Biopsychologie II
Biopsychologie II: Frühlingssemester 2024
Biopsychologie II: Frühlingssemester 2024
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Flashcards
12. Lernen und Gedächtnis: Nicht deklaratives Gedächtnis
Nicht-Assoziatives Lernen: Lernvorgang ist nicht an eine Paarung von Reiz/Ereignis gebunden.
- Habituation: Wenn sich ein Reiz wiederholt, schächt die Reaktion darauf ab.
- Sensitivierung: Verstärkte Antwort nach Störreiz (setzt anfängliche Habituation ausser Kraft)
- Dishabituation: Habituation wird durch Fremdreiz nur leitcht unterbrochen; geht nie über Anfangsniveau heraus)
Assoziatives Lernen: neue Paarung von Reizen ist für das Lernen erforderlich
- Konditionierung auf einen Reiz (Erlernen eines Reiz-Reaktions-Schemas): vor allem das Kleinhirn ist beteiligt
- Klassisch: Assoziation eines bedeutsamen mit einem neutralen Reiz
- Operant: Verstärkung durch Belohnung, Löschung durch Bestrafung/Weglassen
- Priming
- Prozedurales Lernen (motorisches Imitationslernen)
12. Lernen und Gedächtnis (nicht deklaratives Gedächtnis): nicht assoziatives Lernen
Nicht-Assoziatives Lernen: Lernvorgang ist nicht an eine Paarung von Reiz/Ereignis gebunden.
- Habituation: Wenn sich ein Reiz wiederholt, schächt die Reaktion darauf ab.
- Sensitivierung: Verstärkte Antwort nach Störreiz (setzt anfängliche Habituation ausser Kraft)
- Dishabituation: Habituation wird durch Fremdreiz nur leitcht unterbrochen; geht nie über Anfangsniveau heraus)
12. Lernen und Gedächtnis (nicht deklaratives Gedächtnis): assoziatives Lernen
Assoziatives Lernen: neue Paarung von Reizen ist für das Lernen erforderlich
- Konditionierung auf einen Reiz (Erlernen eines Reiz-Reaktions-Schemas): vor allem das Kleinhirn ist beteiligt
- Klassisch: Assoziation eines bedeutsamen mit einem neutralen Reiz
- Operant: Verstärkung durch Belohnung, Löschung durch Bestrafung/Weglassen
- Priming
- Prozedurales Lernen (motorisches Imitationslernen)
12. Lernen und Gedächtnis: Erkenntnisse zu Habituation, Sensitivierung und klassischer Konditionierung bei einfachen Organismen
Lernen bedeutet verknüpfen von Neuronen (bessere Kommunikationsbrücken zwischen Nervenzellen):
- Kurzzeitige Effekte: Folge von verädnerten Transmitterausschüttung und Ionenströmen sowie Rezeptor-Recycling (alles unter 1 Minute).
- Langfristige Effekte: Lernen im Biologischen Sinn; Umbauprozesse in den Zellen (Neubildung oder Untergang von Synapsen), use it or lose it (bei nicht Aktivierung geht Anzahl von Synapsen zurück)
Selbst bei den einfachsten Formen dse Lebens gibt es allgemeine Prinzipien für Lernen und Gedächtnis: die neuronalen Basisprozesse dieser einfachen Lernformen wurden an der Meeresschnecke Alypsia gewonnen (grosse und deswegen geeignete Neuronen).
12. Lernen und Gedächtnis: Kiemenrückzugsreflex
Hapituation bei Alypsia:
Berührung des Syphons -> reflexartiges Zurückziehen der Kiemenregion - > bei wiederholtem Reiz Habituierung nach ca. 10 Berührungen. Die Habituation findet an nur einer Synapse statt und nur auf dem postsynaptischen Neuron (Schwelle für Aktionspotential bleibt gleich).
Ursache: Inaktivierung von Kalziumkanälen
Reduzierte Ausschüttung von Glutamat, da die Klaziumkanäle in der präsynaptischen Endigung zunehmend Inaktiviert werden (mit steigender Anzahl Berührungen).
Langzeithabituation (=morphologische Veränderung):
Wenn die Reaktionsbereitschaft lange reduziert ist, geht die Anzahl synaptischer Kontakte zurück (kann mehrere Wochen bestehen).
