M3 Psychologie FUH, 3411.3
Biologische Grundlagen der Psychologie 3. Kapitel
Biologische Grundlagen der Psychologie 3. Kapitel
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Cartes-fiches
Bewegung heißt ...
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Masse des Körpers in eine bestimmte Richtung beschleunigt werden muss
Muss also Kraft (= Masse * Beschleunigung; Einheit= Newton; 1 N = kg*m*s-2) ausgeübt werden
Ohne Kraftaufwand kann weder Arbeit (= Kraft*Weg; Einheit = Joule) noch Leistung (= Arbeit pro Zeit; Einheit Watt) erbracht werden
Menschen sind Selbstbeweger...
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Kraft wird in einigen Körperteilen erzeugt und wirkt von da aus auf die Umgebung, die als reactio nach den Gesetzen der Mechanik zurückwirkt und so die Ortsveränderung (Lokomotion) erlaubt
Willkürmotorik
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Bewegungen des Körpers, die grundsätzlich willentlich beeinflussbar sind
Aufgrund der Struktur der Muskelzellen wird die Muskulatur dieses Systems als gestreifte Muskulatur bezeichnet
Diese Muskeln sind über Sehnen mit dem Skelett verbunden und bewegen einzelne Knochen, die an Gelenken, meist nur in vorgegebenen Richtungen, gegeneinander bewegt werden können
Daher wird für diesen Teil des Muskelsystems auch der Überbegriff Skelettmuskulatur verwendet
unwillkürliche Motorik
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weiteres Bewegungssystem, das sich einer willentlichen Beeinflussung weitestgehend entzieht
handelt sich dabei um Bewegungen, die von den Blutgefäßen oder Magen und Darm ausgeführt werden
Muskelzellen sind glatt und man spricht von der glatten Muskulatur
verschiedene Kraftquellen müssen so in Raum und Zeit koordiniert werden, dass komplexe Bewegungen möglich werden
motorischen Koordination
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reibungslose, aufeinander abgestimmte Durchführung von Bewegungen
zahlreiche Körperbewegungen, die nicht der Lokomotion (Ortsveränderung) dienen wie bspw. das Sprechen oder das Schreiben
Einnahme einer stabilen Haltung wie Stehen oder den Kopf aufrecht halten, aber auch das Bewegen der Augen erfordert Kraft
Bei jeder normalen Bewegung ist eine Vielzahl von Muskeln beteiligt, deren Spannung und Kraft in einem zeitlich genau aufeinander abgestimmten Muster variieren muss
zeitliche Koordination von Anfang und Ende des Kontraktionsgrads verschiedener Muskelanteile ist Voraussetzung für jede komplexe Bewegung
Verantwortlich für die motorische Koordination ist das Kleinhirn
Muskelzellen
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so aufgebaut, dass sie ihre Form ändern können
Möglich wird dies durch Aktin- und Myosinfilamente, die sich gegeneinander verschieben können und dabei die Kontraktion eines Muskels erzeugen oder diese lösen
Anhand ihrer Form und Anordnung unterscheidet man die gestreifte und die glatte Muskulatur
Muskelzellen der quergestreiften Muskulatur oder Skelettmuskulatur
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werden Kräfte über Sehnen auf unsere Knochen übertragen und damit Bewegung erzeugt
Häufig arbeiten Muskeln antagonistisch, d.h., ein Muskel bewegt einen Knochen in eine, sein Antagonist in die andere Richtung, z.B. Beuger und Strecker des Arms
Skelettmuskel besteht aus einer Reihe von auch mit dem bloßen Auge zu erkennenden Fleischfasern
Diese sind jeweils aus 0,1 bis 0,01 mm breiten Muskelzellen, den Muskelfasern, zusammengesetzt
Myofibrillen
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Innere einer Muskelfaser der quergestreiften Muskulatur besteht größtenteils daraus, die sich wiederum aus Aktin- und Myosinfilamente zusammensetzen
Minimale Verschiebungen der Filamente gegeneinander haben beträchtliche Muskelverkürzungen zur Folge, wie sie bei Skelettmuskeln notwendig sind
Myofibrillen weisen eine charakteristische Bänderung auf, die im Mikroskop zu erkennen ist, und geben der quergestreiften Muskulatur ihren Namen
Motoneurone
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Die Muskelfasern der quergestreiften Muskulatur werden dadurch innerviert
Die α-Motoneurone sind Motoneurone, deren Axone die Vorderwurzel des Rückenmarks verlassen
Motoneuron kann nur eine, aber auch bis zu 1000 einzelne Muskelfasern versorgen
Synapse des Motoneurons auf der Muskelfaser ist die motorische Endplatte, Transmitter hier ist das Acetylcholin
Jede Muskelfaser wird nur von einem Motoneuron innerviert
Ist ein Motoneuron aktiv, aktiviert es alle Muskelfasern seiner motorischen Einheit, Abstufungen der Intensität werden über die Veränderung in der Zahl der aktiven Motoneurone und die Frequenz deren Entladungen abgebildet.
