Biopsych

• Stirnlappen (Frontallappen)
• Scheitellappen (Parietallappen)
• Hinterhauptslappen (Okzipitallappen)
• Schläfenlappen (Temporallappen)

yramidenzellen

• Interkortikale Kommunikation
• Pyramidenförmige Zellkörper
• Große, multipolare Neurone
• Großer Dendrit (apikaler Dendrit)

→verläuft geradlining zur Kortexoberfläche

• Sehr langes Axon

Sternzellen

• Intrakortikale Kommunikation
• Sternförmiger Zellkörper
• Kleine Interneurone

• Steuert motivationale Verhaltensweisen (fight, flight, feed, fuck) ▪ Amygdala (Emotionen, Furchtkonditionierung, Salienz)
• Hypothalamus (z.B. Homöostase, Sexualverhalten)
• Hippocampus (Transferieren von Informationen ins Langzeitgedächtnis, räumliche Orientierung)
• Cingulärer Cortex
  •  ACC (Schmerzverarbeitung, emotionales Verhalten, Eingeweidesteuerung)
  • PCC (visuelle Aufmerksamkeitssteuerung)

• relativ diffuses und weitverzweigtes Netzwerk alle Funktionen die irgendwie „basal“ sind werden gerne dem limbischen System zugeordnet.
• ABER: An Emotionsentstehung sind z.B. auch „höhere“ Hirnregionen beteiligt
• Auch anatomisch problematisch: einige Hirnregionen liegen unterhalb des Corpus callosum (Amygdala) andere darüber (ACC, PCC)
• ALSO: relativ schwammiger Begriff

• Wichtige Rolle bei Ausführung von Willkürbewegungen
• Ventrales Striatum:
  • Ncl. Caudatus
  • Putamen
  • Ncl. Accumbens
• Globus pallidus

Anatomisch:

• Nach makroskopischen Kriterien (Gyri, Sulci etc.)
• z.B. „automated anatomical labeling atlas“
• Für funktionelle Bildgebung geeignet

Cytoarchitektonisch:

• Nach mikroskopischen Kriterien (Histologie)
• z.B. Brodmann Atlas
• Idee: gleicher Aufbau, ähnliche Funktion

• Elektrische/magnetische Stimulation mit Beobachtung der Verhaltensweisen (physiologische Psychologie)
• Messung von Gehirnaktivität beim Ausführen bestimmter Tätigkeiten (Psychophysiologie)

• Ist eine cytoarchitektonische Karte
• Sortiert also Hirnregionen nach ihrem mikroskopisch/histologischen Aufbau
• in 52 unterschiedliche Areale

• Motorcortex auf gyrus präcentralis
  • Ausgangspunkt des Corticospinaltrakts
  • Funktion: Willkürmotorik

• Somatosensorischer Cortex auf gyrus postcentralis
  • Repräsentiert alle berührungsempfindl. Teile des Körpers Funktion: Schmerz/ Berührungssinn

• Ort:
  • gyrus präcentralis (motorisch)
  • gyrus postcentralis (sensorisch)
• Funktion: Repräsentation aller Körperregionen entsprechend
  • ihrer feinmotorischen Kontrollierbarkeit (motorisch)
  • ihrer Berührungsempfindlichkeit (sensorisch)
• Merke:
  • Je sensibler (somatosensorischer C.) bzw.
  • je besser willkürlich beweglich (motorischer C.),

→ desto größer die Repräsentation im Gehirn

• Je wichtiger ein bestimmter Bereich der Sinnesfunktion ist, desto größer ist seine neuronale Repräsentation! -> Dominanz
• z.B.:
  • auditorischer Cortex

→sprachrelevante Frequenzen sind überrepräsentiert

• somatosensorischer Cortex

→Hände bei Menschen(affen) sind sehr groß repräsentiert

• visueller Cortex

→die Fovea (Ort des schärfsten Sehens) ist in V1 überrepräsentiert

• Sensorische Bereiche die nebeneinanderliegen werden auch im Gehirn nebeneinander repräsentiert -> Nähe
• zB.:
  • Die Bereiche die auf der Netzhaut nebeneinanderliegen sind auf dem visuellen Kortex auch nebeneinander repräsentiert („Retinotopie“)

• Primärer visueller Cortex= V1=BA 17 im Occipitallappen
• Primärer Motorcortex=M1=BA4=im Frontallappen
• Primärer auditorischer Cortex = A1=BA 41 im Temporallappen
• Primärer somatosensorischer Cortex= S1=BA1,2 und 3 Im Parietallappen

