Biologische Psychologie

• deklaratives Gedächtnis: verbalisierbares, explizites Gedächtnis

• nicht deklaratives Gedächtnis: nur schwer verbalisierbares, implizites Gedächtnis

• semantische Gedächtnis (Cortex): Faktenwissen, welches durch ständige Wiederholung gespeichert wurde

• episodisches Gedächtnis (Cortex, Hippocampus): Ereignisse unseres Lebens, zeitorientiert, sehr langlebige Gedächtnisspuren, halten theoretisch ein Leben lang

• prozedurales Lernen (Basalganglien): Gedächtnis für motorische Routinen

• klassische Konditionierung (UCS-CS-Konvergenzareale): Form des Lernens, bei dem der Reiz ein bevorstehendes Ereignis ankündigt und dadurch Reaktion auslöst

• perzeptuelle Bahnung (corticale sensorische Assoziationsareale): Aufnahme im Gedächtnis durch mehrfaches Präsentieren oder Sehen von Objekten; ist modalitätsspezifisch

• konzeptuelle Bahnung (präfrontaler und perhinaler Cortex): Aktivierung von Begriffskategorien

Zyklus: 2 Phasen
1. Hälfte: Östradiol bestimmt körperliche Vorgänge -> Aufbau der Schleimhautschicht in der Gebärmutter nach der Menstruation
Östradiol ist wichtigstes weibliches Hormon
gehört zu den Östrogenen -> Entwicklung weiblicher Geschlechtsmerkmale
wird in Eierstöcken produziert
durch Zentren in der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) und dem Hypothalamus wird Ausschüttung gesteuert
bei Beurteilung des Östradiolspiegels im Blut die Zylusphase der Blutabnahme berücksichtigt werden
erster Gipfel ist kurz vor dem Eisprung
zweiter Gipfel ist in der Mitte der 2. Phase

- bis zur 6. SSW identisch -> Gonaden werden zu Hoden oder Ovarien
- Müllerscher Gang = weibliche Geschlechtsorgane
- Wolffscher Gang = männliche Geschlechtsorgane
- je nach Geschlechtshormon wird 1 ausgebildet un der andere löst sich auf
- weibliche Form = "Normalfall"
- XY-Embryo hat SRY-Gen auf dem Y-Chromosom
- bei Aktivierung des SRY-Gens werden Gonaden in Hoden umgewandelt -> produzieren Anti-Müller-Hormon und Testosteron (Androgen)
- Anti-Müller-Hormon löst Müllerschen Gang auf
- Testosteron aktiviert Wolffschen Gang -> Bildung innerer männlicher Geschlechtsorgane (ab 3. SSMonat)
- aus Testosteron wird Dihydrotestosteron -> Entwicklung äußerer männlicher Geschlechtsorgane
- ohne Protein TDF bzw. SRY-Gen wurde Embryo weiblich werden

8 % der Männer
menschl. Farbwahrnehmung = trichromatisch → basiert auf relativer Aktivierung unserer 3 retinalen Farbpigmente (blau, grün, rot). Gen für Erzeugung des Blaupigments sitzt auf 7. Chromosom, rot und grün auf X-Chromosom. Bei ca. 6 % der Männer ist Sensitivität des Rot-/Grün-Rezeptors ungünstig verschoben und bei 2 % fehlt der Rezeptor.
Die für Farbfehlsichtigkeit verantwortlichen Allele sind rezessiv → kommen nur zum Ausdruck, wenn sie auf beiden Chromosomen homozygot vorliegen. Das Gen für die Erzeugung des R/G-Pigments sitzt auf dem X-Chromosom. Männer haben nur ein X, Frauen zwei. Ein fehlerhaftes R/G-Pigment kann bei Frauen durch das gesunde X-Chromosom ausgeglichen werden, bei Männern aber nicht. → Männer haben ca. 10x häufiger R/G-Schwäche als Frauen (0,8%). Bei Frauen tritt es nur auf, wenn beide X betroffen sind.

