WS25/26 Biopsychologie
nicht vollständig
nicht vollständig
dopaminerges mesolimbisches system
wichtig für wertrepräsentation
- Orte: area tegmentalis ventralis, susbtantia nigra
- rel. projektionen: ncl. accumbens, striatum, hippocampus, medialer präfrontaler cortex (inkl. orbitofrontaler cortex, ventromedialer präfrontaler cortex)
- besonders für wertrepräsentation
- spricht auf viele reizarten an
- skalieren nach reizqualität + spannweite mögl. belohnung (e.g. 10euro bei max. gewinn 10 vs. max gewinn 10k
- e.g. iowa gambling task
- dopaminerge neurone in area tegmentalis ventralis signalisieren vorhersagefehler
- pos: unerwartet postitiv
- neutral: erwartet positiv
- neg: ausbleiben erwartet pos.
- wesentl. für repräsentation werte
Iowa gambling task
Phasen der Strategien:
- pre-punishment
- pre-hunch: andeutung strategiewechsel aber personen merken es null
- hunch: intuitives wissen ü. verhaltenskonsequenzen
- conceptual: konzeptuelles wissen ü. verhaltneskonsequenzen
Gesunde: 100% hunsch, 70% conceptual, antizipatoriche hautleitfähigkeitsreaktionen schon bei pre-hunch -> also körper weiß schon bescheid
Läsion: gesamt schlechtes / indefferentes verhalten -> schlecht in wert basiert obwohl 50% conceptual, auch keine antizipatorische hautleitfähigkeit
=> präfrontal: wertung + somatische marker (integrieren / generieren)
somatic marker hypothesis
- körper zeigt reaktion automatisch
- diese beeinflusst unsere entscheidung
- also nicht rational sondern durch marker beeinflusst
- orbitofrontaler cortex, ventromedialer präfrontale cortex -> assoziationen kompl. sit. & somatische veränderung -> schnelle anpassung entscheidungen
Laienmeinung
link: analytisch, logisch, wissenschaftl.
rechts: künstl., kreativ, intuitiv
Pierre Paul Broca (1824-1880)
- untersuchung pat. mit aphasie (sprachstörung)
- e.g. sprachverständnis intakt, aussprache silben etc begrenzt
- läsion linke hemisphäre, zw. frontal & temporallappen -> broca areal
=> lateralisierung Sprachproduktion
Interhemisphärische Konnektivität
- verbindung über corpus callosum/ balken + kommissurfasern
- klar lateralisiert: sensorische/ motorische Funktionen
- (je kontralateral repräsentiert)
- lateralisierung über subcortikale faserkreuzungen
- jedoch: schaden interhemisphärische verbindungen keine verhaltensdefizite
- funktion: lernleistung auf jedem Hirnbereich (bspw. lernen aufgabe auf einem auge übertragung auf anderes)
Messung Hemisphärenspezialisierung
- Wada-Test: kurzzeitige narkotisierung einer hemisphäre
- Dichotischer Hörtest: simultane, akustische stimulation beider ohren mit unterschiedl. informationen
- Funktionelle Bildgebung: nicht-invasive messung neuronaler aktivität + anschließende bestimmung reaktive aktivierung je hemisphäre
- Callosotomie: Durchtrennung corpus callosum "split brain"
Split Brain
- untersuchung durch seperate stimulation hemisphären, reaktion sprachl./ motorisch (je nach dominanter hemisphäre)
Befunde
- rechte hemisphäre (nciht sprachl.) kann wörter manuell identifizieren aber nicht benennen
- helping hand phänomen: rechte hemisphäre kann motorisch eingreifen, um handlungen linke hemisphäre zu korrigieren
- hemisphären können (in bestimmten situationen) weitgehend unabhängig voneinander agieren
Lateralisierte Funktion
- Händigkeit
- 85-90% rechtshänder
- linkshänder flexibler bei einfachten tätigkeiten
- Viseuelle Exploration
- bspw. rechtshänder frühe orientierungspräferenz linke gesichtshälfte
- Sprache
- meist linke hemisphäre dominant (>bilateral>rechts dominant) (häufiger bei rechtshändern)
- für viele funktionen nur relative lateralisierung, weitgehend bilateral e.g.:
- L: sehen wörter/ buchstaben, hören sprachlaute, bewegung komplex/ ipsilateral, Gedächtnis verbal/ interpretation Erinnerungen, Sprache: sprechen/ lesen/ schreiben/ rechnen
- R: sehen gesichter/ geometrische muster/ emotionaler ausdruck, sprache nichtsprachl. geräusche/ musik, fühlen taktile muster/ brailleschrift, Bewegung in räuml. muster, gedächtnis nichtsverbal/ wahrnehmungsaspekte, sprache emotionaler gehalt, räuml. fähigkeiten mentale rotation/ geometrie/ richtung/ entfernen
=> ev. grund: effiziente nutzung neuronale ressourcen (keine redundante verarbeitung), gleichzeitige bearbeitung aufgaben mit rechter hemisphäre, verbesserte koordination / geschwindigkeit sprachprozesse -> keine laufzeit über interhemisphärische verbindung (bspw soziale interaktionen, kooperation, kult. weitergabe wissen etc.)