• Schnelle Kommunikation von verschiedenen Regionen des ZNS/PNS miteinander
• Zu diesem Zwe >Ermöglichen saltatorische (schnelle) Erregungsleitung
• (Im ZNS durch Oligodendrozyten und im PNS durch Schwannzellen gebildet)

• Komissuren: zwischen Hemispheren
• Projektions: Afferente und efferente Verbindungen zw. Cortex und Subcortex
• Assoziations: Verschiedene Cortexareale innerhalb einer Hemisphere

• Wird im MRT-Scanner gemessen
• Strukturell bildgebendes Verfahren
• Ziel: über die Diffusion von Wasser sollen Rückschlüsse auf Lage und Richtung von Fasern gezogen werden
• In weißer Substanz laufen viele Fasern nebeneinander parallel
• Daher kann hier Wasser hauptsächlich nur in eine Richtung diffundieren (da ja parallel)
• Wenn also Diffusion nur in eine Richtung gemessen wird

→handelt es sich um weiße Substanz

• Charakteristisches Symptomcluster: "Frontalhirnsyndrom"
• Kennzeichen
  • Probleme beim Aufgabenwechsel (Perseveration)
  • Stimulus getriebenes ("bottom up drive") Verhalten (Desinhibition)
  • vermindertes Urteils/Planungsvermögen
• Aber auch:
  • soziale Auffälligkeiten
  • Beeinträchtigung von Motorik und Sprache
• Verhalten bei Schädigung ähnelt oft dem Verhalten von Kindern, da bei diesen der präfrontale Kortex noch nicht voll ausgereift ist

• höhere kognitive Funktionen
  • Verhaltensüberwachung und Arbeitsgedächtnis
  • Integration sensorischer, motorischer und interner Informationen
  • höhere Kontrollfunktion
  • Antizipation, Auswahl, Inhibition von Handlungen
• Test
  • Wisconsin card sorting
    • Karten müssen nach bestimmter Regel sortiert werden
    • welche Regel gerade gilt ist nur durch das Feedback des VL (richtig/falsch) abzuleiten
    • bei Läsionen Perserveration (verharren auf Zuordnung nach einer mittlerweile falschen Regel)
  • Stroop -Test

• Eisenbahnvorarbeiter mit schwerem Unfall: Eisenstange wurde durch Fehlzündung durch seinen Kopf geschossen
• Zerstörung von großen Teilen seines Orbitofrontalkortex:Lokalisation von Funktionen der Emotions- und Impulskontrolle, der sozialen Anpassung, Evaluationsprozesse und Entscheidungsfindung
• Gage wurde (anders als vorher) impulsiv, unzuverlässig, unberechenbar, lernte kaum aus Erfahrungen -> Verhaltens- und Persönlichkeitsveränderung -> Probleme in Entscheidungsfindung und sozialer Anpassung
• "Gage was no longer Gage"

• wurden in Makaken mittels Einzelzellableitung entdeckt (Rizzolatti et al., 1992)
  • erstmals in Area F5 (=prämotorische Region im Frontallappen bei Affen)
  • Ähnliches Aktivierungsmuster, enn der Affe nach der Rosine greift und sie zum Mund führt, wie wenn VL nach Rosine greift und sie zum Mund führt
• beim Menschen nur Neuronenbündel mit dieser Funktion nachgewiesen, aber keine einzelnen Neurone (da nur invasiv erforschbar) --> unklar ob dieses Reaktionsmuster Spiegelneurone belegt
• Funktion (wahrscheinlich): Motorisches Modelllernen

• Info aus der rechten primärmotorischen Rinde (Gyrus präcentralis) läuft über den Corticospinaltrakt (pyramidales System) über den Hirnstamm ins Rückenmark und von dort aus in die Motorneurone
• linksseitige Beeinträchtigung der Bewegungsqualität (Präzision, Geschwindigkeit usw.)
• KEIN Ausfall der Willkürmotorik: Es gibt Bahnen, die von den sekundären motorischen Arealen absteigen ohne den primären Motorkortex zu passieren

(Bild)

• Primärer Motorcortex ( BA 4)
  • Bewegungsinitiierung
  • Bewegungsbefehle an tiefergelegene motorische Regionen
• prämotorisches Feld (BA 6)
  • Bewegungsplanung
• frontales Augenfeld (BA 8)
  • Willkürliche Augenbewegung
  • visuelle Aufmerksamkeit
• Broca-Areal (B 44/45)
  • Sprachmotorik
  • Lautbildung

