Motorisches Nervensystem: Anatomie, Funktion und Klinik

Die Motorik ist eine grundlegende und zugleich äußerst komplexe Fähigkeit des menschlichen Körpers, denn sie umfasst sowohl einfache Reflexe als auch komplexe, bewusst gesteuerte Handlungen. Hinter jeder einzelnen Bewegung steht ein fein abgestimmtes Zusammenspiel von Nervenzellen, Muskeln sowie verschiedenen Steuerungszentren im Gehirn und im Rückenmark. Dabei bildet das motorische Nervensystem die zentrale Grundlage der Bewegungssteuerung, da es dafür sorgt, dass motorische Signale präzise vom Gehirn zu den Muskeln geleitet und Bewegungen entsprechend koordiniert, angepasst sowie ausgeführt werden können. Im Folgenden werden daher die Anatomie, die Funktion und die klinischen Aspekte des motorischen Nervensystems näher erläutert.

Motorisches Nervensystem – Definition

Als motorisches Nervensystem bezeichnet man den Teil des zentralen Nervensystems, der die Steuerung und Ausführung von Körperbewegungen ermöglicht. Es überträgt Signale vom zentralen Nervensystem zu den Muskeln und reguliert so bewusste (willkürliche) und unbewusste (automatische) Bewegungen. Man unterscheidet das zentrale motorische System vom peripheren motorischen System.

Motorisches Nervensystem – Anatomie

Das motorische System lässt sich in das zentrale motorische System und das periphere motorische System unterteilen. Das zentrale motorische System umfasst alle Strukturen, die im Gehirn und Rückenmark an der Bewegungssteuerung beteiligt sind, während das periphere motorische System als zweites Motoneuron aus α-Motoneuron, motorischer Einheit und motorischer Endplatte besteht.

Zentrales motorisches System

Im zentralen motorischen System wird über die pyramidale Bahn (Tractus corticospinalis), auch bezeichnet als erstes Motoneuron, ein motorisches Signal vom Motorkortex über das Rückenmark weitergeleitet. Die pyramidale Bahn besteht aus verschiedenen absteigenden Bahnen mit ähnlichem Verlauf, deren Hauptfunktion in der Aktivierung von Motoneuronen liegt, um willkürliche Bewegungen präzise auszuführen.

Das extrapyramidale System dient der Modulation und Feinabstimmung  der Bewegungsabläufe. Es handelt sich dabei um verschiedene Strukturen des zentralen Nervensystems:

• Basalganglien
• Thalamus
• Kleinhirn
• Nucleus ruber
• Formatio reticularis

Peripheres motorisches System

Zum peripheren motorischen System zählen unter anderem als zweites Motoneuron das α-Motoneuron, die motorische Einheit sowie die motorische Endplatte. Dabei liegen die α-Motoneurone im Vorderhorn des Rückenmarks oder in den motorischen Hirnnervenkernen, wodurch sie die Verbindung zwischen dem zentralen Nervensystem und den Muskeln herstellen. Jede motorische Einheit besteht dabei aus einem α-Motoneuron und allen von ihm innervierten Muskelfasern, sodass eine koordinierte Aktivierung dieser Muskelfasern möglich ist. Anschließend erfolgt an der motorischen Endplatte, einer chemischen Synapse zwischen Nerv und Muskel, die Freisetzung des Neurotransmitters Acetylcholin, welcher wiederum die Muskelkontraktion einleitet und somit die eigentliche Bewegung auslöst.

Motorisches Nervensystem – Funktion

Das motorische Nervensystem steuert eine Vielzahl von Bewegungsarten und Bewegungsformen. Es lassen sich vier Hauptarten der motorischen Aktivität unterscheiden:

• Stütz-  und Haltemotorik: Dient der Aufrechterhaltung des Muskeltonus und der Körperhaltung
• Willkürmotorik: Bewegungen, die gezielt und bewusst vom motorischen Cortex initiiert und durch das pyramidale System vermittelt werden
• Spinale Reflexe: Automatische Bewegungen, die auf Rückenmarksebene ohne Beteiligung des Gehirns ablaufen
• Kortikale und subkortikale Reflexe: Reflexe, die über Hirnstrukturen wie Kleinhirn, Basalganglien oder Hirnstamm gesteuert werden

An der willkürlichen Motorik sind mehr als 50 verschiedene Kerngebiete beteiligt. Die höheren kortikalen Areale wie der prämotorische Kortex, das supplementär-motorische Areal und der präfrontale Kortex übernehmen Planung, Koordination und zeitliche Abfolge der Bewegungen. Das Kleinhirn und die Basalganglien sorgen für Gleichgewicht, Rhythmus und Präzision.

Der Ablauf erfolgt zunächst durch die initiale Übertragung eines Aktionspotenzials vom Motoneuron zur Muskelfaser an der motorischen Endplatte. Acetylcholin bindet an nikotinische Acetylcholin-Rezeptoren, wodurch es zur Depolarisation der Muskelmembran kommt. Es folgt eine elektromechanische Kopplung und die Muskelkontraktion setzt ein. Die Kraftabstufung erfolgt durch die Rekrutierung unterschiedlicher motorischer Einheiten. Die Acetylcholinesterase beendet die Signalübertragung durch Spaltung von Acetylcholin.

Motorisches Nervensystem – Klinik

Es gibt verschiedene Erkrankungen der neuromuskulären Übertragung. Eine davon ist die Myasthenia gravis, bei der Antikörper gegen nikotinische Acetylcholinrezeptoren zu belastungsabhängiger Muskelschwäche führen. Dabei sind vor allem die Augen-, Gesichts- und Rachenmuskulatur betroffen.

Beim Lambert-Eaton-Syndrom verhindern Antikörper gegen präsynaptische Calciumkanäle die Acetylcholinfreisetzung, wodurch es zur proximalen Muskelschwäche kommt.

Das Botulinumtoxin (Botox), das unter anderem für ästhetische Eingriffe eingesetzt wird, hemmt die Acetylcholin-Freisetzung durch Zerstörung von SNARE-Proteinen. Durch die Hemmung der elektrischen Informationsübertragung zwischen Nerv und Muskel kommt es zu einer Muskellähmung. Man nutzt dies zur Faltenbehandlung im Gesicht, aber auch bei Erkrankungen mit gestörtem Muskeltonus.

Störungen des motorischen Systems können auf verschiedenen Ebenen auftreten und führen zu charakteristischen klinischen Symptomen. Bei neurologischen Schädigungen, die zentral sind, kommt es durch Schädigung des 1. Motoneurons zur Spastik, Hyperreflexie und gesteigertem Muskeltonus. Bei einer peripheren neurologischen Schädigung kommt es zu einer schlaffen Lähmung, Muskelatrophie und Hyporeflexie.