motorischer Einheit
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Gesamtheit aller von einem Motoneuron versorgten Muskelfasern bezeichnet
Je kleiner eine motorische Einheit ist, desto feinere Bewegungen werden damit möglich
Muskelzellen der glatten Muskulatur
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z.B. der Blutgefäße, des Darms oder der Gebärmutter verfügen über Aktin- und Myosinfilamente
einzelnen Muskelzellen kurz und spindelförmig
Im Gegensatz zur faserförmigen Bündelung in der gestreiften Muskulatur ist die Anordnung der Muskelzellen der glatten Muskulatur netzartig
Bei Aktivierrung ziehen sich die aktin- und myosinhaltigen Zellen so zusammen, dass die Muskelzelle insgesamt kontrahiert (und kugelförmiger wird)
Dieser Aufbau lässt weniger starke Muskelverkürzungen zu als bei den Skelettmuskeln; jedoch ist diese Art der Muskulatur mehr auf länger anhaltende Kontraktionen bei geringer Längenveränderung ausgelegt
können lange anhaltend kontrahieren, wodurch sie plastisch formbar werden
Verformungen können über längere Zeit aufrechterhalten bleiben und kehren unter Umständen nicht aktiv zu ihrer Ausgangsform zurück
Auch ohne exogene Reizung weisen glatte Muskelzellen einen eigenständigen Kontraktionsrhythmus auf (myogener Rhythmus oder Eigenrhythmik), d.h. dass viele glatte Muskelzellen spontan depolarisieren
Erregung nimmt von spontan depolarisierenden Schrittmacherzellen ihren Ausgang, um sich innerhalb eines Verbandes von Muskelzellen selbsttätig auszubreiten
Schrittmacherzellen besitzen spezielle Kalziumkanäle, die sich spontan in einem gewissen Rhythmus öffnen und Kalzium einströmen lassen
Bei einer passiven Dehnung des glatten Muskels kann es zu einer reflektorischen Tonuserhöhung kommen
Die glatte Muskulatur ist aber auch über vegetative Nerven aktivierbar (neurogener Tonus)
Elektrochemisch gesehen entsprechen sich die Kontraktionsvorgänge der quergestreiften und der glatten Muskulatur: Ein Ineinandergleiten der Aktin- und Myosinfilamente nach Kalziumeinstrom
Unterschiedlich ist der Aufbau des Muskelgewebes
Der Herzmuskel weist eine Mischung aus quergestreifter und glatter Muskulatur auf.