46 Chromosomen → Hälfte von Mutter / Hälfte Vater
von 23 Paaren sehen genau 22 Paare gleich aus = „Autosomen“ (übereinstimmend)
23. Chromosomenpaar = Geschlechtschromosom „Gonosomen“
Männer: erben von Mutter großes X-Chromosom mit ca. 1.500 Genen und von Vater kleines Y-Chromosom mit ca. 50 Genen → XY
Frauen: erben von Mutter und Vater je ein X-Chromosom → XX

Kurzzeitspeicher: Glucose wird mithilfe von Insulin in Glykogen verwandelt (= ein Kohlenhydrat)
→ Speicherung in Leber und Muskeln
Langzeitspeicher: weitere Nährstoffe werden in Triglyceride umgewandelt
→ Speicherung im Fettgewebe (Fettzellen können sich enorm vergrößern → wir werden dick)

Entdeckung für das Vorderhirn wichtigsten Signale bei genetisch übergewichtigen Mäusen:
→ haben Defekt an ihrem ob-Gen (obesity = „Fettleibigkeit“), Gen erzeugt normalerweise ein Protein namens Leptin (griech. „schlank“) → wenn Fettzellen mit genügend Triglyceriden gefüllt sind, erzeugen sie Leptin → signalisiert den Neuronen des Hypothalamus im Vorderhirn, dass keine weitere Nahrungsaufnahme notwendig ist. Injiziert man diesen Tieren Leptin, reduzieren sie deren Nahrungsaufnahme.
Auch Menschen besitzen ob-Gen: sitzt auf Chromosom 7. Wissenschaftler hofften bei Übergewicht für Leptin-Zugabe Heilmittel sein = falsch. Viele Übergewichtige haben nicht zu wenig, sondern zu viel Leptin im Blut. → nicht Produktion, sondern Mechanismen der zentralnervösen Wirkung des Leptins sind gestört. = homozygoter Defekt des ob-Gens

Brodmann-Areal 44, 45 u. 47
Kontrolle komplexer Abrufprozesse
 = ventrolateraler PFC, Abruf von Gedächtnisinhalten. Linkshemisphärische Sprachdominanz führt dazu, dass der Abruf verbaler Gedächtnisinhalte zu linksseitigen PFC-Aktivierungen führt. Wichtig, wenn die gesuchte Erinnerungen sehr schwierig zu finden ist und sich viele alternative Gedächtnisinhalte aufdrängen.

Brodmann-Areal 11, 12, 13, 14 u. 25
Entscheidungen entsprechend dem subjektiven Wert der Alternativen
Liegt über den Augen. Wichtige Rolle bei emotional assoziierten Entscheidungsprozessen. „Somatischer Marker“: beeinflusst Nachdenken über Sachlage  → Entscheidungen entstehen aus der Berechnung des subjektiven Wertes einer Alternative (beinhaltet objektiv vorliegende Fakten  + emotionales Gedächtnis früherer Entscheidungen.)
Läsion: Unfähigkeit, aus früheren (z.B. negativen Situationen) zu lernen

Brodmann-Areal 24 und 32
Evaluation eigener Leistungen und soziale Kognition, Empathie
Medialer PFC. Test mit Liebespaaren: Elektroschocks für den anderen, eigene Areale, die auch bei der Eigenwahrnehmung von Schmerzen beteiligt sind, reagierten (vor allem 24)

Brodmann-Areal 8
Regelbasierte Auswahl von Handlungsalternativen
Posteriorster Teil des PFC
Läsionen führen zu Defiziten bei Handlungsauswahl A und B.
Versuch: 2 Punkte, beim erscheinen des 2. Punktes nicht drauf schauen = Anti-Sakkade → natürlicher Tendenz der Augenbewegung unterdrücken

Brodmann-Areal 9 u. 46

Überwachung zeitgleich ablaufender kognitiver Prozesse
Läsion: Defizite Arbeitsgedächtnis und vor allem Überwachung von parallelen ablaufenden kognitiven Subprozessen
→ n-back-Methode (Buchstaben-Reihe, n z.B. 2)
Aktivierungen im dorsolateralen PFC können hier im fMRT nachgewiesen w.