Basis elemente der Sprache
bei hoher geschwindigkeit erkennen einheiten für verständnis schwieriger
Sprachrelevante Gehirnregionen
akustische verarbeitung gesprochene sprache
- primärer auditorischer cortex: heschl-querwindung
- wernicke-areal: sprachverständnis
visuelle verarbeitung geschriebener sprache:
- primär visueller cortex
- gyrus angularis: sprachl. analyse von schrift
sprechen
- broca areal: vorbereitung sprachproduktion
- primärer motorische cortex: sprachproduktion
Wernicke-Geschwind Modell
- Prozesse bspw. auf gehörte Frage antworten/ laut lesen siehe folgende karten
- Vorhersagen welche symptome durch läsion spezif. bereiche
=> these wie sprachbezogene infos im gehirn verarbeitet werden
auf gehörte frage antworten
- primär auditorischer cortex empfängst sprachsignal
- sendet info an wernicke areal
- wernicke areal: sprachverständnis entsteht
- wernicke bereitet antwort vor
- transferierung antwort über fasciculus arcuatus -> broca areal
- broca areal aktiviiert geeignete artikulationsprogramme
- ausdrückung über primären motorcortex
laut lesen
- visueller cortex empfängt info
- vermittelt info an gyrus angularis
- gyrus angularis übersetzt visuellen eindruck in auditorischen code
- auditorischer code an wernicke areal
- wernicke areal: sprachverständnis entsteht
- wernicke bereitet antwort vor
- transferierung antwort über fasciculus arcuatus -> broca areal
- broca areal aktiviiert geeignete artikulationsprogramme
- ausdrückung über primären motorcortex
Prognosen Wernicke-Geschwind-Modell zu Läsionen spezif. Bereiche
- Broca Areal Läsion: expressive aphasie
- normales verständnis geschrieben/ gesprochene sprache
- sprache enthält bedeutung, schlechte artikulation
- Wernicke Areal Läsion: rezeptive/ sensorische aphasie
- schlechtes verständnis geschriebene/ gesprochene Sprache
- Fasciculus arcuatus aphasie: leitungsaphasie
- sprachverständnis & spontane sprache weitgehend intakt
- probleme wiedergabe gehörte/ gelesene wörter
- Gyrus angularis:
- alexie: unfähigkeit zu lesen
- agraphie: unfähigkeit zu schreiben
- intaktes sprachverständnis / erhaltene sprachproduktion
=> es gibt aber wiedersprüchl. funde (e.g. verzögertes auftreten von symptomen, rel. schnelle erholung von symptomen, keine symptome)
Auswirkung lokale Stimulation auf Sprachproduktion (wernicke-geschwind-modell)
- effektive stimulationsorte streuen weit über linke hemisphäre
- whkt komplette sprachhemmung steigt je näher am broca-areal
Kontexteffekte & Sprachproduktion
- sprachl. konflikte (wissen/ semantik) -> negativierung EKP (n400)
- semantik bissl stärkere neg. als wissen
- korrelat inhalt. sprachverständnis
- bei Aphasie N400 v.a. bei pat. mit schlechtem sprachverständnis reduziert -> geringe sensitivität für sprachl. verletzungen (bei denen mit guten nur ganz ganz bissi)
- grammatikalische fehler -> positivierung EKP (P600, syntactic positive shift)
- korrelat des grammatiklaishcen sprachverständnisses
Störung der Sprache in der Klinik
schwacher zusammenhang broca-/wernicke vs. rezeptive/expressive aphasie, dennoch im klin. kontext oft verwendet
- globale aphasie: schwere sprachbeeinträchtigung mit automatismen
