Was passiert bei der konvergenten Umschaltung auf die zweiten Neurone im Rückenmark?
mehrere nozizeptive Fasern aus der Peripherie erregen ein Rückenmarksneuron
Schmerz
Schmerz

=== Umschaltung im Rückenmark ===
Im Rückenmark kommt es zu Reflexverschaltungen, die Fluchtbewegungen und Schonhaltungen auslösen; die primitiven Reaktionen auf Ebene des Rückenmarks werden dabei in unterschiedlichem Ausmaß durch höhere Zentren (im Gehirn) moduliert. Ein weitgehend spinal organisiertes Beispiel ist der Beugereflex, der die betroffene Extremität vom noxischen Reiz wegzieht, wie beim Anziehen des Beines beim Tritt auf einen spitzen Gegenstand (hier mit gekreuztem Streckreflex, also Kraftverlagerung auf das andere Bein, wofür höhere Zentren miteingebunden werden müssen). Der Griff an einen unerwartet heißen Gegenstand bewirkt tatsächlich ein Zurückziehen der Hand, noch bevor der Schmerz überhaupt bewusst wird (auch wenn man sich im Nachhinein vielleicht denkt, man habe aufgrund des Schmerzes gehandelt). Ein Beispiel für motorische Reaktionen auf Eingeweideschmerz ist die Abwehrspannung des Bauches. Neben motorischen lösen Schmerzreize auch vegetative Reflexe aus (z. B. Sympathikus-Aktivierung), übergeordnetes Steuerzentrum ist hier der Hypothalamus.
Die Umschaltung auf die zweiten Neurone, die die Information im Vorderseitenstrang des Rückenmarks (Tractus spinothalamicus lateralis) zum Ventrobasalkern des Thalamus weiterleiten, erfolgt konvergent, d. h., mehrere nozizeptive Fasern aus der Peripherie erregen ein Rückenmarksneuron. Rückenmarksneurone, die Signale aus inneren Organen erhalten, erhalten dabei stets auch Signale aus somatischen Gebieten des jeweiligen Rückenmarksegments, was die schlechte Lokalisierbarkeit und teilweise paradoxe Übertragung von Eingeweideschmerzen erklärt. An den Synapsen setzen die ersten Neurone Glutamat sowie Substanz P und CGRP als erregende Neuropeptide frei. Unter den Glutamatrezeptoren in der postsynaptischen Membran der zweiten Neurone befinden sich NMDA-Rezeptoren, deren Öffnung die Synapse langfristig verstärkt (siehe Langzeitpotenzierung). Zusammen mit der Wirkung der Kotransmitter, zentraler Prostaglandine und des Glutamats an metabotropen Rezeptoren ergibt sich eine Zentrale Sensitivierung, die die Schmerzempfindlichkeit weiter erhöht und das schmerzempfindliche Gebiet auf nicht entzündetes umgebenes Gewebe ausweiten kann (sekundäre Hyperalgesie). Die zentrale Sensitivierung ist anfangs reversibel, stellt jedoch langfristig einen Mechanismus zum Erlernen chronischer Schmerzen dar. Ketamin entfaltet seine analgetische Wirkung vor allem durch Blockade des NMDA-Rezeptors.
Projektion__Nervensystem_ Rückenmark Patellarsehnenreflex
Projektion__Nervensystem_