Brodmann-Areal 10

Kontrolle der Kontrolleure
Größter Teil der frontalen Spitze des PFC. Koordiniert vers. gleichzeitig ablaufende übergeordnete präfrontale Prozesse (Versuch 4 Glücksspielautomaten → es war vor allem der übergeordnete Entscheidungsprozess zw.  vers. Handlungssträngen aktiv)

Differentielle Aktivität / Durchblutungsveränderungen neuronaler Systeme sichtbar machen. fMRT schätzt die neurale Aktivität einer Hirnregion durch den Sauerstoffgehalt im Blut → BOLD-Signal (Blood Oxygen Level Dependency)

Abfolge von Schnittbildern, MRT nutzt die Ausrichtungszeit von Wasserstoffatomen im Magnetfeld
Wasserstoffatome unseres Körper sind magnetisch → vers. Gewebearten = vers. Signale → unters. Signalstärken = Helligkeiten im MRT-Bild (+Hinzuschalten von ortsabhängigen Magnetfeld)

Wahrnehmung muss erst in 2-dimensionale Landkarte transformiert werden. Olfaktorische Signale führen zu Geruchsmustern im Bulbus olfactoris → repräsentieren spez. Düfte. Sensorische Landkarten sind verzerrt → Für eine Sinnesqualität besonders wichtige Regionen weisen hohe Rezeptordichten auf = Erhöhung der Diskriminationsempfindlichkeit.

Eindringen von Duftstoffen in Nase, oberer Bereich je Nasenseite: 5cm² großes Geruchsorgan besteht aus olfaktorischen Zellen. Zilien → Aktivierung Duftstoffe, hier sitzen Geruchsrezeptoren (ca. 350 vers. Typen). ca. 6 Millionen Geruchszellen in Nasenschleimhäuten; jede besitzt nur best. Typus von Geruchsrezeptor.
= ca. 17.000 Geruchszellen, die auf gleichen Geruchsstoff spezialisiert sind. Taucht bestimmter Duftstoff auf, werden alle aktiviert. Axone dieser Zellen laufen durch Siebbein u. dringen in d. Riechkolben (Bulbus olfactoris) ein. Es werden dort Synapsen in den Glomeruli des Bulbus gebildet. Es gibt exakt so viele spezialisierte Arten von Glomeruli, wie es Typen v. Geruchsrezeptoren gibt. Infos eines Glomerulus wird durch Mitralzellen zu den vers. Geruchsregionen unseres Gehirns transportiert. Aktivitätsmuster = geruchliche Landschaften in unserem Riechkolben.

Akustische Landkarte ist tonotop
Ähnlich im auditorischen Cortex: akustische Eingänge werden nach Frequenz angeordnet.

Landkarte des Sehens ist retinotop
Visuelle Infos erreichen d. primären visuellen Cortex in Area 17 unseres Occipital-cortex → tiefer Einschnitt: „Sulcus calcarinus“. Wiedergabe des linken Sehfeldes steht in unserem rechten Occipitalcortex auf dem Kopf = retinotop, d.h. Objekte die im Sehfeld direkt nebeneinander liegen, werden auch im Cortex direkt nebeneinander abgebildet. Fovea = Ort schärfsten Sehens

Landkarte des Tastsinns ist somatotop
Gyrus postcentralis
Abbildung, Land-karte: Zehen, Fuß, Beine, Hüfte, Genitalien, Rumpf, Kopf (ohne Gesicht), Schultern, Arme, Hände, Finger, Gesicht, Zunge, Eingeweide= somatotop = Landkarte des Menschen = Homunculus

