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Die Physiologie (altgriechisch phýsis "Natur" und lógos "Lehre" bzw. physiología "Naturkunde") ist Lehre von den chemischen, biochemischen und physikalischen Prozessen, die innerhalb oder zwischen Zellen stattfinden.

Abbildung 1 Verschaltung der motorischen Bahnen im Hirnstamm.

Originalquelle: commons.wikimedia.org/wiki/File:Cranial_nerve_IX_bells_palsy.svg Modified by author

Jede Bewegung der mimischen Muskulatur wird im Großhirn-Kortex (in der Region des Gyrus praecentralis) geplant und über eine Bahn (Fibrae corticonucleares) zu den Steuerkernen des Nervus Facialis (Ncl. n. facialis), die im Stammhirn lokalisiert sind, geschickt. Diese bestehen aus einer geteilten Zellgruppe. Die obere Zellgruppe der geteilten Zellgruppe versorgt die Lid- und Stirnmuskulatur und wird von beiden Seiten (bilateral) angesteuert. Die untere nukleäre Zellgruppe, welche für die Innervation der übrigen mimischen Muskulatur zuständig ist, wird hingegen nur von gekreuzten Fasern der gegenüberliegenden (kontralateralen) Seite (unilateral) angesteuert. Dies erlaubt eine Differenzierung zwischen einer zentralen (Stirnrunzeln funktioniert auch auf der sonst gelähmten Seite) und einer peripheren Lähmung des N. fazialis.

Die Information bzw. der elektrische Impuls wird vom Gehirn über den Nerven, der aus vielen Neuronen besteht, zum Muskel geleitet. Im oberen Bereich des Bildes ist der Zellkörper zu erkennen, welcher den Zellkern (Nukleolus) enthält. Der Zellkörper ist von sogenannten Dendriten umgeben, kleine Fortsätze, die dem Erregungsempfang der Nervenzelle dienen. Der lange Teil in der Mitte wird Axon genannt. Das Axon dient der Erregungsweitergabe und macht in der Summe vieler Nervenzellen einen Großteil des makroskopisch sichtbaren Nervs aus. Bei einer peripheren Fazialisparese kommt es zu Teilschädigungen oder sogar kompletten Kontinuitätsunterbrechungen des Axons (und benachbarter Axone). Die Fortsätze des Axons, im unteren Teil des Bildes, sind motorische Endplatten. Sie vermitteln den Reiz an mimische Muskelzellen.

Abbildung 2 Computeranimierte Darstellung einer Nervenzelle.

Abbildung 3 Motorische Endplatte. Der über den Nerv ankommende elektrische Reiz sorgt für eine Neurotransmitterfreisetzung (im Bild: weiße Blitze). Diese werden an der motorischen Endplatte aufgenommen und erregen die Muskelfaser.

Computerschemazeichnung einer motorischen Endplatte, auch neuromuskuläre Endplatte genannt. Sie überträgt die Erregung von einer Nervenfaser auf die Muskelfaser und stellt eine chemische Synapse dar. Das heißt die Übertragung wird über Botenstoffe wie Acetylcholin (ein Neurotransmitter) übermittelt. An einer mimischen Muskelfaser sind, im Gegensatz zu Muskelfasern im restlichen Körper, mehrere motorische Endplatten lokalisiert [1]. Botulinum-Toxin (Botox R) ist ein Neurotoxin, welches auch als wirksames Medikament eingesetzt wird. Es hemmt die Freisetzung des Neurotransmitters Acetylcholin. So kann, wenn gewünscht, die So kann, wenn gewünscht, die Muskelfunktion herabgesetzt oder ganz blockiert werden. Zur Anwendung kommt Botulinum-Toxin beispielsweise bei spastischen Fazialispareseformen oder Synkinesien.

Muskelfasern enthalten eine bis mehrere Hundert Muskelfibrillen (Myofibrillen), die alle parallel ausgerichtet sind. Die Muskelfibrillen wiederum enthalten Sarkomere, sie bilden die eigentlichen kontraktilen Einheiten der Muskelzelle. Sie besitzen eine gewisse Ruhespannung (Ruhetonus). Werden sie nun stärker erregt kommt es zu einer Verkürzung der Sarkomere wobei sich der gesamte Muskel verkürzt und es kommt zur mimischen Bewegung kommt. Die größtenteils unbewusst gesteuerte Koordination vieler Einzelbewegungen der unterschiedlichen Gesichtsmuskeln führt schließlich zum Gesichtsausdruck.

Abbildung 4 Schematisierte Computergraphik einer Muskelfaser.

Abbildung 5 Kommunikation (Synapse) zweier Nervenzellen im Hirnstamm.

Im Rahmen von Reflexen wird der Nervus facialis durch Stimulation anderer Nerven aktiviert. Dies ist beispielsweise beim Blinzelreflex der Fall, der durch den Nervus trigeminus (der fünfte Hirnnerv) ausgelöst wird (auch Glabellareflex). Der Blinzelreflex wird durch eine Reizung des ersten Trigeminusasts (N.supraorbitalis), beispielsweise bei Berührung der Wimpern, eingeleitet. Diese Information wird im Hirnstamm an den Fazialisnerven weitergegeben. Über die Jochbeinäste (zygomatische Fazialisnervenäste) wird dann eine beidseitige kurze Kontraktion des Augenringmuskels (M. orbicularis oculi) ausgelöst, während andere Muskelgruppen, wie der Mundringmuskel (M. orbicularis oris), nicht aktiviert werden. Der Fazialisnerv vermittelt also auch einen wichtigen Schutzreflex.


Quellen:
[1] Happak W, Burggasser G, Liu J, Gruber H, Freilinger G. Anatomy and Histology of the Mimic Muscles and the Supplying Facial Nerve. In: Stennert ER, Kreutzberg GW, Michel O, Jungehülsing M, editors. The Facial Nerve. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg; 1994. p. 85–6.