12. Lernen und Gedächtnis: Sensitivierung in Alypsia
Sensitivierung bei Alypsia:
Berührung des Syphons -> reflexartiges Zurückziehen der Kiemenregion - > elektrischer Schlag auf Schwanz kurz bevor Syphon wieder berührt wird -> Berührung des Syphons -> Verstärkung des Kiemenrückzugreflexes durch Sensitivierung -> Wiederholter Schock/Störreiz führt zu langanhaltender Sensitivierung aller Neuronen, welche auf den Schwanz zugreifen (bis zu einigen Wochen).
Ursache:
Aktivierung eines G-Protein gekoppelten Rezeptors -> Enzym wird stimuliert -> Second-Messenger wird aktiviert -> Blockiert Kaliumkanäle -> Aktionspotential wird verlängert -> starker Einstrom von Kalzium -> Langzeit Sensitivierung (neue Verbindungen zwischen den beiden Neuronen enstehen).
12. Lernen und Gedächtnis: Prozedurales Gedächtnis
Nicht-deklaratives Gedächtnis, assoziatives Lernen: Fertigkeiten und Routinen
Basalgangilen, Kleinhirn und motorishcer Kortex ist aktiviert.
12. Lernen und Gedächtnis: Deklaratives Gedächtnis
Deklaratives Gedächtnis (explizites Wissen): Zelluläre Basis im Hippocampus
- Episodisches Gedächtnis
- Semantisches Gedächtnis
12. Lernen und Gedächtnis: Hebb-Regel
Die Langzeitpotenzierung von synaptischen Kontakten (= längerfirstige Verstärkung der Erregungsübertragung von einem Neuron auf das nächste) kann als ein neurophysischer Basisprozess von Lernvorgängen gelten.
-> Synaptische Verstärkung als Konsequenz einer wiederholten Aktivierung (Effizienz von A nach B wird grösser).
12. Lernen und Gedächtnis: Standardmodel der Gedächtniskonsolidierung (LTP)
Langzeitpotenzierung (LTP): Verstärkung der Erregungsübertragung von einem Neuron auf das Nächste (what fires together, wires together):
- einzelner Reiz -> kein Aktionspotential
- Wiederholter Reiz -> Langzeitpotenzierung -> Akionspotential
- einzelner anfänglicher Reiz -> gesteigerte Effektivität der Erregungsübertragung -> Aktionspotenzial
12. Lernen und Gedächtnis: Langzeitpotenzierung und Konditionierung von Hippocampusneuronen
Empirische Evidenz für Langzeitpotenzierung-Hypothese:Elektrische Stimulation von Neuronen bei Kaninchen -> post-tetanische Potenzierung -> Neuron reagiert stärker auf einlaufende Reize.
Kandel (2001) unterscheidet zwischcen early und late LTP: Gedächtnis
- Early LTP: Kurzzeitgedächtnis; hängt nicht von de-novo Proteinsynthese ab; setzt sofort ein und hält 1-3 Stunden an
- Late LTP: Langzeitgedächtnis; hangt von de-novo Proteinsynthese ab, setzt erst Minuten anch hochfrequenten Stimulation ein, dauert mind. 1 Tag
12. Lernen und Gedächtnis: Voraussetzungen der Langzeitpotenzierung (Gedächtnis)
Die LTP funktioniert nur, wenn die aufeinanderfolgenden Impulse mit genügend hoher Geschwindigkeit einlaufen. Wenn innerhalb der Nachwirkungsphase neue Impulse einlaufen, dann kann es zu einem Prozess des Aufschaukelns kommen -> Depolarisation der postsynaptischen Membran -> kommt der nächste Impuls bereits an, während dieser depolarisierte Zustand noch besteht -> LTP.
12. Lernen und Gedächtnis: Verknüpfung von verschiedenen Signalen
Hippocampus: Modell zur beschreibung der klassischen Konditionierung.
An diesem Modell zeigt sich die LTP, wenn die Zuflüsse über zwei beanchbarte Synapsen gleichzeitig aktiv sind. Beteiligung von glutamergen NMDA und non-NMDA Rezeptoren.
12. Lernen und Gedächtnis: Neurophysische Abläufe bei der Langzeitpotenzierung (Gedächtnis)
Zwei Rezeptorklassen sind für das episodische Gedächtnis wichtig: NMDA Rezeptor (Natrium/Kalziumkanal) und non-NMDA/AMPA-Rezeptor (Natriumkanal). Wenn Glutamat beim Lernen ausgeschüttet wird, dockt es an beiden Rezeptoren an, jedoch öffnet sich nur der AMPA-Rezeptor.