Sinnesorgane nehmen spez. physikalische Reize auf und übersetzen diese in neuronale Signale.
Infos aus den einzelnen Sinnessystemen terminieren in den primären sensorischen Repräsentationsfeldern des Cortexes → sind als 2-dimensionale topische Landkarten organisiert → repräsen. z.B. im somatosensorischen Cortex (Gyrus postcentralis) einen Homunculus (kompletter Mensch) = benachbarte Punkte auf der Haut sind auch auf dem Cortex nebeneinander abgebildet

Landkarte des Geruchs wird im Bulbus olfactorius (nicht cortecales Areal) abgebildet. Landkarten des Hörens, Sehens, Fühlens in den jeweiligen primären sensorischen corticalen Arealen (Cortex piriformis, erhält Infos vom Bulbus olfactorius). Landkarte des Riechens ist anders: überlappender

GABA = häufigster inhibitatorischer Transmitter im Gehirn.
Wenn GABA postsynaptisch an seinen metabotropen Rezeptor GABAB bindet, öffnen sich K+ Kanäle und K+ -Ionen verlassen die Zelle → macht Zelle noch negativer → Zelle wird hyperpolarisiert

Teil der Glutamatrezeptoren bewirkt das Eindringen von Na+-Ionen → depolarisiert das postsynaptische Neuron

Blutverlust → Blutdruck sinkt → in Vorhöfen Herz sitzen spezielle Dehnungssensoren = Barorezeptoren → registrieren Erhöhung des Herz-Innendrucks & senden Signale durch den Nervus vagus zum Nucleus solitarius der Medulla oblongata → hat Projektionen in weite Teile des Gehirns → zu Kernen der präoptischen Region → zum lateralen Hypothalamus.
Somit können die vom osmometrischen System dargestellten Mechanismen auch vom volumetrischen System genutzt werden (Verdickung Urin → Trinken). Nucleus solitarius hat direkte Projektionen zum limbischen Anteil des PFC → längerfristige Handlunsgplan.

Weniger Blut durch Niere → Niere produziert das Enzym Renin → gelangt ins Blut → Umwandlung des Proteins Angiotensinogen in Angiotensin → dann zu Angiotensin II → dieses Peptidhormon bewirkt u.a. Freisetzung von Vasopressin. Angiotensin II kann Blut-Hirn-Schranke nicht überwinden → ist auf neurale Wirkung auf die circumventriculären Organe angewiesen → Zellen des Subfornikalorgans besitzen Rezeptoren für Angiotensin II und können dieses Hormon direkt aus dem Blut aufnehmen → Mechanismus: Durst

- interstzielle und intrazelluläre Flüssigkeit bestehen aus Wasser und Ionen
- bei Wasserverlust steigt Ionenkonzentration an
- da die interstzielle Flüssigkeit unsere Körperzellen umfließt, entsteht osmotischer Duck -> Körperzellen wird Wasser entzogen -> Zellen schrumpfen
- in einigen Hirnregionen sind Neurone, die das Schrumpfen der Zellmembran detektieren können -> bilden das osmotrische System
- wichtigste Elemente: organum vasculosum der Lamina terminalis (OVLT) und das Subfornikalorgan (zwei winzige Kerne an der Vorderwand des III. Ventrikels)
- von da aus Axone zum medialen präoptischen Nucleus und zum N. paraventricularis und N. supraopticus
- medialer präoptischer Nucleus: Aktivierung Orexinzellen -> führt analog dazu zu trinken
- N. paraventricularis und N. supraopticus: starten Vasopressionproduktion
- Vasopressin: verändert Filtereigenschaften der Niere, sodass vermehrt Wasser aus dem Harn zurückgewonnen wird und Harn sich verdickt

- Ensembles sind Gruppen von Neuronen, die durch ihre gemeinsame Aktivität ein Objekt oder einen Gedanken repräsentieren
- entstehen durch die Population von gleichzeitig aktiven Neuronen, die eine bestimmte mentale Verarbeitung leisten
Hebb'sche Lernregel: Stärkung von Synapsen nach gemeinsamer Aktivität; Gehirn hat Mechanismus, der die Kontrolle höherer Instanzen organisiert; neuronal erfolgreiches wird belohnt, neuronal erfolgloses wird bestraft
- Ensembles sind unabhängig voneinander
- Neurone können in mehreren Ensembles gleichzeitig sein
- Ensembles halten nicht ewig, bilden aber immer wieder neue Gruppen
Temporal-Difference-Learning-Theorie: Neurone verändern sich ständig und passen sich dem Lernprozess und Erfahrungen an -> Dopaminfreisetzung wird weniger, wenn Ergebnis schlechter ist als erwartet und umgekehrt

