M3 Biologische Grundlagen

System den Kortex als Hirnkarten zu untergliedern

Struktur (Dichte, Anordnung, Form der Neurone) des Kortex

• 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

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

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

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"

• wenn der Gyrus fusiformis zerstört oder inaktiviert ist
• Person kann keine Gesichter mehr erkennen; teilweise sich selbst nicht mehr im Spiegel
• Gyrus fusiformis -- Identifikation größerer, abstrakter Objektkategorien

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

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

• 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

Die Versorgung des Gehirns mit Azetylcholin aus dem Stammhirn und dem basalen Vorderhirn

• 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

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
• 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

• 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

• 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

• 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

• 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

.

Verbindungsstelle einer axonalen Endigung mit einer anderen Nerven-, Muskel-, oder Drüsenzelle

Wenn ein Axon auf dem Soma eines anderen Neurons endet

Eine Synapse zwischen Axon und Dendrit

Wenn ein Axon auf einer Skelettmuskelfaser endet

Synapse zwischen zwei Axonen

...keine speziellen Bezeichnungen

• Stützgewebe; generelle Stütz- und Ernährungsfunktionen (beteiligt an der Ernährung der Neurone)
• bilden die Myelinscheiden (spezieller Typ "Oligodendroglia") und die Blut-Hirn-Schranke aus
• sind zahlreicher als die Nervenzellen im ZNS
• sind kleiner als die Nervenzellen
• nehmen an den Erregungsprozessen modulierend teil
• behalten zeitlebens die Fähigkeit zur Zellteilung bei --> Ausfüllen neuronaler Zelldefekte

1. Jedes Neuron besitzt ein Soma und ein Axon
2. die Ausbildung der Dendriten schwank sehr (s.Bild, Neuron D&E)

• Verbindet die Nervenzellen mit anderen Zellen
• Zweigt sich nach seinem Abgang aus dem Soma in zahlreiche Äste auf
• kann unterschiedlich lang sein (nur wenige Mirkon kurz oder über einen Meter lang)

• Verzweigungen der Axone
• Können unterschiedlich lang sein (nur wenige Mikron kurz oder über einen Meter lang)

von 5 µm bis 100 µm

(1 mm = 1000µm)

können einige hundert Mikrometer lang sein

Je knapp 50%.

(Es gibt zwar mehr Gliazellen als Neurone, aber sie sind im Durchschnitt kleiner)

• Ein Typ von Gliazellen
• bildet die Myelinscheiden der zentralen und peripheren Nervenfasern

• Ein Typ von Gliazellen
• bildet ein Auffangbecken bzw. Reservoir für Kaliumionen, die aus den Neuronen bei den Erregungsprozessen in das Interstitium freigesetzt werden

Gliazellvermehrungen.

(Sind oft der Ausgangspunkt für Krampfentladungen des Gehirns, die sich eventuell als epileptische Anfälle äußern)

• sind Zellen der Glia ZNS
• Unterschied zu anderen Gliazellen: haben ausgeprägte Zellfortsätze (mit "Gliafüßchen", die sie an die Blutkapillaren des Gehirns anlagern)
• bilden dadurch ein Diffusionshindernis für große Moleküle (Blut-Hirn-Schranke) --> protektive Funktion
• nehmen (mölgicherweise) aktiv an der Informationsverarbeitung im Gehirn teil (enthalten in Vesikeln den Transmitter Glutamat, dessen Freisetzung die Erregbarkeit benachbarter Neurone steigern sollte)

Astrozyten