Das Nervensystem besteht aus zwei eigenständigen Teilen: dem zentralen Nervensystem (das Gehirn und das Rückenmark) und dem peripheren Nervensystem (die Nerven außerhalb des Gehirns und des Rückenmarks).
Das Grundelement des Nervensystems ist die Nervenzelle (Neuron). Die Nervenzellen bestehen aus einem großen Zellkörper und zwei Typen von Nervenfasern:
Axon: Eine lange, schlanke Nervenfaser, die aus einer Nervenzelle entspringt und Nachrichten in Form elektrischer Impulse an andere Nervenzellen und Muskeln senden kann
Dendriten: Äste von Nervenzellen, die elektrische Impulse empfangen
Normalerweise leiten die Nerven Impulse elektrisch in eine Richtung weiter – vom impulssendenden Axon der einen Nervenzelle (auch als Neuron bezeichnet) zu den impulsempfangenden Dendriten der nächsten Nervenzelle. An den Kontaktstellen zwischen den Nervenzellen (Synapsen) sondert das Axon winzige Mengen chemischer Botenstoffe ab (Neurotransmitter). Neurotransmitter veranlassen die Rezeptoren auf den Dendriten der benachbarten Nervenzelle, ein neues elektrisches Signal auszulösen. Verschiedene Nerventypen verwenden verschiedene Neurotransmitter, um Impulse über Synapsen zu vermitteln. Manche Impulse stimulieren die benachbarte Nervenzelle, andere hemmen sie.
Das Gehirn und das Rückenmark beinhalten außerdem Stützzellen, die sogenannten Gliazellen. Diese Zellen unterscheiden sich von den Nervenzellen und erzeugen keine elektrischen Impulse. Es gibt verschiedene Arten, einschließlich der folgenden:
Astrozyten: Diese Zellen dienen dazu, die Nervenzellen mit Nährstoffen zu versorgen, und steuern die chemische Zusammensetzung der Flüssigkeiten, die die Nervenzellen umgeben, damit sie sich entwickeln können. Sie können die Neurotransmitter und die externe chemische Umgebung rund um die Nervenzellen regulieren und beeinflussen dadurch, wie oft die Nervenzellen Impulse senden. Somit regeln sie, wie aktiv Nervenzellgruppen sein können.
Ependymzellen: Diese Zellen bilden sich entlang offener Bereiche im Gehirn und Rückenmark, um Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit zu bilden und freizusetzen, in der die Zellen des Nervensystems schwimmen.
Gliale Vorläuferzelle: Aus diesen Zellen können als Ersatz für schädigungs- oder krankheitsbedingt zerstörte Zellen neue Astrozyten und Oligodendrozyten entstehen. Gliale Vorläuferzellen sind bei Erwachsenen im ganzen Gehirn verteilt.
Mikroglia: Diese Zellen helfen, das Gehirn vor Schädigungen zu schützen und Überreste von toten Zellen zu beseitigen. Diese Zellen können sich im Nervensystem bewegen und sich vermehren, um das Gehirn während einer Verletzung zu schützen.
Oligodendrozyten: Diese Zellen bilden eine Ummantelung um die Axone der Nervenzellen und bilden eine spezielle Membran namens Myelin, eine fetthaltige Substanz, welche die Nerven-Axone isoliert und die Impulsleitung entlang der Nervenfasern beschleunigt.
Schwann-Zellen sind ebenfalls Gliazellen. Diese Zellen befinden sich jedoch im peripheren Nervensystem statt im Gehirn und Rückenmark. Diese Zellen ähneln Oligodendrozyten und bilden Myelin zur Isolierung von Axonen im peripheren Nervensystem.
Gehirn und Rückenmark setzen sich aus grauer und weißer Substanz zusammen.
Die graue Substanz besteht aus Nervenzellkörpern, Dendriten und Axonen, Gliazellen und Kapillaren (den kleinsten Blutgefäßen im Körper).
Die weiße Substanz enthält relativ wenige Neuronen und besteht hauptsächlich aus von zahlreichen Myelinschichten umhüllten Axonen und den Oligodendrozyten, die das Myelin bilden. Es ist das Myelin, das die weiße Substanz weiß macht. (Die Myelinschicht um das Axon beschleunigt die Leitung von Nervenimpulsen – siehe Nerven.)
Nervenzellen erhöhen oder verringern routinemäßig die Anzahl ihrer Verbindungen zu anderen Nervenzellen. Dieser Prozess kann teilweise erklären, wie die Menschen lernen, sich anpassen und Erinnerungen bilden. Doch das Gehirn und das Rückenmark produzieren nur selten neue Nervenzellen. Eine Ausnahme bildet der Hippocampus, ein Bereich des Gehirns, welcher an der Erinnerungsbildung beteiligt ist.
Das Nervensystem ist ein außerordentlich komplexes Kommunikationssystem, das umfangreiche Mengen an Information gleichzeitig versenden und empfangen kann. Das System ist jedoch, wie folgende Beispiele zeigen, anfällig für Erkrankungen und Verletzungen:
Nervenzellen können degenerieren, was zur Alzheimer-Krankheit, Huntington-Krankheit oder Parkinson-Krankheit führen kann.
Oligodendrozyten können sich entzünden und verloren gehen, was multiple Sklerose verursacht.
Bakterien oder Viren können das Gehirn oder das Rückenmark infizieren und somit Enzephalitis oder Meningitis (Hirnhautentzündung) verursachen.
Eine Unterbrechung der Blutversorgung des Gehirns kann einen Schlaganfall hervorrufen.
Verletzungen oder Tumoren können die Struktur von Gehirn und Rückenmark schädigen.