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WS25/26 Biopsychologie

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M. M.
Study
M. M.
Diese Lernkarten vermitteln grundlegende und fortgeschrittene Konzepte der Biopsychologie mit Fokus auf Gehirnstrukturen, -funktionen und -prozesse. Sie behandeln Themen wie neuronale Aktivität, Schlafregulation, Sprachverarbeitung in spezifischen Hirnregionen (z. B. Cortex, Thalamus, Hypothalamus) sowie Methoden zur Messung und Stimulation dieser Prozesse. Ideal für Studierende der Psychologie oder Neurowissenschaften, um neurobiologische Grundlagen und klinische Anwendungen zu verstehen.
Flashcards
389
Students
2
Language
German
Category
Psychology
Level
University
Created / Updated
28.04.2025 / 22.07.2026
  • 1  / 389

Flashcards

Auswirkung langsame Oszillation im Schlaf auf Konsolidierung Gedächtnisspuren

niederfrequente Oszillation (0,5-1 Hz) im schlaf verbessert das deklarative MEtageädchtnis

Konsolidierung: Verfestigung

Pro & Contra Transkranielle Wechselstromstimulation 

Pro

  • weniger nebenwirkungen als TMS
  • doppel blind mögl.
  • spezif. rolle neuronale oszillation untersuchbar

contra

  • begrenzt auf cortex oberfläche
  • räuml. & eher unspezifische Effekte da stromfluss große teile cortexoberfläche erreicht
  • hinweise auf erleichterte auslösung epileptischer anfälle

Transkranielle temporale interferenz stimulation

neurostimulation, tTIS#

  • kombination mehrere tACS-Stimulationen -> Auslöschung/ Verstärkung des Signals in bestimmten Hirnregionen
  • Pro: auch subkortikale Stimulation, Stimulation zeitl. & räuml. präziser

Transkranielle Ultraschallstimulation

neurostimulation, tUSS

  • fokussierter ultraschall mit niedriger Frequenz
  • eingesetzt für modulation neuronale Aktivität (e, i möglich)
  • tiefe Hirnregionen, sehr fokale Modulation neuronaler Aktivität
  • Physiologie: nicht vollständig geklärt
    • Schalldruck -> mechanischer effekt auf zellmembran -> veränderung membranleitfähigkeit
    • schalldruck -> sonophoren in zellmembran -> induzieren mechanisch verursachte verschiebungsströme -> membrankapazität & spannung wird verändert -> öffnung spannungsabhängige ionenkanäle

Bsp. Transkranielle Ultrachallstimulation: Fokussierte Stimulation Corpus geniculatum laterale 

unilaterale Stimulation während visueller Entschiedungsaufgabe

-> veränderung visuelle Wahrnehmung + steigerung aktivität Gamma Band 

keine beobachteten nebenwirkungen

pro & contra transkranielle Ultraschallstimulation

pro

  • zeitl. & räuml. sehr präzise
  • auch subkortikale Regionen können erreicht werden
  • geräte prinzipiell leicht verfügbar & günstig

contra

  • physiologische effekte weitgehend unbekannt
  • risiken & nebenwirkungen müssen genauer untersucht werden
  • stimulationsintensität muss begrenzt werden, um substanzielle erwärmung des gewebes vorzubeugen

Transkutane Vagusnerstimulation

Neurostimulation, tVNS

  • Stimulationsort: X. Hirnnerv
  • ging aus invasiven Anwendungen hervor, nicht invasiv: elektrische Reizung Nervus Vaus (ABVN berreich ohrmuschel), meist linkes Ohr
  • für Sham-Stimulation Elektrode umgedreht (ohrläppchen stimuliert)
  • pulse (200-300 ms), niedrige Stimulationsintensität (0,5-3 mA) repetitiv (25-30Hz)
  • Stimulation / Afferenz via. ZN -> parasympathische Effekte

Transkutane Vagusnervstimulation pro & contra

pro

  • Muodlation Aktivität parasympathisches Nervensystem
  • Geräte prinzipiell leicht verfügbar & günstig

contra

  • effekte teilw. nicht replizierbar
  • kein zuverlässiger Indikator für Erfolg der Stimulation, Effektivität unklar
  • fragl., ob transkutaner Stimulation ähnl. Effekte wie implantierte Stimulatoren erreichbar

