Zentrales Nervensystem

Themenblock für das 4. Semester Medizin UZH

Themenblock für das 4. Semester Medizin UZH


F. M.
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über das zentrale Nervensystem auf universitärem Niveau. Sie behandeln zentrale Themen wie den Kortex, den Thalamus und die Entwicklung des Gehirns, sowie die motorische und sensorische Entwicklung bei Kindern. Die Karteikarten sind besonders nützlich für Medizinstudenten, die sich auf Prüfungen vorbereiten, da sie detaillierte Informationen zu neurologischen Strukturen und Funktionen sowie zu Entwicklungsstörungen liefern.
Karten
332
Lernende
3
Sprache
Deutsch
Kategorie
Medizin
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
20.02.2017 / 22.03.2017

Lernkarten

limbisches System  ( Hippocampus - Gedächtnisbildung 4 )

· Konsolidierung

   · Auslagerung der Gedächtnisspur vom Hippocampus in alle beteiligten cortikalen Areale

   · Replay

      · Aktivitätsmuster werden wiederholt  ( ~10x schneller als erlebt )

      · sharp wave ripples (~100Hz) im CA1  ( wichtig für Konsolidierung )

 

   · Efferenzen

      · CA1  →  entorhinaler Kortex  →  limbischer Neokortex  →  Assoziationsareale  →  primär sensorische Areale

      · CA1  →  laterales Septum + Amygdala

      · CA1  →  Subiculum  →  limbischer Neocortex  →  Ncl. accumbens + Hypothalamus + limbische Thalamuskerne

      · CA3  →  Fimbria  →  Fornix  →  Septum

limbisches System  ( Temporallappen-Epilepsie )

· Degeneration der Zellen im Hilus area dentatae

   1. Ausfall der Mooszellen  ( durch exzitatorischen Zelltod )

   2. inhibitorische Korbzellen sind weniger aktiv

   3. Wegfall der lateralen Inhibition

   4. Übererregung des gesamten autoassoziativen CA3-Netzwerks

 

· Risikofaktor sind Fieberkrämpfe

limbisches System  ( Altersvergesslichkeit und Alzheimer-Demenz )

· Altersvergesslichkeit

   · altersbedingter Verlust von Neuronen im Hilus area dentate und Subiculum

   · kein Verlust im CA3 - CA1  /  kein Verlust in den Körnerzellen

 

· Alzheimer-Demenz  ( keine beschleunigte Alterung )

   · Verlust von Neuronen in der Schicht II des entorhinalen Cortex  →  kein Input mehr

   · Verlust von Neuronen im CA1

   · Früherkennung noch nicht möglich  →  keine Behandlungsansäze

limbisches System  ( Ncll. septales und Ncl. supramamillarius )

· wichtig für Generation des Theta-Rhythmus

 

· Ncll. septales  ( telencephalisch  /  im Septum unter dem Rostrum des Corpus callosum )

   · cholinerge Efferenzen vom medialen Septum zum Hippocampus  ( über Fornix und Fimbria )

 

· Ncl. supramammillarius  ( diencephalisch  /  über dem Corpus mammillare )

limbisches System  ( Amygdala - Aufbau )

· Mandelkern  ( telencephalisch  /  gehört zu den Ncll. basales ≠ Basalganglien )

· besteht aus mehreren Kernen  ( nur Ncl. corticalis liegt an der Oberfläche  →  Gyrus ambiens )

· liegt and der vorderen Grenze des Unterhorns des Seitenventrikels im Temporallappen

· kontinuierlicher Übergang zum rostralen Pol des Hippocampus

limbisches System  ( Amygdala - Funktion )

· Erkennung von Emotionen

· Assoziation zwischen rational Erlebtem und emotionalem Wert ( Valenz )

   → bei Läsion kann man Emotion nicht mehr mit Erlebtem verknüpfen

limbisches System  ( Amygdala - Verbindungen )

· reziproke Verbindungen 

   · oberflächlichen Kerne  →  olfaktorischen Arealen

   · laterobasalen Kerne  →  limbischen Kortex

 

· efferente Verbindungen  ( über Stria terminalis entlang dem medialen Rand des Ncl. caudatus bis zur Comm. anterior )