Afferenzen
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wichtige Voraussetzung für die Steuerbarkeit des Muskelsystems, also Informationen über den (Dehnungs-)Zustand der Skelettmuskeln und damit über die Haltung des Körpers
Sie werden über zwei Wege vermittelt, die Muskelspindeln und die Golgi-Sehnenorgane
informieren nicht nur über einen Zustand, sondern sie werden auch für die Planung der Bewegung und die Kontrolle der Bewegungsausführung verwendet
Afferenzen, die im Zuge der Bewegungsausführung entstehen – sog. Reafferenz – werden mit den Afferenzen verglichen, die der Bewegungsplanung zugrunde gelegt wurden
Muskelspindeln
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handelt es sich um spezielle Muskelfasern, die zwischen den Muskelfasern der gestreiften Muskulatur liegen
reagieren sensibel auf Dehnungen des Muskels und können über die γ-Motoneurone in ihrer Empfindlichkeit gesteuert werden
Golgi-Sehnenapparate
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liegen am Übergang vom Muskel zur Sehne und übermitteln Informationen zum Spannungszustand des Muskels
Reafferenzprinzip
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Funktionsprinzip der Bewegungsablaufkontrolle
Die Bewegungsplanung, die geplanten Efferenzen, und die tatsächliche Bewegungsausführung werden verglichen, da die Ausführung zurückgemeldet (feedback) und mit dem Bewegungsplan (Efferenzkopie) verglichen wird
Differenzen können so erkannt und korrigiert werden oder es kann, falls die Ausführung durch externe Ursachen beeinträchtigt wird, die Planung angepasst werden
Reflexe
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einfache Art der motorischen Steuerung auf spinaler Ebene
Dabei wird auf eine bestimmte Reizung hin eine immer gleiche, motorische Antwort gegeben, ohne dass übergeordnete Hirnstrukturen eingebunden werden
Eigenreflex
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Reflex, bei dem das Organ der Reizentstehung auch das Organ der reflektorischen Aktivität ist
Patellarsehnenreflex: Bei Aktivierung der Muskelspindel eines Muskels, z.B. durch Schlag mit dem Reflexhammer auf die Patellarsehne, aktiviert eine Ia-Afferenz über eine direkte synaptische Verschaltung das α-Motoneuron desselben Muskels, der daraufhin kontrahiert
Fremdreflex
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Reiz- und Effektororgan sind nicht identisch, es sind mehrere Neuronen an der Entstehung beteiligt, die sowohl erregende als auch hemmende Impulse weitergeben können
Reziproke Hemmung und Rückwärtshemmung sind ...
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spezifische Prinzipien der Rückenmarksschaltkreise in Bezug auf Motoneuronen
Reziproke Hemmung
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z.B. bei Fremdreflexen, aber auch bei bewussten Bewegungen werden dadurch antagonistisch arbeitende Muskeln gesteuert
Bei der Erregung eines Muskels, z.B. des Muskels, der die Beugung des Beines vollzieht, wird über eine spinale Verschaltung durch ein Interneuron der antagonistisch arbeitende Muskel, in unserem Beispiel der Strecker, gehemmt
Diese Hemmung ist notwendig, damit die Bewegung vollzogen und nicht durch die Antagonistenaktivität verhindert wird
Reziprok bedeutet demnach, dass Synergist und Antagonist bei Bewegungen immer wechselseitig aufeinander bezogen arbeiten
Damit ein Muskel kontrahieren kann, muss sein Gegenspieler gehemmt werden
Rückwärtshemmung oder rekurrenten Hemmung
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Hemmende Interneurone wirken in einem Rückkopplungsschaltkreis auf das aktive Motoneuron selber oder auf andere agonistische Motoneuronen hemmend ein
Jedes motorische Axon verzweigt sich kurz vor Verlassen des Rückenmarks in feine Äste (Kollateralen), welche Synapsen mit kleinen inhibitorischen Interneuronen bilden
Diese Interneurone hemmen genau die Motoneurone, von denen sie ihren Input erhalten
Damit wird die Aktivität des Muskels reduziert
