr auftretenden Erbkrankheit, kommt es zu unwillkürlichen Zuckungen der quergestreiften Muskulatur, eigenartigen Bewegungen der Gliedmaßen und bizarren Gelenkstellungen.

Als Epilepsien faßt man verschiedene anfallartig auftretende Krankheiten zusammen, die auf einer gesteigerten Erregbarkeit zentraler Nervenzellen und damit auf einer herabgesetzten Krampfschwelle beruhen. Das verursacht abnorme motorische Reaktionen wie Krämpfe und Zuckungen, aber auch Bewußtseinsstörungen.

Die multiple Sklerose ist eine Erkrankung, bei der die Markscheiden der Neuronen zerstört werden. Als Ursachen werden Virusinfekte, Autoimmunerkrankungen und Störungen in der Membranstruktur der Zellen diskutiert.

Die Symptome sind entsprechend vielgestaltig: Störungen im Bereich von Hirn und Kleinhirn (Sehschädigungen, gestörte Sprache), spastische Lähmungen, vegetative Beeinträchtigungen und psychische Schäden.

Besonders typisch ist dabei, daß sich diese Symptome immer wieder abwechselnd verschlechtern und verbessern können.

Das Zentralnervensystem des Menschen: Ein Atlas mit Begleittext
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Das Zentralnervensystem des Menschen: Ein Atlas mit Begleittext
  • Rudolf Nieuwenhuys, Jan Voogd, Christian van Huijzen
  • Herausgeber: Springer
  • Auflage Nr. 2 (05.02.1991)
  • Taschenbuch: 461 Seiten