Somatische Grundlagen 1

Niedermolekular

• Aminosäuren
• Monoamine 
• Acetylcholin
• Unkonventionelle Neurotransmitter

Hochmolekular

• Neuropeptide

Ionenkanäle öffnen sich bei Bindung eines Neurotransmitters an den Rezeptor:

• Na+ strömt ein (EPSP)
• K+ strömt aus oder Cl- strömt ein (IPSP)

Sehr direkte, zeitlich umgrenzte Wirkung

Bei Bindung des Neurotransmitters spaltet sich eine Untereinheit des gekoppelten G-Proteins (Guanosin-Triphosphat-sensitives Protein) ab:

• Bindung der Untereinheit an Ionenkanal zur Auslösung eines EPSP oder IPSP
• Auslösung der Synthese eines sekundären Botenstoffes

Effekte entwickeln sich langsamer, halten länger an, sind diffuser und variieren mehr

Sonderfall: Autorezeptoren in der präsynap tischen Membran

 Sehr eng beieinanderliegende Neurone bilden sog. gap junctions, d.h. sie sind durch feine röhrenförmige Kanäle direkt verbunden (Connexine)

Die Kommunikation ist dadurch sehr schnell und bidirektional

Vesikel sammeln sich in der Nähe spannungsgesteuerter Kalziumkanäle

Eine Stimulation durch ein Aktionspotenzial löst einen Einstrom von Ca2+-Ionen aus

Dieser Einstrom bewirkt ein Verschmelzen der Vesikel mit der präsynaptischen Membran

Im Gegensatz zu direkten Synapsen (eng beieinander liegende Orte der Neurotransmitter freisetzung und der postsynaptischen Rezeptoren) gibt es im Nervensystem auch zahlreiche indirekte Synapsen (größerer Abstand zwischen Ausschüttungs- und Rezeptorlokalisation)

Kleine (niedermolekulare) Neurotransmitter:

• Bildung im Cytoplasma der Endknöpfchen
• Verpackung in synaptische Vesikel durch den Golgi-Apparat

Große (hochmolekulare) Neurotransmitter = Neuropeptide:

• Bildung im Cytoplasma des Zellkörpers an den Ribosomen
• Verpackung in synaptische Vesikel durch den Golgi-Apparat
• Transport zum Endknöpfchen über Mikrotuboli

Gleichgewichtserhaltende Kräfte:

• Diffusionskraft
• Elektrostatische Kraft
• Na+/K+ Pumpe

Funktion des Gehirns kann durch chemische Substanzen schwer gestört werden

BHS verhindert übertritt vieler toxischer Substanzen aus dem Blut in das Gehirn

Ventrikel = vier innere Kammern des Gehirns

Gehirn ist umgeben von Cerebro-Spinal-Flüssigkeit (CSF), die das Gehirn schützt und mit Nährstoffen versorgt und die Ventrikel sowie den Subarachnoidalraum ausfüllt

Neurone: Erregungsleitung und Informationsverarbeitung/-integration

Glia-Zellen: Stütz- und Haltefunktionen (glia =„Leim“), Elektrische Isolation, Homöostase

• enthält vor Allem stark myelinisierte Axone (Faserverbindungen)
• Projektionsfasern: auf- und absteigende Verbindungen zu subkortikalen Gebieten
• Kommissurenfasern: verbinden die beiden neokortikalen Hemisphären
• Assoziationsfasern: größter Teil der weißen Substanz, verbinden die verschiedenen Cortexareale miteinander

Benachbarte Stimuli werden in benachbarten Regionen verarbeitet

Wichtige Bereiche sind überrepräsentiert (z.B. Teil Frequenz menschliche Gespräche, scharfer Bereich des Sichtfeldes)

Secondary: Verarbeitung ist komplexer als im Primary

Assoziationscortex: Unsicher was dort verarbeitet wird, Assoziationen gebildet, Stimuli integriert, Funktion nicht eindeutig zuordbar=> z.B. keine gezielte Stimulation möglich

Anantomische Einteilung

Cytoarchitektonische Karte (brodmann's Areale)

Funktionelle Einteilung

Kortikale Topgrafien

• 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)

