WS25/26 Biopsychologie
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Lernkarten
Neocortex
- ca. 90 % des zerebralen Cortex
- Aus 6 Schichten bestehend (unterschiedl. Dichte Pyramidenzellen)
- zellarm, v.a. fasern
- zuständig für kortikale verbindungen, dichte sternzellen, kleine pyramidenzellen
- zuständig für kortikale verbindungen, llockere sternzellen, mittelgr. pyramidzellen
- streifen dichtgepackte sternzellen, kleinere pyramidenzellen, empfängt mainly sensorische eingänge
- sehr große pyramidenellen, leicht gepackte sternzellen, sendet projektionen zu subkortikale regionen
- pyramidenzellen aller größen, locker gepackte sternzellen, sendet projektionen zu subkortikale regionen
- je nach Region ca. 2 bis 5 Millimeter dick
Pyramidenzellen
- große, multipolare Neurone
- pyramidenförmiger Zellkörper
- großer Dendrit (apikaler Dendrit), der geradlinig zur Cortexoberfläche läuft
- sehr langes Axon
Sternzellen
- kleine, sternförmige interneurone
- kurze/ keine Axone
Automated Anatomical Labeling Atlas
- 45 anatomisch definierte Regionen pro Hemispäre
- Häufige Verwendung in funktionellen Bildgebungsstudien
Orientierungsystem, eine möglichkeit der Topographie, makroskopisch
Cytoarchitektonische Karte
Art der Topographie, mikroskopisch
- funktionskarten durch mikrostimulation oder ableitung
- Einteilung des Cortex auf Grund der mikroanatomischen Beschaffenheit der Zelltypen und deren Organisation
- Ziel: Definition von homogenen Regionen, die damit evtl. ein funktionelles Areal beschreiben
- Korbinian Brodmann (1909) definierte ca. 50 solcher Regionen
- Brodman Areale
Funktionelle Einteilung
- Struktur-Funktions-Beziehungen
- Identifikation hauptsächlicher Funktion eines Gehirnareals
- aber: Funktionen verteilt über verschiedene Lappen → Netzwerkperspektive!
- Viele Funktionen beziehen kortikale und subkortikale Strukturen mit ein
- Dennoch: grobe funktionelle Neuroanatomie möglich (insbesondere für sensorische und motorische Funktionen)
Kortikale Topographien:
- Zusammenhang zwicshen elektronischer Stimulation und Aktivvierung/ Bewegung Körperteil
- Motor Cortex: Bewegungsausführung
- Somatosensorischer Cortex: Empfindungsverarbeitung
- Große Teile Cortex für Lippen & Hände
Assoziationscortex & sensorische Areale
- Primär sensorischer/ motorischer cortex (wahrnehmung)
- Sekundär sensorischer/ motorischer cortex (interpretation)
- Assoziationscortex (unklar, integration verschiedene Sinnessignale, aber kein klarer spezif. Effekt)
Weiße Substanz
- Hauptfunktion: schnelle informationsleitung zwischen gehirnarealen
- Enthält v.a stark myelinisierte Axone, Faserverbindungen
- Projektionsfasern (auf & abstesigende Verbindungen zu subkorikalen Gebieten)
- Kommissurenfasern (verbinden beide neokortikale Hemisphären)
- Assoziationsfasern (größter Teil der weißen Substanz, verbindet die verschiedenen Cortexareale innerhalb einer hemishphäre miteinander)