   · zentromedialen Kerne  →  Hypothalamus

      · mediale Kerne zum

         · medialen Hypothalamus  →  endokrine Regulation

      · zentrale Kerne zum

         · lateralen Hypothalamus  →   Sympathikus  ( z.B. Ncl. paraventricularis  →  CRH-ACTH )  →  Stress

         · Hirnstamm  →  Parasympathikus  ( z.B. Ncl. ambiguus )

limbisches System  ( Ncl. accumbens )

· Schnittstelle zwischen limbischem und motorischem System  ( Basalganglien )

· Einteilung in

   · Shell  ( Belohnungserwartung / dopaminerg kontrolliert von der VTA* )

   · Core  ( Codierung von Motorprogrammen die zu einer Belohnung führen )

 

· Afferenzen aus Hippocampus + Amygdala + limbischen Cortex

· Efferenzen zu Hypothalamus + Gyrus cinguli  ( frontale + anteriore Anteile )

 

*area tegmentalis ventralis  ( liegt dorsomedial der Substantia nigra  /  erhält Feedback von der Shell )

neuronale Plastizität  ( LTD / LTP )

· Langzeitdepression  ( Erniedrigung der Synapsenaktivität zwischen zwei Nervenzellen )

· Langzeitpotentierung  ( Erhöhung der Synapsenaktivität zwischen zwei Nervenzellen )

neuronale Plastizität  ( Langzeitpotentierung )

· benötigt gleichzeitige Aktivität der beiden Nervenzellen

· ermöglicht Ausbildung neuer dendritischen Spines  →  Gedächtnis (?)

 

· frühe Phase der Langzeitpotenzierung  ( <2h )

   · ohne Gen-Transkription  /  Proteinsynthese

   · kann nicht aufrecht erhalten werden

 

· späte Phase der Langzeitpotenzierung  ( >2h )

   · Gene müssen transkribiert und translatiert werden

   · Vergrösserung der Synapsen  /  Neubildung ("Teilung") von Synapsen

neuronale Plastizität  ( Langzeitpotenzierung - molekularer Mechanismus )

· Mechanismen unterscheiden sich  ( aber Prinzip ist gleich )

· NMDA-Rezeptor öffnet bei wegen Mg2+-Block erst bei Koinzidenz von

   · Glutamat-Bindung  ( präsynaptisch )

   · Depolarisation  ( postsynaptisch )

 

→  starker Ca2+-Einstrom  →  Aktivierung von Kinasen  ( CaMKII + PKA )   →  Einbau von AMPA  ( Glutamat-Rezeptor )

neuronale Plastizität  ( Langzeitpotenzierung - synaptic tag )

· unbekannter "Marker"

· dient dazu die neusynthetisierten Proteine zur erregten Synapse zu bringen

neuronale Plastizität  ( Messung von Neuronenaktivität )

· optogenetische Methoden

   · transgene Mäuse mit lichtsensitiven Ionenkanälen

   · Aktivierung der Nervenzelle über ChR2  ( Na-Kanal  /  470nm )

   · Inhibition der Nervenzelle über NpHR  ( Cl-Kanal  / 589nm )

   →  Erzeugung von «fake memories»

 

· künstliche Aktivierung / Inaktivierung von Ionenkanälen

neuronale Plastizität  ( Neurogenese )

· lebenslange Neubildung von Nervenzellen im Hippocampus  ( im Gyrus dentatus )

· wichtig für Hippocampus-abhängiges Lernen und Gedächtnis  ( v.a. für pattern separation )

 

· Neurogenese ist abhängig von der Tagesaktivität  ( Bewegung + Antidepressiva  →  erhöhte Neurogenese )

   →  neugeborene Zellen sind sehr erregbar

· Stress führt zu Degeneration von Nervenzellen

   → bei reduzierter oder veränderter Neurogenese entstehen Depressionen und Epilepsie

Neocortex  ( Entwicklung )

· bis 5. Embryonalwoche  ( Ventrikelzone + Marginalzone ):

   · massive Proliferation der neuronalen Progenitoren  ( NP  /  symmetrische Teilung )

      → durch Zika-Virus um 80% vermindert

   · Ausdifferenzierung von Cajal-Rezius-Zellen  ( wandern in die Marginalzone )

