M3 Biologische Grundlagen
Fernuni Hagen Modul 3 (alt)
Fernuni Hagen Modul 3 (alt)
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Cartes-fiches
Aufbau des Limbischen Systems
- farbige Abschnitte
- besteht aus Amygdala, Hippokampus, G. cinguli und deren Verbindugen
- Erweiterung durch Teile des Thalamus, Hypothalamus, Kortex
- Aufgaben:
- primär: Geruchs- Geschmacksanalysator
- ist an der Steuerung aller emotionaler und kognitiver Funktionen beteiligt
- erlaubt schnelles Aufgeben von Verhaltensweisen zugunsten neuer Reaktionsalternativen
- Aktivität des limbischen Systems bewirkt die Unterdrückung traditioneller Reaktionsweisen, um Verhaltensmodifikation auf der Grundlage körperinterner Informationen und Zukunftserwartungen über das Auftreten veränderter Reizbedingungen zu ermöglichen
"Mandelkern"
- Ansammlung mehrerer Kerngruppen im vorderen Abschnitt des Temporallappens
- große biochemische Heterogenität: cholinerge, endorphinerge, dopaminerge,...und verschiedene Neuropeptide vorhanden
Aufbau:
- Neokortikaler Anteil
- Basolateraler Kern: primär mit dem Neokortex verbunden (efferent&afferent);
- es besteht ein massives "intraamygdaloides Assoziationssystem"-->ermöglicht raschen Informationstransfer innerhalb der Amygdala)
- Subkortikaler Anteil
- Zentromediale Kerne: "erweiterte Amygdala"; mündet in den "bed nucleus" der Stria terminalis; führt um die Basalganglien und die innere Kapsel; erhalten Projektionen vom Hippokampus; projiziert in die Kerne des Hypothalamus --> Steuerung der muskulären, autonomen, endokrinen Anteile emotionaler Reaktionen
- zentrale Rolle beim Vergleich von ankommender und gespeicherter Information und beim kontextuellen Lernen
- beteiligt an Konsolidierung und Habituation
- "Hippokampusformation" = außer dem Hippokampus noch zusätzlich der Übergangskortex und das Subikulum
- besteht aus mehreren hintereinander geschalteten Schichten: 4 Unterregionen des Hippokampus: CA1, CA2, CA3, CA4
- über den Tractus perforans erhält der Hippokampus Informationen aus dem Neokortex und der Amygdala --> Nach der Verarbeitung im Hippokampus kehrt die Infromation über das Subikulum in den Neokortex zurück
- Die Verbindungen zu den subkortikalen Arealen laufen über der Fornixregion zum Septum und von dort wieder zurück
- Die Pyramidenzellen des Hippokampus bilden mit ihren Axonen und deren Rückkehr zu ihren Dendriten ein autoassoziatives System, welches multisensorische Information zu einer ganzheitlichen Beziehungsstruktur (einem relationallen Kontext) zusammenfasst
- diese assoziativen Beziehungen zwischen Objekten können räumlich oder zeitlich sein
Die Basalganglien
Bestandteile:
- Nucl. caudatus
- Nucl. ldentiformis
- Putamen
- Globus pallidus
Striatum: Putamen + Nucl. caudatus
- zentrale Eingangsstation der Basalganglien
- die Eingänge des Striatum sind topographisch in "Striosome" organisiert, die sich gegenseitig lateral hemmen und dadurch eine laterale Kontrastbildung erreichen
- "Fundus Striatum": Struktur, die für positive Motivation und Antrieb essenziell ist
- Nucl. accumbens
- anteriore Striatum
Der direkte und indirekte Weg in den Basalganglien
- die Verbindungen innerhalb der Basalganglien teilen sich in einen direkten und indirekten Weg
- direkte Verbindung: dopaminerg, vom Putamen zum Pallidum; enthemmt den Thalamus und erleichtert Bewegung
- indirekte Verbindung: hemmt den Thalamus und erschwert Bewegung
Die indirekte Verbindung wird bei Parkinson hyperaktiv und die direkte hypoaktiv
Substantia innominata (mit Nucl. basalis)
= "unbenannte/ unbenennbare Substanz"
- bildet ein diffuses, cholinerges Projektionssystem
- für die Schwellenregulation von Aktivierung und Schlaf verantwortlich, Wach-Schlaf-Steuerung
- entscheidend für die Alzheimer-Erkrankung und Schizophrenie
- ist direkt mit dem Temporallappensystem und Hippokampus verbunden --> spielt große Rolle für Gedächtnisbildung und Aufmerksamkeit
- neuronales Gewebe mit Windungen (Gyri) und Furchen (Sulci)
- Gesamtoberfläche beider Hemisphären: 2200 cm2
- Kortexdicke: zwischen 1,3 - 4,5mm
- Volumen: 600 cm3