Versuche Faserverbindung darzustellen
- Diffusion-Tensor-Imaging (DTI), nicht invasiv
- bevorzugte bewegung wassermoleküle in gehirngewebe (anisotrope diffusion)
- messung dieser hauptdiffusionsirchtung = bahnen weiße substanzfasern
- Fser-Tracking erlaubt darauf aufbauen die in-vivo Schätzung & Darstellung von Faserverläufen im Gehirn
Neuroplastizität
- Neuropsychologische defizite aufgrund plastizität des Gehirns oft nicht sehr spezifisch/ können sich (teilw.) erholen
- Einschränkung: v.a. wenn Geirnschädigung früh im Leben erfolgt
- Mögl. Schädigung: Verdrängung Gehirnmasse durch größer werdende Ventrikel wegen nicht abfließendem Liquor
Die Sehbahn
- Neuronale Projektionen von den Retinae über das Corpus geniculatum laterale (Thalamus) zum linken & rechten primären visuellen Cortex (Area striata)
Visuelle Areale des Okzipitallappens
Primärere visueller Cortex V1 (BA 17)
- Striärer Cortex
- Input vom Corpus geniculatum laterale des Thalamus
- Retinotope Organisation
- Analyse von Farbe, Helligkeit räumlicher Frequenzen, Orientierung und Bewegung in unterschiedlichen Cortexschichten
Extrastiärer Cortex (BA18 & BA19)
- Input aus V1
- Weiterverarbeitung visueller Informationen
Funktionelle Areale des visuellen Cortex
Nicht unbedingt ausschließlich dort, aber diese Bereiche sind dominant
- V1: Generell bewusste Wahrnehmung
- V4: Farbe
- V5/ MT: Bewegung
Schädigung des primären visuellen Cortex:
Kortikale Blindheit: V1 beschädigt
Skotom:
- Nur Teile des Gesichtsfeldes sind blind
- Blindes Feld im korrespondierenden Bereich des kontralateralen Gescihtsfelds
- Neurlogische Untersuchung mittels Perimetrie: Karte vom Gesichtsfeld jeden Auges, die alle Bereiche von Blindheit abdeckt
Blindsehen:
- Patienten mit Läsion im primären visuellen Cortex reagieren auf visuelle Stimulus, obwohl sie berichten, nichts zu sehen (e.g. Greifbewegungen)
- Mögliche Erklärungen: intakte Teile des primären visuellen Cortex, dirkte Projektionen in sekundären visuellen Cortex
Visuelle Formagnosie
- Störung im Erkennen von Objekten & Formen, intakte Greifbewegung
- Siehe Patientin DF (Briefschlitzaufgabe)
- Grund: beidseitig Läsion occipitotemporaler Areale nach CO-Vergiftung
- Gegenteil: Optische Ataxie -> störugn des visuell geleiteten Greifvermögens
Bahnen der visuellen Verarbeitung
Info. Über betimmte Aspekte eines visuell. Reizes verassen den primären visuellen Cortex ü. viele Bahnen, unterteilung in 2 Hauptbahnen
- Ventrale Bahn: Charakteristika von Objekten (Farbe, Form), Neuronengruppe, die selektiv auf spezif. Objektgruppen reagieren (Gesichter, Gebäude, Werkzeuge) „Was?“
- Dorsale Bahn: räuml. Verarbeitung, Lokation von Objekten, Bewgungsirchtung von Objekten, „Wo?“
Parietallappen Funktionen
- Anteriorer Parietalcortex: Verarbeitung Somatosensorik ("Homunculus"), strikt contalateral
- Visuell-geleitete Bewegungskontrolle
- Posteriore Assoziationsareale leisten Integration sensorischer Infos.