 

· bis 7. Embryonalwoche  ( Ventrikelzone + Intermediärzone + cortikale Platte + Marginalzone )

   · Neuroblasten bilden Intermediärzone  ( asymmetrische Teilung )

   · radiäre Wanderung entlang der Fortsätze der Radial-Glia-Zellen  ( RGC )

 

· inside-out-layering  ( gilt nicht für Cerebellum! )

   · frühe Neurogenese  ( Woche 5 )  →  Lamina V - VI  ( haben Projektionsverbindungen )

   · späte Neurogenese  ( Woche 26 )  →  Lamina I - IV  ( nur noch lokale Verbindungen )

 

· Entwicklung der Strukturen

   · Radial-Glia-Zellen (RGC)  →  Astrozyten

   · Intermediärzone  →  weisse Substanz

   · subventrikuläre Zone  →  bildet sich kurz vor der Geburt zurück

   · Ventrikelzone  →  Ependym

Neokortex  ( Zytoarchitektonik - Entwicklung )

· Pyramidenzellen  ( Projektionsneurone )

   · machen radiäre Zellwanderung  /  bilden 80% aller Neurone im Neokortex

   · pyramidenförmiger Zellkern  ( eingebettet im Neuropil* )

   · exzitatorisch  ( glutamerg )

   · basal bedornte Dendriten  ( aus der "Zellspitze"  /  zur Pia mater )

   · dünnes, unbedorntes Axon

 

  

· Körnerzellen  ( Sternzellen  /  modifizierte Pyramidenzellen )

   · machen radiäre Zellwanderung  ( in der Schicht IV  →  aus der späten Neurogenese )

   · runder, sternförmiger Zellkörper  ( eingebettet im Neuropil* )

   · exzitatorisch  ( glutamerg )

   · bedornte Dentriten  ( dentritic spines )

   · dünnes, unbedorntes Axon zur Pia mater

 

· Cajal-Rezius-Zellen

   · machen tangentiale Zellwanderung

   · sezernieren gezielt Reelin  ( stoppt Zellwanderung  /  wichtig für korrekte Laminierung )

 

· Interneurone

   · machen eine lange tangentiale Zellwanderung  ( aus dem medialen Ganglienhügel )

      → können in die Marginal- oder in die Intermediär/Subventrikulärzone wandern

   · machen noch eine kurze radiäre Zellwanderung

      → steigen entlang der RGC auf oder ab

 

*unmyelinisierte Axone + Dendriten + Gliazellfortsätze

Neokortex  ( Zytoarchitektonik )

· Projektionsneurone  ( verlassen die Hirnrinde  /  Dendriten in Richtung Hirnhaut, Axon nach basal )

   · grosse Pyramidenzellen  ( projizieren subkortikal  →  in die Kerngebiete oder ins Rückenmark )

   · kleine Pyramidenzellen  ( projizieren in andere Kortexareale )

 

· Interneurone  ( beginnen und enden innerhalb der Hirnrinde )

   · Martinotti-Zellen

   · Korbzellen

   · Kandelaberzellen

 

· Definitionsproblem Körnerzellen:

   · Körnerzellen = modifizierte Pyramidenzellen  ( bedornt / exzitatorisch / Axon in Richtung Hirnhaut / "Sternzellen" )

 ( · Körnerzellen = Interneurone + kleine Pyramidenzellen → weil im LM kaum zu unterscheiden )

Neocortex  ( Interneurone - Einteilung )

· Interneurone sind

   · inhibitorisch  ( GABAerg )

   · unbedornt

   · spezifisch lokalisiert  ( Schicht-spezifisch )

   · werden durch exzitatorische Neurone erregt

   · können auch andere Interneurone hemmen

 

· Parvalbumin  ( 40%  /  PV )

   · Basket  ( inhibieren exzitatorische Neurone + PV-Zellen )

   · Chandelier  ( inhibieren exzitatorische Neurone + PV-Zellen )

 

· Somatostatin  ( 30%  /  Sst )

   · Martinotti  ( inhibieren exzitatorische Neurone + PV-Zellen )

   · Nicht-Martinotti  ( inhibieren PV-Zellen )