Interneurone können weiterhin die Aktivität eines Antagonisten bewirken (über die Hemmung hemmender Interneurone)
Dieser zunächst paradox erscheinende Mechanismus hat seinen Sinn bei der Aufrechterhaltung bestimmter Körperhaltungen, z.B. dem aufrechten Stehen, wo ein ständiger Abgleich antagonistisch arbeitender Muskeln notwendig ist, um Ausgleichsbewegungen, die sich als Zittern bemerkbar machen würden, und damit einen unnötigen Energieverbrauch zu verhindern
Kortexareale
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Unter der Bezeichnung Motorkortex werden einige Strukturen zusammengefasst, die maßgeblich an der Steuerung einer Bewegung beteiligt sind: der primäre motorische Kortex, der supplementär-motorische Kortex sowie der prämotorische Kortex
Sie sind miteinander und über Fasern auch mit der jeweils gegenüberliegenden Hemisphäre des Gehirns verknüpft
Sie arbeiten parallel und abgestuft
Bereits vor Ausführung einer Bewegung kann in einer Planungsphase eine Aktivierung der motorischen Kortexareale gemessen werden, das sogenannte Bereitschaftspotential
Auch bei der Vorstellung von Bewegungen, der Imagination, zeigt sich in diesen Kortexarealen eine Aktivität
Diese findet sich aber auch dann, wenn Affen bewegungslos bestimmte Bewegungen anderer Artgenossen beobachten, die denen der eigenen Bewegungsausführung ähnlich sind
Informationen erhalten motorischen Rindenareale aus dem sensorischen Kortex; thalamokortikale Projektionen liefern außerdem Informationen aus dem Kleinhirn, den Basalganglien sowie der Körperperipherie
Efferenzen gehen zu den subkortikalen Kernen, dem Rückenmark oder in kortikospinalen Bahnen (Tractus corticospinalis) zu den spinalen Motoneuronen
Spiegelneurone
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feuern sowohl, wenn ein Individuum eine motorische Handlung selbst ausführt als auch diese nur beobachtet
Aufgrund dieser Eigenschaften wurden diese Neurone als essentiell für Beobachtungslernen, für das Verstehen von Gesten und schließlich sogar als neuronale Korrelate des Mitfühlens und des „Sich-in-jemanden-anderen-hineinversetzen-Könnens“ (Empathie) vorgeschlagen
primäre motorische Kortex
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steuert Bewegungen sehr direkt, da er über die kortikospinalen Verbindungen die Effektororgane rasch erreicht
Insbesondere die feinmotorischen Bewegungen der Finger werden von hier aus gesteuert
supplementär motorischen Kortex
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Willkürlich initiierte Bewegungssequenzen und deren Erinnerung werden vorbereitet
Auch beidhändige Bewegungen werden hier koordiniert
supplementär-motorische Kortex ist für beide Körperhälften zuständig (im Gegensatz zu den anderen Strukturen, die sich jeweils auf eine Körperhälfte beziehen)
prämotorische Kortex und der posterior-parietale Kortex
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(letzterer wird nicht zu motorischen Hirngebieten gezählt)
spielen Rolle in der Startphase einer Bewegung und bei Bewegungen, die durch sensorische Informationen gesteuert werden
Mit großer Wahrscheinlichkeit wird in diesem Bereich auch das Wissen über Objekte mit Bewegungsplänen integriert
Kleinhirn
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erhält Afferenzen aus dem Rückenmark und kann ausgehende Motorikbefehle mit den Konsequenzen, also dem Erfolg der Bewegung abgleichen
Efferenzen des Kleinhirns gehen zu Kerngebieten (Vestibularkerne, Nucleus ruber, Thalamuskerne) und tragen zur Feinabstimmung von Bewegungen bei, erhöhen die Stabilität beim Gehen und Stehen und modulieren Muskeltonus und Bewegungsabläufe
wichtige Rolle übernimmt das Kleinhirn beim Erlernen reflexhaft ablaufender Reaktionen sowie bei der Zeitabstimmung
Letzteres ist notwendig, um Rhythmen zu erkennen und nachzuvollziehen oder auch, um akustische Reize anhand des Zeitunterschieds beim Auftreffen in den beiden Ohren lokalisieren zu können
Nucleus ruber
