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Die präganglionären sympathischen Nervenfasern haben ihre Zellkörper im intermediolateralen Horn der Spinalsegmente T1 bis L2. Ihre myelinisierten Axone treten über die vorderen Wurzeln aus dem Rückenmark aus. Die vordere Wurzel ist nach der Verschmelzung mit der hinteren Segmentwurzel ein kontinuierlicher Spinalnerv. Die präganglionäre sympathische Nervenfaser tritt in den Spinalnerv ein und geht dann zur Synapse mit den Zellkörpern der postganglionären sympathischen Fasern über. Letztere befinden sich entweder in prä- oder paravertebralen Ganglien - siehe Untermenü.
Einige wenige präganglionäre Fasern verlaufen direkt durch die paravertebralen Ganglien, um in den prävertebralen Ganglien zu synapsen. Sie bilden diskrete Nerven zwischen den Ganglien, die nur präganglionäre efferente Fasern und Afferenzen aus verschiedenen Eingeweiden enthalten. Beispiele hierfür sind die Splanchnikusnerven.
Die präganglionären Fasern aus bestimmten Rückenmarksebenen innervieren eine bestimmte Gruppe von Strukturen - siehe Untermenü.
Eine Verallgemeinerung der präganglionären sympathischen Neuronen besteht darin, dass sie im Vergleich zu den präganglionären parasympathischen Neuronen nach dem Verlassen des Rückenmarks eine relativ kurze Strecke zurücklegen, bevor sie die postganglionären Neuronen erreichen.
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