- broca aphasie: starke artikulationsschwierigkeit bei intaktem sprachverständnis
- wernicke aphasie: weitgehend flüssige sprachproduktion, normale artikulation & prosodie, syntaktische störung ->phonematische paraphraisen & neologismen
Unterschied Neuroanatomische, Neurophysiologie, Neurochemie
neuroanatomie: struktureller aufbau nervensystem
neurophysiologie: funktionelle prozesse im nervensystem
neurochemie: chemische prozesse im gehirn
Zwei-Prozess Theorie (schachter & singer)
emotionen entstehen in zwei prozessen
- unspezif physiologische erregung
- kogn. bewertung der erregung
=> interpretation -> enstehung konkrete emotion (attributionsprozess)
stärke körperl erregung = intensität emotion
bestätigugn: vpn die net korrektüber wirkung adrenalin informiert wruden attribuierten körperl eher auf emotionalen zustand, aber auch wiedersorüche & kontrollgruppe auch bissi also maybe net so allgemeingülltig
Menschenbild Biopsychologie
Materialistisch
Materialistischer Monismus
- Es gibt nur Materie
- Psychisches erleben ist vollständig beschreibbar durch neuronale Prozesse
- Biopsychologische Perspektive
Idealistischer Monismus
- Es gibt Geist
- Existenz des materiellen wird grundsätzlich ausgeschlossen
Dualismus
- Geist & Materie existieren nebeneinander
- Aber wie interagieren sie?
Definition Biopsychologie Janke
- Teilgebiet Psychologie
- Verknüpfung biologischer & psychologischer Sachverhalte
- Engere Definition (somatisch – physisch, nerven – psychisch) möglich
- Keine Übereinkunft
Definition Biopsychologie Birbaumer & Schmidt
- Physiologische Vorgänge für Verständnis von Verhaltens Leistung
- Zusammenhang biologische Prozesse & verhalten, alle Organe des Körpers
Definition Biopsychologie Rosenzweig
- Structure and actions in brain produce mind and behaviour
- Behaviour modifying structures/ actions oft he brain
- „brain controls behaviour and in turn behaviour alters the brain“
Verknüpfung Biopsychologie zu anderen Wissenschaften
- Interdisziplinär
- Psychologie, Medizin, Biologie, Pharmazie
Historische Entwicklung
- 460-379 v Chr. Hippokrates diskutiert Epilepsie als eine Störung des Gehirns, Gehirn wirkt bei Sinneseindrücken mit, Sitz der Intelligenz
- 177 n. Chr Galen: Hirnventrikel als Sitz seelischer Funktion
- 1504 n Chr. Leonardo da Vinci stellt Wachstabdrücke der menschlichen Ventrikel her
- 1796 Franz Joseph Gall: einzelne Bereiche des Gehirns sind für umgrenzte Funktion zuständig
- 1823 Flourens „jeder Teil des Gehirns kann jede Aufgabe übernehmen“
- 1832-1920 Wilhelm Wundt, Studium der Medizin mit Schwerpunkt Physioloige, erste Lehrveranstaltungen zu Psychologie als Naturwissenschaft, erstes großes Wert Prinzipien der Physiologischen Psychologie
- 1842-1910 William James, Studium der Medizin Schwerpunkt Physiologie, erste lehrveranstatlung relations between psychology and physiology
Teilgebiete Biopsychologie
- nicht im strengen Sinne
- historisch gewachsene thematische/ methodische Spezialisierungen neurowissenschaftl. Vorgehens
- hauptansätze
- gezielte manipulation somatischer strukturen/ funktionen
- gezielte manipulation psychischer prozesse