Apraxie:
Schäden im Parietallappen
- Störung Ausführung willkürlicher, zielgerichteter, geordneter Bewegung bei intakter motorischer Funktion
- Sprachdominate Hemisphäre (normalerw. Links lateralisiert)
- Ideomotorische Apraxie (falsche Ausdrucksbewegungen & Gesten, Nachahmung von Bewegungen eingeschränkt, Perservationen – Handlungen immer wieder ausgeführt ohne Hemmmöglichkeit)
- Ideatorische Apraxie (gestörtes Handlungskonzept, ungeordnete Abfolge von Einzelhandlungen)
- Nicht-Sprachdominante Hemisphäre (normalerw. Rechts)
- Konstruktive Apraxie (Unfähigkeit geometrische Gebilde korrekt zu erfassen & nachzuzeichnen, visuell räumliche Orientierung eingeschränkt -> topographische Agnosie & Amnesie)
Aufmerksamkeitsnetzwerke
- Zielgerichtete/ top-down Aufmerksamkeitsausrichtung
- Stimulus getriebene/ automatische Aufmerksamkeitsausrichtung
Neglect betroffene regionen
- Unilateraler räuml. Neglect: halbseitge Läsion des Gehirns, Aufmerksamkeitsstörung -> dadurch charakterisiert dass Betroffene kontralaterale Hälfte seiner Umgebung bzw. des eigenes Körpers nicht/ schlecht wahrnimmt bzw. missachtet
- Nicht nur visuell, sondern aufmerksamkeitslenkung auf dies seite (e.g. links rechts aus dem zimmer angesprochen)
- Keine spontane Fixation/ zielgerichtete Aufmerksamkeitsumlenkung in kontraläsionales Halbfeld
- Betroffene Regionen: Meist rechts parietal, Superior parietal lobule/ intraparietal sulcus/ inferior parietal lobule
- Aber unbewusste Informationsverarbeitung
Neuropsychologische Testung Neglect
- Präsentation visueller Stimulus zunächst ins linke dann ins rechte Gesichtsfeld -> Patient entdeckt beide: intakt, präsentation beide gleichzeitig -> wahrnehmung nur im ipsilateralen Gesichtsfeld (Extinktion)
- Linien muster mit horizontalen Linien sollen geteilt werden -> manche werden ignoriert, wird nicht richtig in der hälfte geteilt -> verschoben auf ipsilaterale Seite
Neglect Formen
Neglect des extrapersonalen Raums:
- Nachzeichnen nur objekte ipsi-läsionales Feld, ebenso im „öffnung-entdecken“ task
- Fokus der läsionen meist im inferioren parietallappen & temporo-parietalen Verbindung
Objekt-zentrierter Neglect
- Nachzeichnen aller objekte, aber kontra-läsionale Seite jedes objekts fehlt, bearbeiten alle Objekte im Öffnugn-Entdecken Task aber machen Fehler wenn Öffnung im kontraläsionalen Feld liegt
- Fokus der Läsion eher im superioren temporalen Gyrus
Neglect für erinnerte Objekte
- Patient soll sich vorstellen auf Domplatz zu stehen und Gebäude zu beschreiben
- Neglect im visuellen Gedächtnis
- Bei Ortswechsel wereden Objekte berichtet die zuvor noch nicht berichtet wurden
Auditorische Areale des Temprallappens
- Primärer auditorischer Cortex (A1, Heschl’sche Querwindung, BA41 & 42)
- Input aus verschiedenen Hirnstammkernen über den nucleus geniculatus medialis des Thalamus
- tonotope Organisation (Ordnung nach Tonhöhe, besonders rel.: menschl. Sprache)
- Auditorische Assoziationsareale (A2, BA22 & 42):
- Input aus A1
- Interpretierende und integrierende Verarbeitung der aus A1 kommenden Information
- Wernicke-Sprachzentrum (sensorische Aphasie)
Hippocampus
- Umgebend: entorhinaler cortex, parahippocampal cortex, perirhinal cortex
Zellen räuml. Orientierung / „Navigationssystem des Gehirns“
- im medial entorhinaler Cortex (MEC)
- Place Cell: Reaktionspräferenz auf einen Ort (Vielzahl für viele spezif. Orte)
- Grid Cell: Reaktionspräferenz auf ein hexagonales Muster von Orten
- Head Direction Cell: Reaktionspräferenz auf Kopfausrichtung
Grid Cells:
- Ermöglichen Karte der gesamten Umgebung -> Zuordnung physikalischer Raum zu mentalem Raum, Vermutung: genereller Mechanismus für Ordnung/ Relation
- Größe variiert diskontinuierlich entlang der dorso-ventralen Achse
