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Das vegetative Nervensystem: Sympathikus / Parasympathikus

Das vegetative Nervensystem (VNS) besteht aus zwei Teilen, dem (eher aktivierenden) Sympathikus und dem (eher hemmenden) Parasympathikus. Diese beiden Systeme bilden ein dynamisches Gleichgewicht. Das vegetative Nervensystem ist teilautonom, d.h. viele Reaktionen werden direkt im Rückenmark ohne Beteiligung des Gehirns gesteuert, während andere durch übergeordnete Instanzen (Hypothalamus, Hirnstamm, limbisches System) geregelt werden.
Sympathikus und Parasympathikus sind nicht wie eine Wippe starr miteinander verbunden, sondern können unabhängig voneinander aktiv oder passiv sein.
Die meisten Erfüllungsorgane sind mit Sympathikus und Parasympathikus über direkte Nerven verbunden. Je nach Organ wirken beide Neurotransmitter hemmend oder anregend.

Eine Metastudie von 55 Untersuchungen zum VNS bei AD(H)S fand bei knapp der Hälfte der Untersuchungen keinen Einfluss  des VNS auf AD(H)S. Gleichwohl beeinflussen Stimulanzien und Belohnungen das VNS.(1)

1. Sympathikus (aktivierend)

Der Sympathikus fördert die Leistungsbereitschaft, aktiviert und alarmiert.
Seine Nerven führen vom Hirnstamm zum Brust- und Lendenteil des Rückenmarks.

Der Sympathikus ist ein Netzwerk aus den Gehirnregionen(2)

  • PVN, paraventrikulärer Nucleus /  Nucleus paraventricularis
    • ein Kern des Hypothalamus
    • produziert
      • Oxytocin
      • Antidiuretisches Hormon (gering)
      • CRH
  • Locus coeruleus
    • produziert Noradrenalin
  • ventrolaterale Medulla
    • produziert Noradrenalin
    • reguliert
      • arteriellen Blutdruck
      • Atmung

Die Transmittersteuerung des Sympathikus erfolgt präganglionär (bis zum Ganglion) via Acetylcholin.
Bindung an Cholinozeptoren:

  • n-Rezeptoren (nicotinerg)

Die Transmittersteuerung postganglionär (ab dem Ganglion) erfolgt via Noradrenalin.
Bindung an Adrenorezeptoren:

  • alpha-Rezeptoren
  • beta-Rezeptoren

2. Parasympathikus, Vagus (hemmend)

Der Parasympathikus hemmt die Leistungsbereitschaft, beruhigt und wirkt verdauungsfördernd.
Seine Nerven führen vom Hirnstamm durch die Hirnnerven/Schädelnerven und den Kreuzbeinbereich des Rückenmarks durch die Rückenmarksnerven.

Der Parasympathikus ist ein Netzwerk aus den Gehirnregionen(2)

  • NTS, Nucleus tractus solitarius
    • steuert
      • Geschmackswahrnehmung (“Geschmackskern”)
      • Atemreflex
      • Würgereflex
      • Brechreflex
  • DMX, Nucleus dorsalis nervi vagi, dorsaler motorischer Nucleus des Vagus
    • Teil der Medulla oblongata
  • NA, Nucleus ambiguus
    • Teil der Medulla oblongata

Die Transmittersteuerung des Parasympathikus erfolgt präganglionär (bis zum Ganglion) sowie postganglionär (ab dem Ganglion) durch Acetylcholin.

Bindung an Cholinozeptoren

  • n-Rezeptoren (nicotinerg)
  • m-Rezeptoren (muscarinerg)

3. Steuerung von Sympathikus, Parasympathikus und HPA-Achse

Hypothalamus und Hirnstamm moderieren die Aktionen des Sympathikus und Parasympathikus, um die sich ständig ändernden Verhältnisse des Körpers im so genannten homöostatischen Gleichgewicht zu halten.

Während die HPA-Achse mittels Neurotransmittern und Hormonen (endokrin) angesteuert wird, wird das vegetative Nervensystem neuronal (elektrisch) angesteuert. Daher erfolgt die Reaktion des vegetativen Nervensystems wesentlich schneller.