- enthält 109-1010Neurone (+doppel so viele Gliazellen)
- besteht aus 4 Lappen
- bestehen aus Pyramidenzellen: machen 80% aller Neurone aus; lokal durch Axonkollaterale verbunden
- und Gliazellen
- Großteil aller Verbindungen im Neokortex sind intrakortikale Assoziations- und Kommissurenfasern
- ist für keine der höheren Funktionen alleine verantwortlich
- aber kann die Geschwindigkeit der Informationsverarbeitung erhöhen und durch die Steuerung von Sprache beim Menschen schnelle Änderungen in Zukunftserwartungen und Aktivitäten ermöglichen
- 6 Kortexschichten
- Dendritenschicht 1 ist für psychologische Funktionen besonders wichtig, da in ihr alle intrakortikalen Eingänge der Pyramidenzellen einlaufen
- die Ausgänge aus den kortikalen Zellen liegen in Schicht 5&6
Zytoarchitektonik
System den Kortex als Hirnkarten zu untergliedern
Struktur (Dichte, Anordnung, Form der Neurone) des Kortex
Unterteilung "unimodale primäre idiotypische Kortizes" und "multimodale Assoziationskortizes"
- primärer idiotypischer Kortex: reagiert nur auf eine Modalität; Schädigungen dieser Areale betreffen nur eine sensorische oder motorische Modalität
- idio= für eine Sache zuständig
- multimodale (oder poly- heteromodale) Assoziationskortizes: neuronale Antworten werden zunehmend multi- oder heteromodal
- Ausfälle/Schädigungen sind nicht mehr nur auf ein Sinnessystem beschränkt
Kortikale Module/ Kolumnen
sind (meist vertikal) angeordnete Gruppen von Pyramidenzellen, welche einer klar umgrenzten Funktion (z.B. horizontale Kontraste "erkennen") dienen
Kolumnen bezeichnen meistens noch kleinere Gebiete wie Module
Die Assoziationsareale
polymodale Assoziationskortize/ Assoziationsfelder, in denen Informationen aus den sensomotorischen Regionen zu übergeordneten Einheiten flexibel zusammengefasst werden
Großhirnrinde: großer assoziativer Speicher, in dem all unser sprachliches und nichtsprachliches Wissen und viele unserer Fertigkeiten niedergelegt sind
Informationsfluss im Neokortex geht im:
- posterioren sensorischen Abschnitt des Kortex von spezifisch nach multimodal (heteromodal)
- anterioren motorischen Abschnitt von heteromodal nach spezifisch
Ort des Lernens und Denkens
Denken= interaktive Aktivität von Erregungsmustern zwischen den Pyramidenzellen und ihren Dendriten
Ort: Dornfortsätze "spines" der apikalen Dendriten der Pyramidenzellen (sind größtenteils plastisch dh. modifizierbar)
- liegen in den Assoziationskortizes
- apikal = "spitzenwärts", "zur Spitze hin"
besteht aus:
- Neozerebellum: Nucl. dentatus; erhält Informationen aus den sensorischen und motorischen Arealen des Großhirns und der Basalganglien; projiziert zum Thalamus und in die motorischen und präfrontalen Areale; dient der Planung und Ausführung gelernter Bewegungen
- Spinozerebellum: erhält Informationen aus dem gesamten Rückenmark und den Sinnessystemen; dient der polysensorischen Integration, um präzise/flexible Bewegungen zu ermöglichen
- Vestibulozerebellum
"kognitive Maschine" zur exakten Zeitplanung und Zeitgebung, die v.a. beim assoziativen Lernen von Bewegungen und Verhalten notwendig ist
Die Ausgänge des Zerebellums führen zu den auf- absteigenden motorischen Systemen und den Vestibulariskernen
Transmittersystem
Alle Neurone (Soma, Axone, Dendriten, Synapsen) und deren präsynaptische Verbindungen, die einen bestimmten Transmitter oder eine bestimmte Kombination von Transmittern zur Kommunikation mit anderen Zellen und Dendriten benutzen
- Transmittersysteme im Gehirn halten sich nicht an die anatomischen Abgrenzungen, sondern können sich durch alle Hirnregionen ziehen
Psychopharmaka
- es ist NICHT nur ein Wirkstoff für die Entstehung einer Verhaltensstörung verantwortlich
- die meisten Psychopharmaka beeinflussen eine Vielzahl von Übertragungsprozessen, neuronalen Strukturen und Verhaltensweisen und interagieren mit den Umweltdeterminanten der jeweiligen Störung
- für ein bestimmtes Verhalten sind meist mehrere Transmitter- und Rezeptorsysteme verantwortlich
Was ist eine wichtige Voraussetzung des Gehirns für Aufmerksamkeit, Lernen und Gedächtnis?
