Motoneuron

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 3. November 2016
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Die Skelettmuskulatur und die glatte Viszeralmuskulatur werden von Motoneuronen gesteuert, die efferent aus dem ZNS absteigen. Die Motoneurone sind damit sowohl für die Reflexmotorik, als auch die gesamte Willkürmotorik zuständig. Schädigungen der zentralen Motoneurone äußern sich symptomatisch in sogenannten Pyramidenbahnzeichen.

Inhaltsverzeichnis

Was sind Motoneurone?

Motoneurone sind motorische Neurone im zentralen Nervensystem. Sie gehören zu den efferente Nervenzellen, die aus dem Zentralnervensystem hinaus absteigen. Die Motoneuronen innervieren sowohl die Skelettmuskulatur, als auch die glatte Muskulatur. Die Kontraktion der Muskeln ist die Hauptaufgabe der Motoneuronen. Mit ihren Axonen kontrollieren sie die Muskulatur entweder direkt oder indirekt.

Die Motoneurone der Skelettmuskulatur werden auch somatische Motoneurone genannt. Sie sind entweder Alpha- oder y-Neuronen und werden als unteres und oberes Motoneuron bezeichnet. Die a-Motoneuronen innervieren die extrafusalen Muskelfasern und ermöglichen deren Kontraktion. Die y-Motoneuronen der Skelettmuskulatur sind dagegen in den intrafusalen Muskelfasern enthalten und regeln die Sensibilität der Längenrezeptoren, die aktuelle Informationen zum Kontraktionsgrad ins zentrale Nervensystem abgeben.

Die motorischen Nervenzellen der glatten Muskulatur sind entweder speziell viszerale oder allgemein viszerale. Im engeren Sinn werden ausschließlich das obere und das untere Motoneuron der Sklettmuskulatur als Motoneurone bezeichnet.

Anatomie & Aufbau

Jedes motorische Neuron nimmt durch die Zellmembran der Dendriten und Zellkörper mit seinen Rezeptoren Informationen auf. In den internen Organellen werden diese Informationen verarbeitet und durch das Axone werden sie chemisch oder elektrisch weitergeleitet. Für eine ideale Leitfähigkeit sind die Axone von einer fettigen Isolierschicht, dem sogenannten Myelin ummantelt. Die Rezeptoren an der Zellmembran spielen vor allem für die Informationsverarbeitung eine wichtige Rolle.

Transmitter in der extrazellulären Flüssigkeit können an sie binden. Die Rezeptoren der Motoneurone sind entweder ionotrop oder metabotrop. Die ionotrphen Rezeptoren verändern nach Eingang einer Informationen mit Höchstgeschwindigkeit das Aktionspotential und leiten die Information rasant weiter. Die metabotropen Rezeptoren leiten Informationen über zahlreiche Zwischenschritte in den Nukleus. Im Zellkern wird die Information in die DNS hinterlegt. Dadurch sind Motoneurone zu Lernprozessen fähig. Die Synapsen der Motoneurone bilden die Übergänge zum nachfolgenden Neuron.

Funktion & Aufgaben

In der engeren Definition ist die wichtigste Aufgabe der Motoneurone die motorische Kontrolle der Skelettmuskulatur. Damit sind die für sämtliche Bewegungen dieses Muskelapparats verantwortlich und steuern sowohl willkürliche, als auch unwillkürliche Bewegungsabläufe. Vor allem das untere Motoneuron im Vorderhorn des Rückenmarks ist eine übergeordnete Kontroll-und Schaltstelle.

Es übernimmt in erster Linie die Rolle eines Impulsgebers. Das untere Motoneuron ist so der Ausführungsschenkel sämtlicher Reflexe und Willkürbewegungen, die die Skelettmuskulatur betreffen. Die Nervenzellkörper der unteren Motoneurone versorgen mit diesem Ziel zum Beispiel die Rumpf- und Halsmuskulatur oder die Muskeln der Gliedmaßen. Die Nervenzellkörper zur Versorgung dieser Muskeln sind in die graue Substanz des Rückenmarkvorderhorns eingebettet. Sie ziehen sich über die Gesamtlänge des Rückenmarks und formen die sogenannte Motorik-Kernsäule aus.

In den einzelnen Segmenten brechen die Axone mithilfe des jeweiligen Spinalnervs aus dem Wirbelkanal und erreichen so die motorische Endplatte der jeweiligen Muskeln. Die Nervenzellkörper für die Motorik der quergestreiften Kopfmuskulatur unterliegen ebenfalls der Steuerung durch das untere Motoneuron. Sie liegen aber nicht im Rückenmark, sondern in den motorischen Nuklei der Hirnnerven. Das obere Motoneuron für die Willkürmotorik und die Steuerung der Körperhaltung verantwortlich. Die Zellkörper dieses motorischen Neurons heißen Betzsche Riesenzellen und liegen im motorischen Cortex des Gehirns. Sie formen mit ihren Axonen die Pyramidenbahn und weiter gefasst außerdem das extrapyramidale System aus.

Das untere Motoneuron tritt bei sämtlichen Aktionen des oberen Motoneurons als Vermittler in Erscheinung. Die Willkürmotorik wird durch das obere Motoneuron also nur indirekt gesteuert und steht mit der Reflexmotorik in engem Zusammenhang.

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Krankheiten

Erkrankungen der Motoneurone beeinträchtigen die Motorik und werden häufig mit einem übergeordneten Kontrollverlust über die Muskulatur assoziiert. Vor allem Muskelschwäche, Lähmungen und Spastiken sind oft die Folge motoneuronaler Schädigungen.

Obwohl sowohl spinale Infarkte als auch Hirninfarkte die Motoneurone beschädigen können, sind die bekanntesten Ursachen für Läsionen an diesen Nervenzellkörpern degenerative und autoimmunologisch entzündliche Erkrankungen, wie Multiple Sklerose. Während MS als zentralnervensystemische Erkrankung aufgefasst wird, betrifft die degenerative Erkrankung ALS explizit das motorische Nervensystem. Bei der Krankheit bauen sich die Motoneuronen im zentralen Nervensystem Schritt für Schritt ab.

Läsionen des unteren Motoneurons lähmen so beispielsweise die damit verschaltene Muskulatur, lösen einen Kraftverlust aus oder sind mit einem Reflexverlust verbunden. Solche des oberen Motoneurons stehen dagegen mit spastisch übersteigertem Muskeltonus in den damit verschaltenen Muskeln in Zusammenhang. Bei allen motoneuronalen Schädigungen stellen sich sogenannte Pyramidenbahnzeichen ein. Dabei handelt es sich um pathologische Reflexe, die auch als Babinski-Gruppe bezeichnet werden. Die Reflex-Gruppe entspricht einer Fußglied-Reflexgruppe und wird bis heute als mit aussagekräftigster Hinweis auf Schädigungen an zentralen Motoneurone interpretiert.

Beim Säugling sind die Reflexe der Babinski-Gruppe nicht krankhaft, sondern liegen physiologisch vor. Krankheitswert haben die Pyramidenbahnzeichen also erst ab einem Alter von rund einem Lebensjahr. Obwohl die Untersuchung auf Pyramidenbahnzeichen in der Neurologie noch immer eine diagnostische Standarduntersuchung ist, wird die Zuverlässigkeit der krankhaften Reflexe mittlerweile kritisch gesehen.

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