3.1. Aktivierung des Sympathikus

  • Amygdala
    und
  • intralimbischer Kortex →
    • → Nucleus des solitären Trakts →
      • → Locus coeruleus →
        • → Sympathikus
      • ventrolaterale Medulla →
        • → Sympathikus
      • Hypothalamus (dort: paraventrikulärer Nucleus) →
        • → Sympathikus
  • dorsomedialer Hypothalamus →
    • Hypothalamus (dort: paraventrikulärer Nucleus) →
      • → Sympathikus

Quelle(3)

3.2. Aktivierung des Parasympathikus

  • Stria terminalis (dort: vorderer Bettkern) →
    •  → Hypothalamus (dort: paraventrikulärer Nucleus) →
      • dorsaler motorischer Nucleus des Vagusnervs →
        • → Parasympathikus
    • → Nucleus des solitären Trakts →
      • dorsaler motorischer Nucleus des Vagusnervs →
        • → Parasympathikus
      • → Nucleus ambiguus →
        • → Parasympathikus
  • prälimbischer Kortex →
    • → Nucleus ambiguus →
      • → Parasympathikus

Quelle(3)

4. Stressreaktion des vegetativen Nervensystems

4.1. Auslöser

  • große Anstrengung
  • emotionaler Stress
  • starke Schmerzen
  • großer Flüssigkeitsmangel

4.2. Reaktion

Noradrenalin aktiviert über das sympathische Nervensystem weitere Organe des Körpers.
Adrenalin wird durch das Nebennierenmark freigesetzt.

  • erhöhte Herzfrequenz
    (Noradrenalin und Adrenalin via β1-Rezeptoren)
  • beschleunigte Atmung
    (Noradrenalin und Adrenalin via β2-Rezeptoren)
  • Erhöhung des Blutdrucks
    (Noradrenalin und Adrenalin via alpha1- und β-Rezeptoren)
  • Pupillenerweiterung
  • erhöhte Versorgung der Skelettmuskulatur mit sauerstoffreichem Blut zur Vorbereitung der fight or flight-Reaktion
  • Noradrenalin und Adrenalin drosseln über β3-Rezeptoren die Blutversorgung für im Moment unwichtige Organe
    • Darm
    • Haut (Verblutungsgefahr bei Verletzung / Kampf verringern, Körperwärme steigern)
  • Stimulation der Leber, um energiereiche Glucose freizusetzen
  • Schweißdrüsen aktiviert (kalter Schweiss)
  • Stimulation der Nebenniere
    Verstärkung der Alarmbereitschaft durch
    • erhöhte Freisetzung von Adrenalin
    • erhöhte Freisetzung von Noradrenalin

4.3. Wirkung

  • erhöhte Alarmbereitschaft
  • erhöhtes Fluchtverhalten
  • erhöhter Energieverbrauch

Eine ähnliche Wirkung scheint im zentralen Nervensystem (Gehirn und Rückenmark) zu bestehen, wo der PFC das “verdauungsfördernde” Organ ist, das durch mäßige Noradrenalinspiegel gestärkt und durch hohe Noradrenalinspiegel abgeschaltet wird, während die sensomotorischen und affektiven Regionen des Gehirns durch höhere Mengen an Noradrenalin verstärkt werden.(4)

5. Alpha-Amylase als Biomarker des vegetativen Nervensystems

So wie Cortisol als letztes Hormon der HPA-Achse ein (z.B. im Speichel) ein sehr gut messbarer Biomarker der HPA-Achse ist, bildet der Alpha-Amylase-Spiegel die Reaktivität des sympathischen Nervensystems ab.(5)(6)

Beide Biomarker können einfach im Speichel gemessen werden.

Mehr zu Alpha-Amylase bei AD(H)S und dessen Zusammenspiel mit Cortisol findet sich unter ⇒ α-Amylase bei AD(H)S sowie ⇒ Korrelation zwischen Alpha-Amylase und Cortisol.

6. Messung des vegetativen Nervensystems mittels Herzratenvariabilität (HRV)

Die Aktivität des vegetativen Nervensystems, insbesondere die des Parasympathikus, kann noninvasiv durch Messung der Herzratenvariabilität erfolgen. Hieraus ergeben sich interessante Ansätze zur Diagnostik und Therapie.
⇒ Herzratenvariabilität (HRV) bei AD(H)S

7. Vegetatives Nervensystem und AD(H)S

7.1. Adrenalinwerte bei AD(H)S verringert

Adrenalin wird üblicherweise im Urin gemessen.
Zu den Grundlegenden Funktionen von Adrenalin: ⇒ Neurotransmitter – Botenstoffe.