- hier: apperzeptive Agnosie: nicht in der Lage Gesichter und Buchstaben zu erkennen und Figuren nach Vorlagen zu zeichnen
- im Unterschied dazu: assoziative Agnosie: Betroffenen ist möglich einfache oder sogar komplexe Figuren erfolgreich nachzuzeichnen
- im Thalamus befinden sich Kerne für das visuelle, auditorische, somasensorische und gustatorische System
- Cortex und Thalamus interagieren miteinander, aber Cortex beeinflusst Thalamusaktivität massiv
- visuelle und somasensorische Kerne könnten verletzt sein

- siehe Na-K-Pumpe
- ohne funktionsfähige Na-K-Pumpe kann kein AP gebildet werden -> Lähmung der Muskulatur -> Tod durch Lähmung der Herz- und Atemmuskulatur

- umfasst Lernprozesse, die zur Neuordnung von Reizen und Reaktionen zu Antrieben führen
- gilt als eine der Grundlagen von Gedächtnisleistungen

Klassische Konditionierung:
Form des Lernens, bei der Reiz bevorstehendes Ereignis ankündigt und dadurch Reaktion auslöst

Operante Konditionierung:
Lernvorgang, bei dem bestimmtes spontan auftretendes Verhalten von Mensch oder Tier durch ein nachfolgendes Ereignis verstärkt wird und in der Folge häufiger gezeigt wird

Assoziationslernen: zwei Reize, die einzeln nicht in der Lage sind AP auszulösen, aber gemeinsam schon -> Synapsen werden gestärkt -> möglicherweise löst danach nur einer der Reize ein AP aus -> siehe NMDA-Rezeptoren

- Applikation eines schwachen Luftstoßes auf das Auge löst Lidschlussreaktion aus
- nach einigen Paarungen des Luftstoßes mit einem hohen Ton löst der Ton allein die Lidschlussreaktion aus
- Luftstoß = unkonditionierter Stimulus (UCS)
- Lidschlagreaktion = unkonditionierte Reaktion (UCR)
- hoher Ton = konditionierter Stimulus, der voraussagt, dass UCS kommt (CS+)
- tiefer Ton = konditionierter Stimulus, der voraussagt, dass UCS nicht kommt (CS-)
- konditionierte Reaktion = CR

Arbeitsgedächtnis:
- Informationen für einen kurzen Zeitraum speichern, etwa 7 Einheiten o. 2-3 Sekunden durch erhöhte Aktivität von Ensembles
- im präfrontalen Cortex
- Hippocampus = Adressverwaltung
- während des Tiefschlafes werden Informationen eventuell in das Langzeitgedächtnis übertragen

- alle Lebewesen haben Gliazellen; mehr umso größer und komplexer das Gehirn ist

Astroglia:
- zwischen den Kapillaren und den Neuronen
- Nährstoffversorgung und Abfallentsorgung
- halten biochemisches Milieu konstant und halten Neuron in Position

Mikroglia:
- häufigster Typus von Gliazellen
- Immunabwehr des Gehirns
- Verdauung von totem Gewebe

Oligodendroglia (Oligodendrocyten):
- Myelinscheide um Axon
- schützt Axon und beschleunigt Signalweiterleitung erheblich
- kommen nur im ZNS vor

Schwann'sche Zellen:
- genauso wie Oligodendrocyten
- kommen nur im PNS vor
- dort sind Axone häufiger myelinisiert, da sie weitere Strecken zurücklegen müssen
- können bei Verletzungen nachwachsen