 

· Serotonin Rzeptor Type 3a  ( 30% )

   · Vip  ( inhibieren PV-Zellen + Sst-Zellen )

   · Neurogliaform

Neocortex  ( Interneurone - Verschaltungsmuster )

· Feedforward inhibition  ( FFI )  →  Hemmung des gleichzeitig erregten Neurons

· Feedback inhibition  ( FBI )  →  Hemmung der stimulierenden Zelle ( + evt. benachbarte Zelle )

· Disinhibition  →  Hemmung eines Interneurons

Neocortex  ( Gliazellen )

· Astrozyten  ( aus Radiärgliazellen )

   · grosser, heller Zellkern  ( chromatinarm )

   · Stützfunktion  /  Ausbildung der Blut-Hirn-Schranke  /  nehmen auch Neurotransmitter auf

   · bilden bei Läsion Narbengewebe  ( Glianarben )

 

· Oligodendrozyten  ( aus Oligodendrozytenvorläufer )

   · kleiner, kompakter Zellkern

   · bilden Myelinscheiden um Axone  ( Degeneration  →  MS )

 

· Mikroglia  ( aus Makrophagen / spät eingewandert )

   · kleiner, dunkler, kommaförmiger Zellkern

   · Aufräum- und Abwehrfunktion  ( ändern schnell Form und Position )

Neocortex  ( Schichtung / neuronale Verschaltung )

· Stratum moleculare  ( I / tangentiale Fasern von Projektionsneuronen + modulierende Afferenzen aus Thalamus )

· Stratum granulosum externum  ( II / kleine Pyramidenzellen / projizieren intratelencephal in die andere Hemissphäre )

· Stratum pyramidale externum  ( III / immer grössere Pyramidenzellen / bilden Assoziations- und Kommisurenfasern )

· Stratum granulosum internum  ( IV / viele Körnerzellen / Afferenzen aus Thalamus )

· Stratum pyramidale internum  ( V / grosse Projektionsneurone / subkortikale Efferenzen ausser zum Thalamus )

· Stratum multiforme  ( VI / heterogene Schicht / Efferenzen zum Thalamus )

 

· Funktion der Schichten

   · Schicht II + IV  ≈  rezeptitiv

   · Schicht III + V  ≈  effektorisch

   · Schicht I + VI  ≈  modulierend

 

· Radiärfaserbündel sind typisch für sensorische Kortizes  ( säulenartige Anordnung )

· diffuse neuromodulatorische Kontrollsysteme durchziehen alle Schichten  ( ACh / Katecholamine / Serotonin )

Neocortex  ( homotypische und heterotypische Kortexareale )

· Assoziationskortizes  ( Ort der Informations-Integration )

   · homotypische Kortexareale  ( Schichtung ist klar erkennbar / keine Schichtendominanz )

   · Schichten I + VI sind etwas stärker ausgeprägt  ( wirken modulierend )

 

· primäre / sekundäre Rindenfelder

   · heterotypische Kortexareale  ( Schichtendominanz oder keine Schichtung erkennbar )

   · einzelne Schichten sind stärker als andere ausgeprägt  /  nicht alle 6 Schichten sind klar ausgebildet

Neocortex  ( Schichtendominanz in verschiedenen Kortizes )

· motorischer Kortex:   Schichten III + V     ( Schicht IV nur schwach  →  agranulärer Kortex )

· somatosensorischer Kortex:   Schichten II + IV     ( granulärer Kortex )

· visueller Kortex:   Schicht IV     ( so stark ausgeprägt, dass sie noch weiter unterteilt wird )

 

· Schicht IV ist besonders in primär sensorischen Arealen stark ausgeprägt  ( → im entorhinalen Kortex nicht ausgeprägt )

Neocortex  ( Baillarger-Streifen / Gennari-Streifen )

· Baillarger-Streifen  ( tangential verlaufende, stark myelinisierte Faserbündel im Isocortex )

   · äusserer Baillarger-Streifen:   in der Lamina IV

      · Gennari-Streifen:   nur in der Sehrinde  ( zellärmere Schicht, makroskopisch als weisser Streifen erkennbar )

   · innerer Baillarger-Streifen:   in der Lamina V

Neocortex  ( Acetylcholin )