Erde als Rhythmusgeber

Erde = rhythmische Umgebung 

  • Periodendauer: ca. 365 Tage 
  • variierende Faktoren: Temp, Niederschlag, Tageslicht
  • Einflüsse: Neigung Erde, Rotation um Sonne, Tag & Nacht
  • Tiere mehr Jahreszeitenrhytmus als Mensch, Mensch künstl. Licht
  • Lunarer Rhythmus: Mond Umkreisung, ca. 28d, kaum nachgewiesen -> schlaf bei vollmond, historisch: periode der Frau
  • Ebbe & Flut: 12,5h Periodendauer

Biologische Rhythmen

  • Circadian 
  • Infradian
  • Ultradian

viele körperliche Funktionen & verhaltensweisen zeigen rhythmische Variationen

vermutl. entstanden durch Anpassung an Tag-Nacht-Zyklus (steigerung überlebungs/fortpflanzungschancen)

Circadian

~ 1 Tag

Schlaf-Wach-Zyklus

gilt als prominentester erlebter Rhythmus

Infradian

Jahreszeitenwechsel

Mestruationszyklus 28 Tage, im Tierreich ~ 1 Jahr => Fortpflanzung & Tierreich

(länger als 24h)

Ultradian

Schlafzyklus ~ 90min

Atmung ~ 4s in Ruhe 

Herschlag ~ 1s in Ruhe

(kürzer 24)

Circadiane Rhtyhmik Beispiele

körperl. & psychische Funktionen ausgeprägte circadiane Rhythmik

Körperl:

  • Körpertemp. (nachs kühler)
  • Kaliumausscheidung (tags höher)
  • Stoffwechsel
  • Muskeltonus
  • Nierenfunktion
  • Hormone
  • Transmittersysteme

Psychische Funktionen

  • Rechengeschwindigkeit 
  • Zeitschätzung (nachts präziser, tendenziell. unterschätzt)
  • Aktiviertheit
  • Konzentrationsfähigkeit
  • Befinden
  • Lernen & Gedächtnis
  • Schmerzwahrnehmung

=> beides nicht unabhängig voneinander

=> präzise Rhythmen können unterschiedl. ausgeprägt sein

 

Circadiane Rhythmik Hormone

 

  • Corisol (stresshormon, bereitstellung von energie, morgens peak)
  • alpha-Amylase (spaltung kohlenhydrate aus nahrung, anstieg durch stress - kopplung mit sympathischen NS, nach aufwachen reduktion, stabiler/ steigender Spiegel über Tag)
  • ACTH - Adrenocorticotropin (Stresshormon, Anregung Bildung Glukokortikoide (Cortisol, Corticosteron) steigt während Nacht am höchsten kurz vor aufstehen bei präziser innerer Uhr, bei überraschendem wachen anstieg kurz danach)

Circadiane Rhythmik Psychische Funktionen

  • Daueraufmerksamkeit (3-4am minimale Leistung, weiteres tief 14-15)
  • KZG (Leistung morgens max - hihe individ. Variabilität, abends min, Anstieg nachts bis 23)
  • Schmerzwahrnehmung (geringste 12-18, höchste ca. 0-2m, Analgetika schlechtere Wirkung nachts/ höhere Dosis benötigt, => schmerz nicht reine nozizeption)

=> in abhängigkeit beteilligter informationsverarbeitugnsprozesse unterschiedl. Rhythmen

Forschungsmethodik

Isolierung externe Zeitgeber

  • Kleitman & Richardson: Aufzwingen eines neuen Rhytmus: Höhlenexperiment (1938) -> 28h Tag (9h Schlaf, 10h Arbeit, 9h Freizeit) -> nur teilw. erfolgreich -> eventl. individ. Faktoren
  • Pinel & Pauli, Rosenzweig 2012: frei laufender Rhythmus, Hamster hell - dunkel Wechsel fällt weg -> circadiale Rhytmik besteht allerdings langsame Verschiebung Rhytmus nach rechts (24+h)
  • Tiere brauchen ca. 1 Woche um sich an neuen hell-dunkel Rhytmus anzupassen, Vorverlagerung schwieriger als andersrum

 

=> circadiane rhythmik durch zeitgeber nur moduliert, nicht bestimmt

=> existenz endogener Oszillator (innere Uhr) der ca. 24h+ Rhythmus erzeugt, primär über Lichtzreize synchronisiert (Modulation über Nahrung, Sozialkontakte, etc. auch mögl.) 