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empfängt Afferenzen aus dem Kleinhirn, wirkt über den Tractus rubrospinalis auf die motorischen Neurone des Rückenmarks ein
Aufgabe, über die Aktivierung der Beugemuskeln und die Hemmung der Strecker Zielbewegungen der Extremitäten fein, ohne Zittern (Tremor), abzustimmen
Vestibularkerne
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steuern aufrechte Körperhaltung
erhalten durch den 8. Hirnnerv (Nervus vestibularis) Informationen aus dem Gleichgewichtsorgan und geben diese in das Rückenmark, an die Augenmuskeln sowie zu Thalamus und Kleinhirn weiter
In ihnen werden Muskelreflexe generiert, mit denen der Körper in einer gewünschten ruhigen Körperhaltung gehalten wird (Stehreflexe), mit denen der Körper aus einer ungewöhnlichen Lage in eine normale Körperstellung gebracht wird (Stellreflexe), und solche, die bei Bewegungen für die Erhaltung des Gleichgewichts in Form von Ausgleichsbewegungen sorgen (statokinetische Reflexe)
Basalganglien
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Reihe von Kerngebieten
erhalten unter anderem Afferenzen vom Kortex und geben Informationen über den Thalamus an diesen zurück
Funktion dieser, hier sehr vereinfacht beschriebenen Feed-Back-Schleife ist die Abstimmung von einzelnen Befehlen zur Bewegungsausführung mit dem Gesamtsystem
Daher wird hier auch die Verbindung von (motorischem) Verhalten mit emotionalen und motivationalen Kontexten angenommen
sind z.B. Bewegungen, die mit Annäherung (im Extrem Aggression, Angriff) oder Vermeidung (im Extrem Flucht) zu tun haben
Hinsichtlich ihrer Plus- und Minus-Charakteristik sind dies Bewegungsarten, die sich unter den Oberbegriff „Trieb“ subsumieren lassen
Formatio retikularis (im Hirnstamm)
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werden Informationen aus Muskeln und Gelenken, dem Gleichgewichtsorgan sowie den Augen integriert
Absteigende Bahnen (= retikulospinale Bahnen) erreichen die Motoneurone der Rumpfmuskulatur
Über diese Struktur wird die Haltung des Körpers vor allem über Ausgleichsbewegungen und Muskelregulationen des gesamten Körpers reguliert
Absteigende Bahnen (= retikulospinale Bahnen)
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Bahnen (Trakte), die dafür zuständig sind, Informationen aus dem Gehirn in das Rückenmark weiterzuleiten, von wo aus die Effektororgane angesteuert werden
Pyramidenbahn (Tractus corticospinalis) (absteigende Bahnen)
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zieht paarig von der Hirnrinde zum Rückenmark
Ihre Nervenfasern sind sehr lang und können vom Kortex bis zu den spinalen Motoneuronen reichen, die sie, meist über Interneurone, aktivieren
Während ihres Verlaufs durch die Medulla oblongata bildet die Bahn eine pyramidenförmige Wölbung aus
Unterhalb dieser Pyramide kreuzen ungefähr 80% ihrer Fasern auf die jeweils gegenüberliegende Seite und ziehen dann im Seitenstrang des Rückenmarks nach unten
ungekreuzten Fasern laufen auf der Vorderseite des Rückenmarks nach unten
Pyramidenbahn aktiviert die Muskeln der Unterarme und Hände sowie der Unterschenkel und Füße (distale Extremitäten)
Neben der Pyramidenbahn gibt es weitere deszendierende Bahnen aus dem Hirn ins Rückenmark und dort auf Motoneurone
rubrospinale Trakt
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aus dem Nukleus ruber
aktiviert distale Flexoren
vestibulospinale Trakt
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für Aufrechthaltung des Gleichgewichts zuständig, gemeinsam mit dem retikulospinalen und tektospinalen Trakt versorgt er die Muskeln des Rumpfs und der proximalen (also nahe am Rumpf gelegenen) Muskeln
Aufgrund ihrer Anordnung im Rückenmark werden bisweilen die im Seitenstrang des Rückenmarks verlaufenden Fasern der Pyramidenbahn sowie der rubrospinale Trakt zum lateralen Bahnsystem und der vestibulospinale, der retikulospinale sowie der tektospinale Trakt zum medialen Bahnsystem zusammengefasst