Können das sensorische Neuronennetzwerk und das motorische Neuronennetzwerk als getrennte Netzwerke betrachtet werden?

Die sensorischen und motorischen Bahnen können tatsächlich sowohl konzeptionell als auch physikalisch getrennt betrachtet werden. Natürlich ist das Nervensystem ein einzelnes Netzwerk von Neuronen, aber das hindert es nicht daran, separate Komponenten zu haben.

Man kann neuronale Bahnen tatsächlich oft vereinfachen als "IN (sensorisch) ===> (Blackbox mit Entscheidungsmagie) ===> OUT (motorisch)"

Reflexe

Reflexbögen sind eine großartige Möglichkeit, diese Trennung zu demonstrieren, da sie nicht die kompliziertere Integration des Gehirns beinhalten. Nehmen wir als Beispiel den Kniebeugereflex (Patellareflex): https://en.wikipedia.org/wiki/Patellar_reflex

Das Diagramm ist konzeptionell korrekt, aber lassen Sie mich das anatomische Detail hinzufügen, um zu veranschaulichen, wie sensorische und motorische Bahnen getrennt und dennoch verbunden sind: Wenn der Reflex ausgelöst wird, wandert das Signal von den sensorischen Neuronenenden nach oben, die sich unter der Kniescheibe befinden (dies sind Dendriten ) zum Körper des sensorischen Neurons im Rückenmark. Die Sinneszelle leitet das Signal über ihr Axon weiter, das dann eine Synapse mit dem Körper eines Motoneurons ebenfalls im Rückenmark bildet. Das Motoneuron sendet dann über sein Axon einen motorischen Impuls zurück zum Bein, wo er die Muskelkontraktion auslöst.

Physikalisch wird es in diesem Fall auch in den Nerven zu einer Trennung kommen (zumindest wenn ich Wikipedia vertrauen darf), wo die Dendriten der sensorischen Reflexneuronen vom Bein zum Rückenmark durch einen afferenten Nerv und die Axone der Motoneuronen wandern Reise in die umgekehrte Richtung durch einen abführenden Nerv. Die einzige physische und konzeptionelle Verbindung zwischen der sensorischen Bahn und der motorischen Bahn ist die Synapse zwischen den sensorischen und den motorischen Neuronen im Rückenmark.

Komplexere sensomotorische Bahnen können Interneuronen oder die Integration mit verschiedenen Schaltkreisen im Gehirn umfassen, aber es ist normalerweise möglich, diskrete separate Teile der Bahn zu definieren, einen sensorischen und einen motorischen, wobei die einzige Verbindung diese Interneuronen sind.

Sensorische und motorische Trennung im ZNS

Das Zentralnervensystem (ZNS, zu dem das Gehirn und das Rückenmark gehören) ist in dieser Hinsicht tatsächlich überraschend organisiert, mit einer ziemlich strikten Trennung von motorischen und sensorischen Bahnkomponenten. Beispielsweise hat der Cortex des Gehirns unterschiedliche Regionen, die sensorische Neuronen zur Bewertung verschiedener Arten peripherer Hautempfindungen enthalten. Davon getrennt sind Regionen, die Motoneuronen für die Bewegung der Skelettmuskulatur (freiwillige Kontrolle) enthalten. Das Zusammenspiel dieser Faktoren ist natürlich komplexer, da es um das Hautgefühl und die bewusste Entscheidungsfindung in Bezug auf Bewegung geht.

Ebenso ist das Rückenmark in sensorische und motorische Regionen gegliedert. Zusammenfassend besteht das Rückenmark aus: 1) Zellkörpern (motorisch, sensorisch, inter; im Bild grau), 2) aufsteigenden Axonen (blau), 3) absteigenden Axonen (rot). Ähnlich wie Nerven werden Axone, die das Rückenmark hinauf- oder hinabführen, zu „Trakten“ gebündelt. Sensorische Axone werden niemals mit motorischen Axonen gebündelt, was es ermöglicht, eine Karte des Rückenmarks im Querschnitt zu erstellen.

Die Namen der Traktate mögen auf den ersten Blick etwas verwirrend sein, sind aber auf den zweiten Blick eigentlich selbsterklärend. Sie enthalten normalerweise, woher die Axone kommen und wohin sie gehen, um mit anderen Neuronen Synapsen zu bilden. Der Tractus spinocerebellaris besteht zB aus Axonen, die von der Wirbelsäule kommen und zum Kleinhirn gehen. Da sich das Kleinhirn in der Nähe des Gehirns und die Wirbelsäule weiter unten befindet, handelt es sich offensichtlich um eine aufsteigende Bahn – und aufsteigende Bahnen sind immer sensorisch (weil sensorische Informationen niemals nach unten getragen werden müssen, da sich das Gehirn oben befindet).

Wo es unscharf wird

Die sensorische/motorische Trennung ist nicht immer so klar, wie ich es oben beschrieben habe. Tatsächlich enthalten Nerven (Bündel von Axonen überall im Körper außerhalb des ZNS) normalerweise sowohl sensorische als auch motorische Pipelines. Insbesondere die Hirnnerven (12 der wichtigsten Nerven) beinhalten sensorische und motorische Komponenten für den jeweiligen Körperteil, den sie verwalten. Beispielsweise enthält der Gesichtsnerv sowohl die sensorischen Verbindungen für Teile der Zunge als auch die motorischen Verbindungen, die die Gesichtsmuskeln steuern.

Ein weiteres, komplexeres Beispiel ist die Schmerzempfindung, bei der Interneurone im Rückenmark auf sensorische Neuronen rückkoppeln und ihre Signale hemmen können, oder Axone können diejenigen hemmen, die im selben Nervenbündel gepackt sind, einfach aufgrund elektrischer Effekte.