Sehen, hören, riechen, schmecken und fühlen: Wie der menschliche Körper sensorische Informationen erhält

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Zunge

Die vier intrinsischen Muskeln der Zunge arbeiten zusammen und verleihen der Zunge großartige Flexibilität.

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Eine Darstellung der fünf Sinne

Das Nervensystem muss die von der Außenwelt stammenden Informationen aufnehmen und verarbeiten, damit der Körper reagieren, kommunizieren sowie gesund und sicher bleiben kann. Ein Großteil dieser Informationen stammt von den Sinnesorganen: Augen, Ohren, Nase, Zunge und Haut. Innerhalb dieser Organe nehmen spezielle Zellen und Gewebe die Reize direkt auf und wandeln sie in Signale um, die das Nervensystem nutzen kann. Nerven übertragen die Signale an das Gehirn, das sie als Sehen, Hören, Riechen, Riechen und Berühren deutet.

1. Die Augen wandeln Licht in Bildsignale um, die von Gehirn verarbeitet werden

Ein Querschnitt durch das Auge

Die Augen liegen in den Augenhöhlen des Schädels und werden von Knochen und Fettgewebe geschützt. Der weiße Anteil des Augapfels wird als Sklera oder Lederhaut bezeichnet. Sie schützt die Binnenstrukturen des Auges und umhüllt eine durch Hornhaut, Iris und Pupille gebildete, kreisförmige Öffnung. Die Hornhaut ist durchsichtig, damit Licht in das Auge eintreten kann, und durch ihre Wölbung wird das Licht durch die direkt dahinter liegende Pupille gelenkt. Bei der Pupille handelt es sich um eine Öffnung in der Farbscheibe der Iris. Da die Iris sich vergrößern und verkleinern kann, regelt sie, wieviel Licht durch die Pupille auf die Linse fällt. Die gewölbte Linse bündelt das Licht auf die Netzhaut, die innere Auskleidung des Augapfels. Die Netzhaut besteht aus einer feinen Nervengewebsmembran mit Photorezeptorzellen. Die Zellen, die Zapfen und Stäbchen, setzen das Licht in Nervensignale um. Der Sehnerv überträgt die Signale vom Auge zum Gehirn, das aus ihnen visuelle Bilder formt.

2. Durch das Zusammenspiel von Knochen und Flüssigkeit wandeln die Ohren Schallwellen in akustische Signale um

Für eine erläuternde Animation zur Funktionsweise des Hörens hier klicken

Musik, Gelächter, Autohupen — all das erreicht unsere Ohren als von der Luft übertragene Schallwellen. Das Außenohr lenkt die Schallwellen zum äußeren Gehörgang und dann weiter zum Trommelfell. Die Schallwellen treffen auf das Trommelfell und versetzen es in mechanische Schwingungen. Das Trommelfell überträgt diese Schwingungen auf drei kleine Knöchelchen, die sogenannten Gehörknöchelchen, im luftgefüllten Hohlraum des Mittelohres. Diese Knöchelchen – Hammer, Amboss und Steigbügel – leiten die mechanischen Schwingungen weiter an eine Öffnung im Innenohr. Das Innenohr besteht aus flüssigkeitsgefüllten Kanälen, u. a. aus der spiralenförmigen Schnecke. Während die Gehörknöchelchen sich hin und her bewegen, erkennen spezielle Haarzellen in der Schnecke Druckwellen in der Flüssigkeit. Diese aktivieren Nervenrezeptoren, die über den N. cochlearis Signale an das Gehirn senden, das die Signale als Töne interpretiert.

3. Spezielle Rezeptoren in der Haut senden Signale an das Gehirn

Ein Querschnitt durch die Haut mit Tastrezeptoren

Die drei wichtigsten Hautschichten sind: Äußere Oberhaut (Epidermis), mittlere Lederhaut (Dermis) und innere Unterhaut (Subkutis oder Hypodermis) Spezielle Rezeptorzellen innerhalb dieser Hautschichten erkennen Berührungen und leiten über periphere Nerven Signale weiter an das Gehirn. Das Vorliegen und die Lokalisation der unterschiedlichen Rezeptorarten machen bestimmte Körperstellen empfindlicher. Beispielsweise finden sich Merkelzellen im unteren Anteil der Epidermis von Lippen, Händen und den äußeren Geschlechtsteilen. Meissner-Tastkörperchen finden sich im oberen Anteil der Dermis an unbehaarten Körperstellen — Fingerspitzen, Brustwarzen und Fußsohlen. Beide Rezeptorarten erkennen Berührung, Druck und Vibration. Zu den weiteren berührungsempfindlichen Rezeptoren zählen u. a. die Vater-Pacini-Körperchen, die ebenfalls auf Druck und Vibration reagieren, sowie die freien Enden bestimmter Nerven, die Schmerzen, Juckreiz und Kitzeln übermitteln.

4. Geruchsinn: Chemische Wirkstoffe in der Luft lösen Signale aus, die das Gehirn als Gerüche deutet

Für eine erläuternde Animation der Funktionsweise des Geruchssinnes hier klicken

Der Geruchssinn wird auch als olfaktorische Wahrnehmung bezeichnet. Er beginnt mit speziellen Nervenrezeptoren in den haarähnlichen Zilien des Schleimhautepithels der Nase. Beim Schnüffeln oder Einatmen durch die Nase binden sich einige der Wirkstoffe an diese Rezeptoren. Dies löst ein Signal aus, das sich entlang einer Nervenfaser, durch das Epithel und den darüberliegenden Schädelknochen zu den Riechkolben ausbreitet. In den Riechkolben finden sich Neuronzellkörper, die Informationen über die Hirnnerven, bei den es sich um Verlängerungen der Riechkolben handelt, weiterleiten. Sie senden die Signale entlang der Riechnerven zum Riechhirn, einer Struktur der Großhirnrinde.

5. Heimat der Geschmacksknospen: Hauptorgan des Schmeckens ist die Zunge

Eine Darstellung der Zunge und Geschmacksknospen

Was sind alle diese kleinen Höckerchen auf der Zungenoberfläche? Sie werden als Papillen bezeichnet. Viele von ihnen, beispielsweise die Wall- und Pilzpapillen, enthalten Geschmacksknospen. Beim Essen treffen chemische Wirkstoffe aus der Nahrung auf die Papillen und erreichen die Geschmacksknospen. Diese Wirkstoffe (oder Geschmacksstoffe) reizen spezielle Geschmackszellen im Inneren der Geschmacksknospen und aktivieren so die Nervenrezeptoren. Die Rezeptoren senden Signale an Fasern des N. facialis, N. glossopharyngeus und N. vagus. Diese Nerven leiten die Signale an die Medulla oblongata weiter, die sie ihrerseits an den Thalamus und die Großhirnrinde sendet.

Externe Hilfe

Ein Artikel in Science Daily über eine Forschungsstudie zur Pupillengröße und die Reaktion auf Musik.

Ein Artikel über Phantomschmerzen in Science Creative Quarterly.

Anatomie & Physiologie von Visible Body bietet eine umfassende Behandlung jedes Körpersystems in einer geführten, visuell ansprechenden Präsentation.