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

bsp. Brodman Areale

Bsp.: Automated Anatomical Labeling Atlas

• 45 anatomisch definierte Regionen pro Hemispäre
• Häufige Verwendung in funktionellen Bildgebungsstudien
• Gyri und Sulci als Grundlage für grobe Einteilung

links Soma der Zellen, rechts kann man silluetten der Neurone erkennen

Pyramidenzellen:

• große, multipolare Neurone
• pyramidenförmiger Zellkörper
• großer Dendrit (apikaler Dendrit), der geradlinig zur Cortexoberfläche läuft
• sehr langes Axon

Sternzellen:

• kleine, sternförmige Interneurone
• kurze oder keine Axone
• oft nur in der gleichen Schicht, maximal nächste Schicht
• lokale Verschaltung innerhalb der Cortexschicht)

• ca. 90 % des zerebralen Cortex
• Aus 6 Schichten bestehend
• je nach Region ca. 2 bis 5 Millimeter dick
• Kortikale Neurone vor allem Pyramidenzellen und Sternzellen

 Frontallappen

• motorische Funktionen (Gyrus präcentralis) sowie Exekutivfunktionen (anteriorer Teil)

Parietallappen

• Analyse von Körperempfindungen (Gyrus postcentralis) und Wahrnehmung von der Lage von Objekten und Aufmerksamkeitssteuerung

Temporallappen

• Hören und Sprachfunktionen (Gyrus temporalis superior), komplexe visuelle Mustererkennung (inferior) sowie bestimmte Gedächtnisfunktionen (medial)

Okzipitallappen

• visuelle Analyse

Relevant um Fläche zu erhöhen ohne Volumenveränderung

Furchen abhängig von Dicke der Großhirnrinde

(Benennung oft nach Position/Lage (oben unten, in welchem Lappen)

Sulcus centralis 

Graue Substanz: kurze, unmyelinisierten Neurone

Weiße Substanz: Stark myelinisierte Axone in Trakten

• Fissurae = große Furchen
• Sulci = kleine Furchen
• Gyri = Windungen

Besonders differenziert beim Menschen und verhältnismäßig groß (85% des Gesamtgewichts des Gehirns)

Hauptkomponenten:

• Großhirnrinde (zerebraler Cortex)
• Basalganglien
• Strukturen des „Limbischen Systems“ (inkl. Hippocampus und Amygdala)

• Wichtige Rolle bei der Aus führung von Willkürbewegungen
• nigrostriatale Bahn (Projektion dopaminerger Neurone aus der substantia nigra – betroffen bei Morbus Parkinson)
• Nucleus Accumbens (medialer Teil des ventralen Striatums) als Teil des Belohnungszentrums (Verstärkungslernen, süchtiges Verhalten)

• Sehr heterogene Betsandteile, System ist umstritten
• Regulation motivationaler Verhaltensweisen (4 F‘s: fight, flight, feed, f***)
• Amygdala: Emotionen, Salienz Detektor
• Cingulärer Cortex:

1. Visuell-räumliche Aumerksamkeitssteuerung (posterior)
2. Steuerung der Eingeweidefunktionen, Schmerzverarbeitung, emotionales Ausdrucksverhalten (anterior)

• Hippocampus: Gedächtnis
• Hypothalamus: Regulation von Essen, Schlaf, Sexualität

=> Man dachte das gehört zusammen weil es alles iwie mit Motivation/ motivationale Verhaltensweisen zu tun hat ig

Hippies fordern Mama antiken Doppelgyros

Dienecephalon

• Regulation des ANS und der Hormonabgabe (über die Hypophyse)
• zentrale Umschaltstelle zwischen Gehirn und Körperperipherie
• Regulation motivationaler Verhaltensweisen (z.B. Essen, Schlaf und Sexualität)
• afferente und efferente Verbindungen mit Thalamus, Mittelhirn, Cortex

Diencephalon

„Tor zum Bewusstsein“: fast alle sensorischen Afferenzen werden hier zum Cortex (primäre sensorische Areale) verschaltet

viele verschiedene, paarweise angeordnete Relais-Kerne z.B.: (Bereiche klar abgetrennt)

• Corpus geniculatum laterale (visuelle Bahn)
• Corpus geniculatum mediale (auditorische Bahn)
• Nucleus ventralis posterior (somatosensorische Bahn)

Keine Einbahnstraßen, sondern Rückmeldungen vom Cortex

=> Im thalamus wird schon sortiert