=> kopplung innerer Rhytmus an exogenen Zeitgeber (siehe Modulation oben) "Entrainment"

Synchronisation biol. Rhythmen

biologische Rhythmen nicht zwangsläufig synchronisiert

ohne Kontakt zu Umwelt kann circadianer Rhythmus sich verschieben

Schlaf-Wach-Rhythmus (bissi kürzer) & Körpertemp.-Rhythmus können (aber selten) auseinandergehen

Circadiane Rhythmik - Autonome Aktivierung

aktivität autonomes Nervensystem

Hautleitfähigkeit - sensitiver Indikator sympathischer Aktiveriung

höchste Aktivierung am Nachmittag, 15;30, hier auch höchste Differnz in Reaktionen der Hautleitfähigkeit (dies spiegelt sich auch in subjektiven Ratings)

Generierung circadianer Rhythmik

Nucleus suprachiasmaticus

  • über chiasma opticus, nähe zur sehbahn -> eventuell arbeiten mit impulsen aus retina?
  • zerstörung N.S -> chaotische schlaf-wach-zyklen, wach/ruhe-phasen keine zeitl. Ordnung, circadiane Rhythmik geht verloren -> synchronisation durch licht nicht mehr mögl. -> bei Transplatation neuer Rhythmus
  • info aus retina erreich nsc über Tractus retinohypothalamicus (abzweigung sehbahn, oberhalb sehbahnkreuzung) 
  • durchtrennung vor chiasma opticum: blind, keine rhythmus synchronisastion mit licht // durchtrennung nach chiasma opticum: blind, synchronisation
  • Synchronisation mit Lichtinfo vermittelt durch intrinsisch fotosensitive retinale Ganglionzellen (in retina, spezif. fotosensitiv -> stäbchen, zapfen spielen keine rolle)
  • reaktion auf lichtreize verzögert, wegen hyperpolarisations geschichte, sinnvoll damit wolke net gleich alles ruiniert
  • Melanopsin als fotopigment

circadianer Rhythmus Ralph et al., 1990 

  1. Hamster Arten, Wildtyp (24h), Tau-Mutation (20h durch konstantes Dämmerlicht)
  2. Wildtyp N.s. zerstört & transplat von tau
  3. entstehung neues rhytmus -> kausal für entstehung 

Lokalisation & projektion n.s im menschlichen gehirn

kerngebiet (hypothalamus, beidseits unter 3. hirnventrikel oberhalb kreuzung chiasma opticum)

v.a. projektionen zum hypothalamus (viel für homöostase), projektionen in pontine retikuläre formation (regulation. v. aktivitäten) => signal verbleibt nicht im n.s ´, moduliert großflächig andere bereiche

über pontine retikuläre formation: unspezif. thalamus, laterlaer hypothalamus, nucleus basalis, suprachismatischer kern

Epiphyse Lage & über was efferenzen

auch zirbeldrüse

Lage: zwischenhirn/ diencephalon, hinteres ende 3. ventrikel, zwischen beiden thalamushälften, mittig & oberhalb vierhügelplatte

stark für circadiane rhythmik (bei anderen lebensformen noch stärker)

  • ev. hervorgegangen aus scheitalgue von neideren wirbeltieren, "fenster im schädel der tiere", licht kann direkt in gehirn fallen/ auf epiphyse
  • umwandlung zu (oftm. lichtempfindl.) Zirbeldrüse bei höheren wirbeltieren (eig. kein licht ankommen da bspw bei mensch tief im gehirn) -> eigenschaften noch erhalten
  •  bekommt efferenzen aus n.s (über ganglion cervicale superior)
  • sysnthese serotonin -> melatonin (m. nachts hoch, tags niedrig, tageslicht hemmt sekretion/ produktion melatonin)
  • gemeinsam mit n.s. saionalse rhythmen vermitteln (verschaltung beider relevant!)