==== Motorcortex ====
Von den motorischen Hirnzentren erhalten die motorischen Projektionsbahnen den für die Muskelaktion verantwortlichen zentralnervösen Impuls, siehe auch sensomotorischer Cortex. Das motorische Hauptgebiet ist die Regio praecentralis (Area pyramidalis und die Areae extrapyramidales). Von der Regio praecentralis nehmen ein Großteil aller willkürlichen Bewegungen ihren Ausgang, von hier aus werden sie gesteuert. Man bezeichnet sie daher als primär-motorische Rinde analog zum sensorischen Rindengebiet. Auch im Bereich der Motorik gibt es verschiedene Stufen der Projektion (primäre und sekundäre Zentren) je nach Ausbildung der für die Muskelaktion zuständigen Neuronenkette. Pyramidales und Extrapyramidalmotorisches System unterscheiden sich hinsichtlich dieser „zusätzlichen“ Umschaltzentren auf das nächste Neuron der Projektionskette. Pyramidale und extrapyramidale Bahnen sind als absteigende Projektionsfasern zu werten. Die für die Willkürmotorik wichtigste Bahn ist die Pyramidenbahn. Die Pyramidenbahn weist in ihrem Verlauf durch die Capsula interna eine somatotopische Gliederung auf.  Die zum Pyramidenbahnsystem (PS) gehörigen Bahnen werden auf ihrem Weg zu den motorischen Kernen im Mittelhirn, der Medulla oblongata und dem Rückenmark ''nicht'' durch synaptische Verbindungen bzw. durch Umschaltung auf andere Neurone unterbrochen (Brodmann-Areale 4 und 8). Dies erlaubt eine relativ schnelle Reaktionsweise. Die Bahnen des extrapyramidalen Systems (EPS) werden auf ihrem Weg zu den motorischen Kernen ''mindestens einmal'' durch synaptische Umschaltung auf ein anderes Neuron unterbrochen.  Diese Umschaltung erfolgt u. a. im Thalamus, dem Linsenkern oder in der Brücke (Brodmann-Areae 1–6, 19 und 22). Dies entspricht dem eher von vegetativen Einflüssen mitbestimmten Funktionen des EPS, vgl. auch limbisches System, Formatio reticularis und Reflextätigkeit. PS und EPS können in gewisser Hinsicht als antagonistische Systeme aufgefasst werden. Beide Systeme hemmen sich untereinander. Bei Schädigung des PS tritt z. B. eine deutliche Reflexsteigerung auf. Rückenmark

==== Seitenhorn ====
Im Bereich des Brustmarks und, etwas weniger deutlich, im Lendenmark befindet sich, zwischen dem Vorder- und dem Hinterhorn liegend, das sogenannte Seitenhorn, das von den Zellkörpern  vegetativer Neurone gebildet wird und zum Sympathikus gehört. Ihre efferenten Fasern verlassen das Rückenmark über die Vorderwurzel, ziehen zum Grenzstrang und werden zum Teil dort auf das zweite Neuron verschaltet. Der Rest zieht zu den prävertebralen Ganglien, um dort verschaltet zu werden. Sympathisch-afferente Fasern gelangen aus der Peripherie mit der Hinterwurzel zum Seitenhorn. An äquivalenter Stelle liegen im Sakralmark Zellkörper parasympathischer Neurone, allerdings ohne ein erkennbares Seitenhorn zu bilden. Die Axone ziehen als Nervi splanchnici pelvici zum Ganglion pelvinum sowie zu den intramuralen Ganglien. Patellarsehnenreflex

== Physiologie ==
Dehnungsrezeptoren (sogenannte Muskelspindeln) im Quadrizeps registrieren die Dehnung und melden sie an das Rückenmark. Entgegen der allgemeinen Meinung sind die Golgi-Sehnenorgane nicht am Patellarsehnenreflex beteiligt. Sie werden zwar durch den Schlag auf die Patellarsehne ebenfalls gedehnt, jedoch dienen die Golgi-Sehnenorgane ausschließlich der Regelung der Muskelspannung. Beim Menschen ziehen die sensiblen Neurone (Afferenzen) zu den Lendensegmenten L2-L4, bei Haustieren zu L3-L6. Dort wird die Erregung über jeweils eine Synapse auf die motorischen Neurone (Efferenzen) umgeschaltet. Diese Neurone durchlaufen den Plexus lumbalis und im Nervus femoralis zurück zum Muskel, wo eine Kontraktion des Quadriceps femoris ausgelöst wird. 
Damit bei diesem Reflex nicht gleichzeitig der Reflex des Antagonisten (entgegenwirkenden Muskels) ausgelöst wird, hier der Beinbeuger (Musculus biceps femoris, auch Beinbizeps genannt), wirkt ein Hemmmechanismus: Das Axon, das die auslösende Information ins Rückenmark leitet, ist verzweigt, es weist also eine Divergenz auf. Dabei läuft ein Ast zu motorischen Neuronen, die den M. quadriceps femoris innervieren, und ein anderer über eine Synapse, die mit einem hemmenden Neuron verknüpft ist, welche den Biceps femoris steuert. Das Aktionspotential, das vom Beinstrecker (Quadriceps femoris) kommt, unterdrückt also gleichzeitig das des Beinbeugers (''Musculus biceps femoris'').