• Urbach-Wiethe Syndrom (Erbkrankheit): kongenitale bilaterale Verklkung der Amygdala --> Patientin S.M.
• S.M. kann bei anderen Angst erkennen, wenn sie bewusst auf Angst schaut, reflexiv schaut sie aber eher auf den Mund (und erkennt deshalb oft Angst anderer Personen nicht)
• Experiment: S.M. wird in angstauslösende Situationen gebracht (Säulendiagramm zeigt ihre Reaktion mit Angst auf angsteinflößende Filme im Vergleich zu gesunden Personen)
  • Fürchtet sich vor nichts
  • kann alle anderen Basisemotionen normal empfinden
  • S.M. war schon in vielen gefährlichen Situationen, da ihr der Instinkt fehlt, diesen aus dem Weg zu gehen

• Angst und Furcht
  • High road (Thalamus --> visueller Kortex--> Amygdala):
    • langsame, genaue Stimulusinterpretation
    • genauere Überprüfung ermöglicht Korrektur der Reaktion
  • Low road (Thalamus-->Amygdala)
    • schnelle, automatische Reaktion durch direkten Abzweig aus Thalamus in die Amygdala
    • nur grobe Abbildung aus Retina im Thalamus
    • Körper wird auf Kampf/Flucht vorbereitet

• Hippocampus wichtig für Lernen aber nicht jegliches Lernen
• Prozedurales (implizites) Lernen weiterhin möglich
• Spiegelzeichnen Aufgabe:
  • keine bewusste Erinnerung daran, die Aufgabe schon mal durchgeführt zu haben
  • trotzdem verbesserte Leistung
  • Bewältigung der Aufgabe implizit gelernt

• Möglichkeit, Auswirkungen bilateraler Hippocampusläsion am lebendigen Menschen zu studieren
• Läsion war (da chirurgischer Eingriff) relativ präzise und umfasste große Teile des medialen Temporallappens incl. Hippocampus
• Grund für OP: schwere Epilepsie
• H.M. war unfähig neue Info explizit neu einzuspeichern
• H.M. hatte graduelle, retrograde Amnesie

• Place Cells im Hippocampus
• Grid Cells im entorhinalen Cortex
• ohne Hippocampus kaum Lernfortschritt beim Orientierungslernen (Ratten, H.M.)!
• Bsp. Morris Water Maze:
  • Ratten werden in Wasser gesetzt und finden erst durch Zufall eine unter Wasser liegende Plattform
  • beim erneuten Aussetzen im Wasser finden gesunde Ratten die Plattform deutlich schneller, weil sie sich erinnern
  • Ratten mit läsioniertem Hippocampus erinnern nicht den Ort der Plattform --> Hippocampusläsionen führen zu langsameren (räumlichen) Lernen

• Allgemein: Zellen, die verschiedene Feuerpräferenzen/reaktionspräferenzen haben --> Feuerungsmuster von Neuronen
• Place Cells (Hippocampus A1)
  • Reaktionspräferenz auf einen Ort
  • bestimmte Zellen reagieren auf bestimmte Orte in der Umgebung
• Grid Cell (Enthorinaler Kortex)
  • Reaktionspräferenz auf ein hexagonales Muster von Orten
  • Landkarten der Umgebung
  • Reaktion v.a. wenn sich ein Tier an den Eckpunkten eines Hexagons befindet
• Head Direction Cell (Striatum, enthorinaler Kortex, Thalamus)
  • Reaktionspräferenz auf eine Kopfausrichtung
  • z.B. reagieren bestimmte Zellen immer, wenn Tier nach unten links schaut

• Hörverlust:
  • Bei Schädigung des primären auditorischen Cortex=A1=BA41/42=Heschl`sche Querwindung
• Wernicke Aphasie
  • Sensorische Aphasie bei Schädigung des Wernicke Areals=BA 22/42
  • Richtiger Sprachrhythmus und Intonation bleibt erhalten, aber bedeutungslose Sprache sowie Verlust des Sprachverständnis
  • Achtung: Broca-Aphasie kommt nicht durch Schädigung im Temporallappen zustande, da es im Gyrus frontalis inferior liegt (Hier ist das Sprachverständnis erhalten, jedoch die Sprachproduktion gestört)
• Beeinträchtigung des räumlichen Gedächtnisses und Gedächtnis für Objekte
  • Schädigung der Hippocampusformation
  • Im schlimmsten Fall: nahezu vollständige anterograde Amnesie für Fakten und biographische Details nach bilateraler Hippocampusschädigung (siehe H.M.)

• Verarbeitung taktil sensorischer Informationen und von Schmerz (im somatosensorischen Cortex des anterioren Parietallappens)
• Visuell geleitete Bewegungskontrolle
  • Ausfall führt zu Apraxie
  • Integration sensorischer Informationen im posterioren Parietallappen
• Aufmerksamkeit (Teil des fronto-parietalen Aufmerksamkeitsnetzwerks)
  • Ausfall führt zu Neglect