Die Versorgung des Gehirns mit Azetylcholin aus dem Stammhirn und dem basalen Vorderhirn
Dopamin
- Dopaminerge Synapsen lösen im ZNS hemmende oder erregende postsynaptische Potenziale aus
- Dopamin ist der wichtigste Botenstoff im Gehirn, der motorisch und psychologisch als neurochemische Grundlage von Anreizen und positiver Psychomotorik fungiert
- Dopamin kann mehrere Wirkungen haben
- die zwei wichtigsten Dopaminsysteme:
- mesolimbisches System: entspringt im lateralen Tegmentum des Mittelhirns; positive Anreizfunktionen; Dopaminüberschuss kann hier Denkstörungen bei Schizuphrenen bewirken
- nigrostriatales System: Wechsel motorischer Programme; Dopaminmangel in diesem System zeigt Symptome der Parkinson-Erkrankung
- die zwei wichtigsten Dopaminsysteme:
Noradrenalin und Adrenalin
Zwei Noradrenerge Transmittersysteme:
- Locus-coeruleus-System: die Hälfte aller Noradrenalin-synthetisierenden-Neurone im Gehirn entspringen hier
- Nucl. coeruleus liegt innerhalb des periventrikulären Graus; ist diffus und unspezifisch
- Zwei Fasersysteme gehen vom Nucl. coeruleus aus:
- dorsale noradrenerge
- dorsale periventrikuläre
- Zwei Fasersysteme gehen vom Nucl. coeruleus aus:
- Nucl. coeruleus liegt innerhalb des periventrikulären Graus; ist diffus und unspezifisch
- Laterale tegmentale System: führt ins Zerebellum, Hypothalamus und limbisches System
Adrenerges Transmittersystem:
- Adrenalinsystem: entspringt der Medulla und zieht in alle Regionen des Stamm- Zwischenhirns, Thalamus
Histamin
- wirkt erregend
- alle Histaminneurone liegen im Hypothalamus und ziehen von dort in alle Teile des NS
beteiligt an:
- Schlaf-Wach-Steuerung
- vielen hormonellen Funktionen; Hormonausschüttung
Serotonin (5-HT) und Antidepressiva
Serotonin
- hat extensive Verbindungen im ZNS
- Regelung des zerebralen Blutflusses
- Regelung der Gefäßweite
- Regelung der Schmerzwahrnehmung
- Stimmungsbeeinflussender Effekt --> bestimmt die Persönlichkeitsstruktur eines Menschen
- wichtigste Ursprungszonen im Nucl.raphe
- Abfall der Serotoninkonzentration; Verlust einzelner Serotoninrezeptoren --> exzessiv aggressives Verhalten
Antidepressiva
- Hemmung der Wiederaufnahme von Serotonin aus dem synaptischen Spalt in die präsynaptische Endigung
- Latenz von 1-3 Wochen; schwacher antidepressiver Effekt; antiaggressiver Effekt
- kann teilweise auch Zellverlust bzw. Abnahme der Rezeptordichte von Serotoninrezeptoren verursachen --> die antiaggressive Wirkung kann in exzessive Aggression umschlagen
Kannabis
- Kannaboikrezeptoren und endogene Kannaboide: die am häufigsten im ZNS vorhandenen Rezeptoren
- Kannaboidsystem auch "Anandamidsystem" genannt
- wirkt meist hemmend
- Rezeptoren sind präsynaptisch lokalisiert --> hemmen Ca++-Einstrom --> reduzieren Ausschüttung anderer Transmitter
- Im ZNS nur in: Basalganglien, Kortex, Zerebellum-Kortex, Hippokampus, limbisches System
- die wichtigen Zentren des Stammhirns haben KEINE THC-Rezeptoren --> daher Kannabis kaum negative vitale Seiteneffekte
- Wirkung:
- entspannend, euphorisierend, schmerzhemmend, appetit-steigernd
- Gedächtnisstörungen, Bewegungs- Aufmerksamkeitsbeeinträchtigung
GABA
- wirkt meist hemmend und beruhigend
- kann aber bei Vorhandensein von Kotransmittern errgend werden
- je nach dem Ort des Ausfalls von GABA treten schwere Störungen der Erregbarkeit auf
- Epilepsie bei Störungen intrakortikaler GABA-Neuronen
Der Ausfall der ersten Tiefschlafphasen im Kindesalter führt zur Unterdrückung der Produktion und Ausschüttung von Wachstumshormonen
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