Melatonin

kein typisches schlafmittel, hiflt um circadianen rhythmus zu verbessern

  • exogenes melatonin kann schlafanstoßend wirken, helfen circadianen rhythmus zu verschieben  (bei schichtarbeit, reduktion neg. effekte jetlag)
  • exogenes melatonin therapeut. effekte bei insomnie, blinde patienten
  • licht kurze wellenlänge (blaues licht) kann melatoninproduktion hemmen -> eng. effekt ovn computern/ fernsehen auf einschlafen

Schlafdauer

  • interindividuell sehr variabel 
  • nötige Schlafdauer lässt sich in Grenzen verändern 
  • durchschnittl. Schlafdauer verschiedene Säugetiere

Schlafverlauf Messungen

Charakterisierung über Polysomnographie

  • elektrozephalogramm (EEG)
  • elektrookulogramm (EOG)
  • Eletromyogramm (EMG)

Zusätzl. Messungen im Schlaflabor

  • Atemtätigkeit
  • Herzfrequenz
  • Sauerstoffsättigugn im Blut 
  • Videoaufzeichnung

differenzierung slow-wave-sleep & rapid-eye-movement schlaf

slow wave (sws)

  • EEG: synchronisiert, dominanz langsamer wellen
  • EOG: langsame/ keine Augenbewegungen 
  • EMG: mittlerer Muskeltonus
  • Atmung: Langsam
  • Herzrate: niedrig

rapid-eye (rem)

  • EEG: desynchronisiert, schnelle, irreguläre Wellen
  • EOG: schnelle konjugierte augenbewegung
  • EMG: kein muskelotnus
  • Atmung: schneller
  • Herzrate: höher

EEG im Schlaf

Wach: alpha (entspannt), beta (aktiv)

NON-REM:

  • übergang, oft keine besondere kennzeichnung im EEG
  • erste schlafphase: synchronisierung eeg wellen, theta wellen, vertex zacken
  • zweite schalfphase: beta spindeln, k-komplex
  • dritte schlafphase: sws, wellenformen größer & langsamer
  • vierte schlafphase: hochsynchrone aktivität, hohe delta wellen, gesamter kortex zeigt gleiche entladungen

REM 

  • eeg wird niedrigamplitudiger
  • frequenz steigt
  • ähnl. wie wachzustand
  • starke augenbewegungen 
  • emg (muskuläre dämpfung & reduzierung muskeltonus

Schlafverlauf

  • regelhafte zyklen von leichten in tiefe schlafphasen wechseln, dann leicht, dann REM
  • schlafzyklen ca. 90 min
  • zu beginnd er nacht sws relativ lang & ausgeprägt, werden zum edne der nacht hin schäwcher & kürzer, rem länger

durchlaufen mehrerer Sufen in einem Zyklus

Besonderheit Schlaf manche Tiere

große Meeressäuger, manche Vogelarten

schlaf abwechselnd mit einer Hemisphäre 

Nutzen: auftauchen zum Luft holen, ein Auge offenhalten zum Schutz

Träume

unbewusst wahrgenommene Reize werden in den Trauminhalt eingebaut

inhalte Traum durch messung Aktivität visuellem Kortex identifizierbar, Träume stark visuell, wenig zuverlässig Mustererkennung, erst deutl. kurz vor aufwachen

Bericht von Trauminhalten: 

  • REM episode: geschichtenähnl. Träume & multisensorische Erfahrungen, echtzeitähnl., 70% behalten
    • erste Nachthälfte: realistisch, Ergebnisse des vergangenenn Tages
    • zweite Nachthälfte: bizarr, emotional intensiver
  • SWS: einzelne Erfahrugnen, teilw. Albträume, 25-75% behalten

 

Theorien zur Funktion des Schlafes

Restaurativ: Wachzustand stört Homöostase, Schlaf wiederherstellung Gleichgewicht, Beseitigung neg. Auswirkungen des Wachseins

Adaptiv: innerer Zeitgebermechanismus, Nachtschlaf durch Evolution -> nachts Raubfeinde/ Unfälle

generell => konserviert Energie, restaurative Funktion, unterstützt Gedächtnisfunktion

Pro/ Contra Schlaffunktiontheorien

restaurativ

  • contra: kein klarer zusammenhang schlafdauer & energieverbrauch/ aktivitätsniveau
  • Pro: alle säugetiere, vögel schlafen (teilw. unter hohem risiko/ komplex. verhaltensanpassugngen) -> hinweis auf wichtige physiologische Funktion

Adaptive Theorien pros:

