12 Neuronen vereinigen sich zu Nervensystemen Wenn du überlegst, was Tiere von Pflanzen oder Pilzen unterscheidet, denkst du wahrscheinlich an schnelle Bewegungen, Aktion und Reaktion – allesamt Eigenschaften, die ein hocheffektives Steuerungssystem benötigen. Das trifft genau den Punkt: Tiere sind darauf angewiesen, ihre Umwelt wahrzunehmen und darauf zu reagieren, um zB an ihre Nahrung zu kommen. Dementsprechend haben sich die Nervensysteme bei Tieren entwickelt. Im Lauf der Evolution sind aus den ursprünglich recht gleichmäßig im Körper verteilten Neuronen nach und nach komplexe Nervensysteme entstanden. Die einfachsten Nervensysteme findet man bei Hohltieren (kAbb. 3 a), wo die Neuronen ein einfaches Nervennetz bilden. Ein Zentrum oder gar ein Gehirn fehlt. Mit der Evolution der bilateralen1 Symmetrie (also Körpern mit Vorder- und Hinterende und einer bevorzugten Bewegungsrichtung) kam es zu einer Konzentration von Neuronen am vorderen Ende. Die ersten Ganglien2 entstanden – darunter versteht man Knoten von Nervenzellen (bzw. deren Zellkörpern). Bei Ringelwürmern (kAbb. 3b) gibt es in jedem Segment ein Paar Ganglien, die miteinander und von Segment zu Segment mit Nervensträngen verbunden sind (Strickleiternervensystem); am Vorderende ein besonders großes Kopfganglion. Insbesondere bei Tieren mit schnellen Bewegungen (und hohen Sinnesleistungen) kam es zur Verschmelzung mehrerer Ganglien und damit zur Herausbildung eines Gehirns (zB bei Weichtieren und Gliederfüßern, kAbb. 3 c und 3d). Bei Wirbeltieren befinden sich die meisten Neuronen im Gehirn und Rückenmark. Dieses zentrale Nervensystem (ZNS) kommuniziert mit anderen Organen wie Muskeln, Drüsen, Sinnesorganen durch das periphere Nervensystem (kAbb. 3 e). 1 bilateral: spiegelbild-symmetrisch; ein bilateraler Organismus ist einer, bei dem die rechte und linke Körperhälfte spiegelbildlich aufgebaut sind, zB beim Menschen und bei den meisten Tieren. Bei den inneren Organen gibt es aber dennoch deutliche Abweichungen von der Bilateralsymmetrie. Andere Tiere, wie zB Seesterne, sind radiär- symmetrisch. Hier lassen sich mehrere Symmetrieebenen durch den Körper legen. 2 Ganglion (Pl. Ganglien): gagglion (griech.) = Geschwulst; Knoten von Neuron-Zellkörpern, von einer Bindegewebskapsel umgeben Neuronen gibt es nur im Tierreich Variabilität, Verwandtschaft, Geschichte und Evolution Die Evolution der Nervensysteme geht mit der stammesgeschichtlichen Entwicklung der Tiere einher. Verbunden mit der Entwicklung der Sinnesorgane kam es zur Differenzierung der Nervensysteme. Allerdings bedeutet Ähnlichkeit nicht automatisch Verwandtschaft: So wurden die Ringelwürmer und die Gliederfüßer aufgrund ihres Strickleiternervensystems lange Zeit als Gliedertiere (Articulata) zusammengefasst. Neuere molekularbiologische Erkenntnisse zeigen aber, dass die Ringelwürmer näher mit den Weichtieren verwandt sind, und die Gliederfüßer mit Fadenwürmern etc. als Häutungstiere zusammengefasst sind. Einfachste Tiere besitzen ein Nervennetz ohne Gehirn, in komplexeren Nervensystemen gibt es Ganglien Ganglien in jedem Körpersegment koordinieren gezielte Bewegungen. Ganglien sind Konzentrationen von Nervenzellen. Ein Kopfganglion kontrolliert komplexere Verhaltensweisen. Gehirn Gehirn Gehirn Rückenmark peripherer Nerv optisches Ganglion Ganglion Ventralganglion (ein Nesseltier) Seeanemone (ein Ringelwurm) Regenwurm (ein Weichtier) Kalmar (ein Wirbeltier) Mensch (ein Gliederfüßer) Taufliege Einfach gebaute radiärsymmetrische Tiere verarbeiten Informationen mit Hilfe eines Nervennetzes. Spezielle Aufgaben führen zu zunehmender Zentralisierung. Das Nervensystem ist durch fusionierte Ganglien stark zentralisiert. Die weitaus meisten Neuronen sind im Gehirn und Rückenmark (ZNS) zentralisiert. Das periphere Nervensystem (PNS) durchzieht alle Körperteile. Nervennetz Innervierung der Muskulatur Kopfganglion paarige Bauchganglien segmentaler Nervenstrang Abb. 3: Nervensysteme im Tierreich. Im Verlauf der Evolution haben sich mit zunehmender Komplexität der Sinnesleitungen und des Verhaltens hochspezialisierte Nervensysteme entwickelt. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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