- korrel. ansatz: erfassung & in beziehung setzen somatischer & psychischer prozesse
- korrel v.a. wenn keine direkte manipulation mögl./ ethisch is)
Physiologische Psychologie
- Beziehung zwischen somatischen Merkmalen & psychischen Vorgängen unter psychologischer Perspektive
- Fokus primär psychische Vorgänge (abhängige Variable)
- Somatische Merkmale
- Physiologische / biochemische Vorgänge
- Anatomisch-morphologische Strukturen, Ablaufsort
- Häufig tierexperimenteller Ansatz
=> körper auf psyche
Neuropsychologie
- Zusammenhang Hirn Struktur und verhalten
- Primär Zugang: Verhaltensbeobachtungen an Personen mit Hirnschäden (z.B. durch neurochirurgische Eingriffe, Unfälle, Krankheiten)
- Klinischer Fokus: Rehabilitation, Diagnostik
Psychophysiologie
- Korrelate psychischer Funktionen
- Nicht-invasive Messungen, psychische Vorgänge als UV, Physiologie als AV
- Methoden: Messung zentralnervöser/ autonomer/ motorischer Aktivität
=> psyche auf körper
Psychopharmakologie
- Auswirkung Psychopharmaka auf Erleben/ Verhalten
- Methoden: Psychophysiologie, Neuropsychologie (Verhaltenseffekte)
- Grundlagenwissenschaftl. Fokus (Bedeutung & Wirkprinzipien körpereigener psychoaktiver Substanzen.)
- Anwendungsfokus: Bereitstellung von potenten Medikamenten zur Behandlung psychischer Störungen
Kognitive Neurowissenschaften
- Interdisziplinär
- Nicht invasiv, primär bei Menschen
- Biologische Grundlagen höherer kognitiver Leistungen
- Wichtigste Methode: funktionelle Bildgebung
- Korrelativer Ansatz
- Keine Kausalschlüsse möglich
(Bspw: gemeinsamkeiten & unterschiede verschiedene shizophrene patienten/ subtypen, abnahmen graue Substanz in unterschiedl. Hirnregionen, >95% genauigkeit vorhersage)
Vergleichende Psychologie
- Gemeinsamkeiten & unterschiede verschiedener Spezies
- Fokus auf beobachtbarem Verhalten (AV)
- Ziel: Verständnis Evolution/ Genetik/ Adaptivität von Verhalten
- Methoden: Labor o. ethologischer Ansatz (natürliche Umgebung)
Zusammenhang Biologie & Psychologie
- Variation somatischer Strukturen / Funktionen -> Messung Erleben/ Verhalten
- Messung somatischer Variablen <- Variation von Erleben/ Verhalten
- Soma <-> Erleben / Verhalten
Naloxon
- Notfallmedikament
- Opioid-Antagonist
- Teilweise Aufhebung Wirkung Opioide
Eippert et al (2009)
Interferenz mit Neurotransmittersystem
Bereich: Physiologische Psychologie
Olds & Milner
Neurostimulation
Bereich: Physiologische Psychologie
=> beispiel mit stimulationstechniken zusammenhänge zwischen körperlichen & psychischen funktionen
Messung von Erleben und Verhalten basieren auf Variation somatischer Strukturen/ Funktionen, Maus Möglichkeit Selbststimulation des mesolimbischen Belohnungssystems, Signal über Tagehinweg stark steigend auf ca 750 Selbststimulationen/h -> Suchtverhalten
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Cartes-fiches
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
- Hamster Arten, Wildtyp (24h), Tau-Mutation (20h durch konstantes Dämmerlicht)
- Wildtyp N.s. zerstört & transplat von tau
- 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)
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