  • zusammenhang nötige Wachheit & Schlafdauer (brauchen mehr essen, schlafen kürzer)
  • Zusammenhang Angreifbarkeit & Schlafdauer (weniger Feinde, schlafen länger)
  • große stabilität circadianer Rhythmen bei Variation Aktivität/ Veränderung Wachphasen

Experiment Pinel & Pauli (2012)

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Schlafdeprivation 

Auswirkung Schlafdeprivation beim Menschen 

längster dokumentierter Fall: 11 Tage

nach 3 Tagen:

  • extreme Müdigkeit, wachheit kann nicht selbstständig aufrechterhalten werden 
  • optische & akustische Illusionen, Halluzinationen 
  • Kurze SWS & REM-Episoden im Wachzustand (Mikroschlaf)

nach 4 Tagen: 

  • gelegentl. wahnideen paranoiden inhalts

ERholdung:

  • im Schlaf: erst nachholung  sws, dann rem 
  • 14h schlaf erste nacht -> schon lang aber nicht 11 TAge nachholen lang - circadianer Rhythmus, Schlafphasen nur ein wenig verlängert
  • nach erster Nacht sind Symptome wieder abgeklungen

 

Anteil Schlaf im Leben

Baby: 50% (langsame anpassung an äußere zeitgeber, besonders viel REM)

frühes erwachsenenalter: 40% bzw. 30-35%

hohes erwachsenenalter: 22-18,9%

seniorenalter: 20-23%

=> generell SChlafbedürfnis interindividuell sehr variabel

Schlafdeprivation & REM 

selektive deprivation (nur bei rem mögl., da SWS am anfang des schlafzyklus ist, und ohne sws kein rem)

Auswirkung selektiver REM-Deprivation

  • erhöhung des "rem-drucks" im verlauf der deprivation -> mussten in folgenden nächten immer öfter geweckt werden um REM-deprivation zu bewirken 
  • rem-rebound in erholugnsphase (rem wird anteilig nachgeholt, aber nicht im gleichem ausmaß wie verpasst -> in nächten danach also verlängerung/ häufung remphasen)
  • vpn fühlen sich trotzdem erholt -> rem schlaf für erholugnswert nicht so relevant wie sws

 

P.S: wenn körper rem nachholt scheint dieser bedeutung zu haben

Welche Rolle hat der REM-Schlaf?

das gehirn kann nicht ununterbrochen im sws bleiben & wechselt periodisch in REM / wachzustand

Hinweis auf Gültigkeit dieser These:

  • physiologische prozesse im rem-schlaf & wachzustand ähneln sich (rem - paradoxer schlaf)
  • ersatz von rem-schlaf durch wachphsen mögl. -> keine dramatischen effekte auf leistungsfähigkeit des menschen 
  • pharmakologische unterdrückung rem führ zu häufigerem aufwachen (keine dauerhafte aufrechterhaltung sws?) (nur als nebenwirkung untersucht)
    • => das gehirn braucht regelmäßigen wechsel zwischen schlaf & wachseinsähnlichen phasen

Rolle des Schlafes für Lernprozesse

  • Reaktivierung von gespeicherten Erfahrungen im Schlaf - Konsolidierung der am Tag erlebten/ gelernten Inhalte
  • Zellen im Hippocampus die selektiv für bestimmte Orte sind (je nach aufenthalt) werden im Schlaf gleichartig aktiviert, nur zeitl. komprimiert
  • Kontextreiz (Geruch) im SWS erneut gegeben -> deutl. bessere Gedächtnisleistung im Bezug auf zuvor gelernte Inhalt
  • night half paradigma

Night-Half Paradigma

UV:

  • vor schlaf lernen, um 3 testen (überwiegend sws)
  • schlafen, um 3 lernen, nach schlaf testen (überwiegend rem)
  • kontrollbedingungen: wachheit in gleichen zeitintervallen
    • ermöglt. beobachtung effekte von sws & rem

Ergebnis: 

  • SWS: deklaratives + explizites gedächtnis (-> lerninhalte müssen im nachhinein bennant werden können)
  • REM: nicht-deklaratives + implizites Gedächtnis (-> lerninhalten müssen nicht bennant, sondern ausgeführt werden können)
    • e.g. prozedurale information, emotionale assoziation

 

Lernen