- Dorsal fein, ventral grob
- Kommt in verschiedenen Lebewesen vor, aber drei dimensional (weil Höhenbewegung)
Hippocampusläsionen
Beeinträchtigung des räuml. Gedächtnisses
- Morris-water-maze: ratten mit hippocampusläsion lernen schwerer (das mit der platform im Wasser)
- 8-Arm-Labyrinth: Ratten mit hippocampusläsionen gehen häufiger in Wege, die kein Futter enthalten (Referenzgedächtnis) & häufiger hintereinandner (Arbeitsgedächtnis)
Beeinträchtigung des Gedächtnisses für Objekte
- Bereist nach kurzen Behaltensintervallen können gelernte Objekte nicht mehr korrekt wiedergegeben werden
Patient H.M
- Tod aufgrund epilepsie
- Schwere anterograde Amnesie (keine speicherung von infos) (Ribots Gesetz)
- Explizites Einspeichern neuer Informationen kaum mögl. -> dennoch impliztes Lernen aber keine bewusste Erinnerung daran
Amygdala
Für Angst & Furcht, emotionale Salienz
- High road: Thalamus -> Visueller Cortex -> Amygdala: langsamer, genauer
- Low Road: Thalamus -> Amygdala: schnell und grob
- Zentrum für Auslösung körperliche Furchtreaktion
Läsion:
- Verlust von Angst
- Bspw. bilaterale Verkalkung der Amygdala aufgrund des Urbach-Wiethe-Syndroms
- Bsp. Patientin S.M
Motorische Areale des Frontallappens
- Dienen Planung & Ausführung von Bewegungen
- Primärer Motorcortex (BA4): Bewegungsbefehle an tiefergelegene motorische Regionen (Basalganglien, Rückenmark)
- Prämotorischer Cortex (BA6): Planung von Bewegungen
- Frontales Augenfeld (BA8): Willkürliche Augenbewegungen
- Broca-Areal (BA44/45): Motorische Sprachproduktion & Lautbildung
(Wissen über motorische Areale kann für „nerve“ bypass: Wiederherstellung motorischer Kontrolle nach Rückenmarksläsion verwendet werden)
Kritik am motorischen Homunculus
- Bildgebungsdaten zeigen konzentrische Repräsentation Bereich Fuß, Hand, Mund
- Dazwischen Inter-Effektor-Regionen, die weniger spezif. Scheinen & eher bei Planung von Bewegung aktiv werden
wo sind Spiegelneurone
- In prämotorischen Regionen (Area F5, STS, Area F7)
Präfrontaler Cortex
- Nicht direkt allein mit motorischen Funktion assoziiert
- Expansion Frontalcortex in menschl. Evolution (-> höhere kognitive Funktionen)
- Ca. Häfte des gesamten Frontalcortex beim Menschen (sehr viel kleineres Verhältnis bei Nicht-Primaten)
Präfrontaler cortex exekutive Funktionen
- Höhere kontrollprozesse kognitiver Funktionen
- Integration sensorischer, motorischer, interner Information
- Arbeitsgedächtnis & Überwachung
- Antizipation, Auswahl sowie Inhibition von Handlungen
Läsion -> Probleme Aufgabenwechsel (Perseveration), Stimulus-getriebenes Verhalten (Disinhibition), Vermindertes Urteils- & Planungsvermögen (e.g. Wisconsin Card Sorting Test WCST, Stroop Test) (auch bei Kindern lol)
Orbitofrontaler Cortex Aufgabe
- Emotionskontrolle
- Impulskontrolle
- Soziale Anpassung
- Evaluierungsprozesse & Entscheidungsfindung
Phineas Gage
- 25 J., Bahnarbeiter, bei Explosion schoss Eisenstange durch seinen Kopf
- Überlebte, erholte sich körperlich, aber zeigt dramatische Verhaltens- & Persönlichkeitsveränderung
- Soziale Anpassung, Probleme Entscheidungsfindung, Probleme Emotionsregulation (aufbrausend, unbeständig, verantwortungslos)
Frontale Lobotomie
- Moniz (1930er)
- Dekonnektivierung des Frontalcortex mittels Durchtrennugn der Fasern der weißen Substanz
- Walter Freeman & James Winston Watts (1940er): Weiternetwicklung als Psychochirurgie -> Elektro-Schock anaästhesiert, Eispickel ähnl. Instrument durch Augenhöhle in Schädel & mehrfach geschenkt um Orbitofrontalcortex zu zerstören
(funfact nicht aus vorlesung: 40% der behandelten von freeman waren homosexuelle männer)
Psychophysiologie
- Untersuchung physiologische Korrelate psychischer Funktion
- Nicht-invasive Messungen der Physiologie stehen im Vordergrund