  • Ein hoher Adrenalinspiegel korreliert bei unbelasteten Personen mit schnelleren Entscheidungen, weniger Fehlern in kognitiven Tests, ein verringerter Adrenalinspiegel mit langsameren Entscheidungen und höheren Fehlerquoten.(7)
  • Bei einer langweiligen, unterstimulierenden Aufgabe schnitten (unbelastete) Probanden mit höheren Adrenalinspiegeln besser ab als diejenigen mit niedrigeren Adrenalinspiegeln. Bei einer fordernden, überstimulierenden Aufgabe schnitten dagegen die Probanden mit einem niedrigeren Adrenalinspiegel besser ab.(7)
  • Junge Männer (Altersschnitt 24), die auf Stress einen höheren Noradrenalin- und Adrenalinanstieg zeigten, waren in Tests effizienter. Dieser Effekt war bei Adrenalin noch stärker als bei Noradrenalin.(8)
  • Probanden, bei denen bei einem Aufmerksamkeitstest der Adrenalinspiegel im Vergleich zur Wartezeit anstieg, erzielten bessere Ergebnisse.(9)
  • Kinder, deren Adrenalinspiegel während eines arithmetischen Tests im Vergleich zu einer passiven Situation zunahm, schnitten im Test besser ab als Kinder, die nicht mit einem Adrenalinanstieg reagierten.(10)
  • Die subjektive Wahrnehmung von Stress korreliert bei gesunden Probanden linear mit der Höhe des Adrenalinspiegels.(11)
  • Der Adrenalinspiegel (nicht aber der Noradrenalinspiegel) in Stresssituationen verringert sich tendenziell mit dem Gefühl der Kontrolle und Steuerungsfähigkeit der Betroffenen.(12)
  • Die Adrenalinausschüttung der sympathetischen Nebenniere ist bei Kindern mit Aggressivität, motorischer Unruhe und Konzentrationsschwierigkeiten unter Stressbelastung wie ohne Stressbelastung signifikant verringert. Hyperaktive Jungen weisen unter Stress wie ausserhalb Stressbelastung eine signifikant geringere Adrenalinausschüttung auf als Nichtbetroffene. Eine niedrige sympathisch-adrenale Reaktivität wird als Risikofaktor und Anfälligkeitsindikator für soziale und / oder tiefgreifende Verhaltensstörungen diskutiert.(13)
  • Personen mit depressiven Tendenzen zeigen eine geringere Adrenalinstressantwort auf akuten Stress als Nichtbetroffene.(14)

7.2. Verlängerte Präejektionsperiode bei ADS: Sympathikus abgeschwächt

Die PEP ist die Zeit vom Beginn der elektrischen Stimulation des linken Ventrikels (Beginn der Q-Zacke im EKG) bis zur Öffnung der Aortenklappe. Eine längere PEP ist ein Marker für eine verringerte Aktivität des Sympathikus, auch wenn dies noch von weiteren Faktoren mitbestimmt werden kann.(15)

Eine Untersuchung an 2.209 Teilnehmern einer holländischen Studie fand eine Korrelation zwischen Unaufmerksamkeit und einer verlängerten Präejektionsperiode (PEP), was auf einen abgeschwächten Sympathikus in Bezug auf Unaufmerksamkeit hindeutet.(16) Eine kleinere Studie fand keine Abweichungen der PEP bei AD(H)S.(17)

7.3. Sympathikus abgeschwächt, Parasympathikus überhöht

Eine kleine Studie fand bei unmedikamentierten Kindern mit AD(H)S:(18)

  • ein Underarousal des Sympathikus
  • ein erhöhtes Arousal des Parasympathikus
  • Methylphenidat verschob das autonome Gleichgewicht von Kindern mit ADHS in Richtung normaler Werte, erreichtedie Vergleichswerte Nichtbetroffener jedoch nicht
  • MPH hemmt die normale Reaktion des autonomen Nervensystems auf eine kognitive Herausforderung.
  • Methylphenidat scheint die normale Stressreaktion zu verändern / zu unterdrücken

Eine weitere Studie fand bei Kindern mit AD(H)S zwar keine Veränderung des Sympathikus, aber ebenfalls eine Überaktivierung des Parasympathikus, insbesondere in Bezug auf die Emotionsregulation.(17)

Zuletzt aktualisiert am 09.10.2020 um 21:25 Uhr


9.)
Frankenhaeuser, Nordheden, Myrsten, Post (1970): Psychophysiological reactions to understimulation and overstimulation, Department of Psychology Research Report, 36. Stockholm: University of Stockholm, (1970) No. 316., zitiert nach Frankenhaeuser (1971): Behavior and circulating catecholamines. Brain Research, 31(2), 241-262. http://dx.doi.org/10.1016/0006-8993(71)90180-6, Seite 252 - (Position im Text: 1)
10.)
Johanssson (1970): Katekolaminutsiöndring och beteende hos barn, (Catecholamine release and behavior in children), unpublished thesis, Univ. Stockholm, (1970), zitiert nach Frankenhaeuser (1971): Behavior and circulating catecholamines. Brain Research, 31(2), 241-262. http://dx.doi.org/10.1016/0006-8993(71)90180-6, Seite 252 - (Position im Text: 1)

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