· Projektionen aus

   · magnozellulären basalen Vorderhirnkomplex  ( MBVK* )

   · cholinergen Pons-Kernen

 

· Funktionen

   · stimulierend

   · erhöht Aufmerksamkeit

 

· Läsionen des MBVK führen zu

   · Verlust der kognitiven Fähigkeiten

   · selektiver Aufmerksamkeit  ( z.B. bei Degeneration des Ncl. basalis → Alzheimer )

   · verringertem Lernen + Erinnern

 

* Ncl. basalis (MEYNERT) + medialer Ncl. septalis + Kern des diagonalen Bandes von Broca

Neocortex  ( Dopamin )

· Projektionen aus

   · Substantia nigra

   · Area tegmentalis ventralis  ( VTA )

 

· Bahnen

   · nigrostriatale Bahn  ( Substantia nigra  →  Basalganglien  /  motorische Kontrolle )

   · mesolimbische Bahn  ( VTA  →  Ncl. accumbens  /  Motivation + Belohnung + Verstärkung )

   · mesocortikale Bahn  ( VTA  →  Cingulum + Schicht II des frontalen Cortex  /  moduliert Assoziationsfelder )

 

· Funktionen

   · stimulierend

   · hemmend

Neocortex  ( Noradrenalin )

· Projektionen aus

   · Locus coeruleus

   · Axon verläuft tangential in Schicht VI  /  hat viele Verzweigungen in andere Schichten

   → simultane Erregung weitauseinanderliegender cortikaler Areale

 

· Funktionen

   · stimulierend  ( erhöhte Wachsamkeit + Aufmerksamkeit + Stimmung + Essverhalten )

   → Antidepressiva sind Serotonin-Noradrenalin-Wiederaufnahmehemmer )

 

· Bahnen

   · dorsale Bahn  ( Locus coeruleus  →  Neocortex + Hippocampus + Amygdala )

   · ventrale Bahn  ( Locus coeruleus  →  Hypothalamus )

   · Bahnen zum Cerebellum + VTA + Formatio reticularis

Neocortex  ( Serotonin / 5-HT )

· Projektionen aus

   · Raphe-Kernen

 

· Funktionen

   · stimulierend

   · hemmend

   · Einfluss auf Verhalten / Emotionen / circadiane Rhythmen / Wahrnehmung / Aufnahmefähigkeit

 

· Bahnen

   · feines, dichtes Geflecht  ( v.a. in Schicht IV der sensorischen Cortexarealen )

Neocortex  ( funktionelle Asymmetrien )

· Funktionen sind selten 100% lateralisiert  →  es gibt Präferenzen

 

· linke Hemisphäre

   · Sprache  /  Mathematik  /  sequentielles, analytisches Verständnis

   · motorische Kontrolle der rechten Körperseite

   · visuelle Informationen aus dem rechten Gesichtsfeld

 

· rechte Hemisphäre

   · Färbung der Sprache  /  Verständis für Analogien, Humor, Geometrie, Farben, Gesichtserkennung, ...

   · motorische Kontrolle der linken Körperseite

   · visuelle Informationen aus dem linken Gesichtsfeld

Neocortex  ( Diskonnektionssyndrome )

· Leitungsaphasie  ( Sprachstörung  →  Gespräch wird verstanden, aber Unfähigkeit unmittelbar zu antworten )

   · Läsion des Fasciculus arcuatus

 

· visuelle Agnosie  ( Ausfälle in der Erkennung von Gesichtern, Farben und Gegenständen )

   · Läsion in der sekundären Sehrinde und angrenzenden übergeordneten visuellen Rindenfeldern

   · z.B. Läsion im Gyrus fusiformis

 

· Alexie  ( Lesestörung )

   · Läsion zwischen sekundärem visuellen Cortex und Gyrus angularis

 

· Callosotomie  ( operative Durchtrennung  →  split brain  /  verhindert Ausbreitung fokaler epileptischer Anfälle )

   · keine Veränderung der Persönlichkeit oder Intelligenz

   · Konflikte bei Objektbenennung und -beschreibung

   · Defizite bei schneller Einschätzung komplexer Informationen

Neocortex  ( Kolumnen / Säulen )