Ablauf:
- NMDA-Rezeptor ist inaktiv, da er durch ein Magnesium-Ion blockiert ist.
- Glutamat wird beem Lernen ausgeschüttet.
- Dockt an non-NMDA Rezeptor an und aktiviert den Natriumkalnal.
- Natrium fliesst in Postsynapse ein.
- Tritt dies wiederholt auf, wird Membran depolarisiert und Magnesium-Ion ausgeworfen.
- NMDA-Rezeptor wird aktiv -> Kalzium-Kanal öffnet sich.
- Kalzium strömt ein und nun sind beide Rezeptoren aktiv, also alle Kanäle offen.
- Das Kalzium ist das, was das LTP schlussendlich ausmacht.
Die AMPA Rezeptoren sind also nur dafür da, die Membranspannung zu verändern. Die LTP kommt schlussendlich durch die NMDA-Rezeptoren und den Kalziumeinstrom zustande.
12. Lernen und Gedächtnis: Präsynatpische Ursachen für early LTP (Kurzzeitgedächtnis)
Botenstoff Stickstoffmonoxid und Kohlenstoffmonoxid -> Ausschüttung von mehr Glutamat
12. Lernen und Gedächtnis: Postsynaptische Ursachen für early LTP (Kurzzeitgedächtnis)
Anstieg der Sensibilität von AMPA Rezeptoren und Einbau ovn mehr AMPA Rezeptoren -> Kalziumeinstrom in NMDA-Rezeptor Kanal -> Phosphorylierung -> Konformationsänderung der AMPA Rezeptoren -> werden breiter -> mehr Natrium kann einfliessen -> mehr Kalzium fliesst ein -> noch mehr Aktionspotenziale werden generiert.
12. Lernen und Gedächtnis: Late LTP (Langzeitgedächtnis)
Posphorylierung und Deposphorylierung:
Durch Phospholyrierung könenn chemische Eigenschaften von Proteinen verändert werden, dass ihre Reaktionsfreudigkeit zunimmt -> Proteinsynthese wird angestossen -> Bildung von STrukturproteinen -> Synapse wird breiter -> am Schluss ergeben sich daraus zwei Synapsen -> Gedächtnisausbildung = Ausbildung von Verknüpfungen zwischen zwei Zellen.
Proteinphophatasen entfernen Phosphatgruppen von Proteinen -> Deaktivierung.
12. Lernen und Gedächtnis: Langzeitdepression (Vergessen)
Dauerhafte Abschwächung der Signalübertragung: Selektive Schwächung einer spezifischen Synapse
Niedrige Konzentration von Kalzium -> Proteinphosphatasen werden aktiviert -> Dephophorylierung von AMPA (non NMDA) Rezeptoren -> Konformationsänderung -> Reduktion der postsynaptischen Rezeptoren-Dichte -> verlust von synaptischen Verbindungen.
12. Lernen und Gedächtnis: Encodierungsprozess
Enkodierung bezeichnet den mentalen Prozess der Aufnahme und Umwandlung von Informationen zur langfristigen Speicherung und eines späteren Abrufs verstanden. Das Gehirn nimmt konstant, automatisch und oft unbewusst Informationen auf. Dabei handelt es sich meist um zufällig anfallende Informationen.
Informationen können aber auch bewusst wahrgenommen und verarbeitet werden. Dies erfordert aber auch bewusste und gezielte Aufmerksamkeit und Anstrengung. Das Gehirn fasst während des Enkodierungsprozesses eingehende Informationseinheiten, wie z. B. Zahlen, Buchstaben oder Töne, zu größeren bedeutungstragenden Einheiten zusammen.
Der Konsolidierungsprozess schließt sich der Informationsaufnahme (Enkodierung) an, weshalb die Konsolidierung und Enkodierung eng miteinander verwoben sind. Konsolidierung ist in der Psychologie der Prozess der Überführung von kurzandandauernden instabilen Gedächtnisspuren in stabile und langandauernde Gedächtnisspuren.Konsolidierung findet vor allem in Ruhephasen, also während Du schläfst, statt. In der Tiefschlafphase werden neu erworbene Informationen stabilisiert und in schon bestehende Wissensnetzwerke eingebunden.
Konsolidierung ist kein einmaliger Prozess. Durch Rekonsolidierung können Gedächtnisinhalte modifiziert und verfälscht werden.