· kleinste Funktionseinheit der sensorischen Kortexareale  ( spezifisch auf ein Stimulus / ø ≈ 500µm )

· 10'000 - 100'000 Zellen unterschiedlicher Typen, die miteinander verschaltet sind

Neocortex  ( Elektroenzephalogramm )

· unipolare oder bipolare Ableitung  /  nur oberflächliche Prozesse sind sichtbar

· erlaubt Messung von Bereitschaftspotentialen  ( erhöhte Hirnaktivität ~100ms vor Bewegungsausführung )

· über Tetroden (Elektrodenbündel) können mathematisch einzelne Spikes aufgelöst werden

 

· Amplitudenbereich ≈ 100µV  ( 0.1mV )

· Frequenzen  ( durch thalamokortikale Netzwerke generiert )

   · alpha   ≈  10Hz

   · beta   ≈  20Hz

   · theta   ≈   5Hz

   · delta    ≈    1Hz

   · slow oscillations   ≈   <1Hz

Neocortex  ( funktionelle Magnet-Resonanz-Tomografie )

· Messung von lokalen Blutflussänderungen

· Messung des Oxygenierungszustand des Bluts  ( [Hb]/[HbO2]  →  ändert bei Hirnaktivität  =  BOLD-Effekt )

Neocortex  ( 2-Photonen Mikroskopie )

· Injektion eines Kalzium-Indikators  →  Änderung der Fluoreszenz durch Ca2+-Bindung

· ermöglicht in vivo Messung

Neocortex  ( somatosensorischer Kortex )

· Area 1:    Oberflächensensibilität

· Area 2:    Oberflächen- und Tiefensensibilität

· Area 3a:   Tiefensensibilität

· Area 3b:   Oberflächensensibilität

 

· S1 + Thalamus   →   S2   →   Amygdala + Hippocampus

Neocortex  ( Reizverarbeitung in den Kolumnen )

· top-down

   · grosse Pyramidenzelle in Schicht V  ( Dendrit in Schicht I )  →  Projektion in Schicht I

   → Vergleich von Erwartungen  /  Modulation durch Aufmerksamkeit

 

· bottom-up

   · kleine Pyramidenzelle in Schicht III  ( Dendrit in Schicht I )  →  Projektion in Schicht IV

   → immer feinere Reizverarbeitung

Neocortex  ( visueller Kortex )

· V1  /  Brodmann-Areal 17  /  „striate Cortex“ wegen prominenter Lamina IV

· der visuelle Kortex ist retinotopisch

· Macula densa hat überproportional grosses Repräsentationsfeld

· Kolumnen für die Orientierungsselektivität sind in der Katze „pinwheel“-artig angeordnet

   ( in der Maus „salt-and-pepper“-artig )

 

· Sulcus calcarinus trennt die Repräsentationsfelder des oberen und unteren Gesichtsfeldes

Neocortex  ( auditorischer Kortex )

· der auditorische Kortex ist tonotopisch

Neocortex  ( motorische Hirnrindenfelder )

· primär motorischer Kortex

   · elektrische Reizung (niedrige Schwelle) erzeugt kontralaterale Muskelzuckungen

 

· supplementär motorischer Kortex  ( SMA )

   · erstellt Bewegungsprogramm

   · bei Reizung werden komplexe Bewegungen eingeleitet

   · erhält Afferenzen von den Basalganglien

 

· prämotorischer Kortex

   · organisiert die initiale Phase einer Bewegung

   · ist wichtig für die Orientierung und Körperhaltung

   · erhält Afferenzen vom Cerebellum

 

· posterior-parietaler Kortex

   · Verarbeitung komplexer sensorischer Informationen für Bewegungsprogramme

Neocortex  ( präfrontaler Kortex )

· VLPFC  ( ventro-lateraler präfrontaler Kortex )

· DLPFC  ( dorso-lateraler präfrontaler Kortex )

· FMPFC  ( fronto-medialer präfrontaler Kortex  /  enthält anteriorer cingulärer Cortex = ACC )

· VMPFC  ( ventro-medialer präfrontaler Kortex  /  enthält Broca-Areal und frontales Augenfeld )

Lernen