Biopsychologie I

Das Nervensystem kann weiter in das 

• Zentrale Nervensystem (ZNS): Gehirn und Rückenmark
• und das periphere Nervensystem: somatisch (bewusst) und autonom/vegetativ (unbewusst)

unterteilt werden.

Die Steuerungseinheit selbst:

• Gehirn 
• Rückenmark (Leitungen vom Gehirn in den Körper; Umschaltungen zum peripheren Nervensystem)
• Hirnnerven: anderer Teil des zentralen Nervensystems; Teil des Gehirns

Nerven, die den Körper durchziehen und die Effektororgane ansteuern. 

• Somatische Systeme (bewusste/willkürliche Kontrolle des Menschen)
  • Afferent (zum Gehirn)
  • Efferent (vom Gehirn weg)
• Autonome/vegetative Systeme (unbewusste Kontrolle)
  • Afferent (zum Gehirn)
  • Efferent (vom Gehirn weg): Sympathikus (fight or flight) und Parasympathikus (rest and digest)

• Afferent: Sensorische Fasern -> Von Sinneszellen zum Gehirn 
  • somatisch: Somato-sensible Fasern
  • autonom/vegetativ: Viszero-sensible Fasern
• Efferent: Motorische Fasern -> Vom Gehirn zum Effektororgan
  • somatisch: Somato-motorische Fasern
  • autonom/vegetativ: Viszero-motorische Fasern

"Somato" = das Körperliche betreffend

"Viszero" = die inneren Organe betreffend

Als Rückenmark bezeichnet man die Gesamtheit der Leitungen, die die Infomrationen zwischen Gehirn und Körper transportieren und gleichzeitig beinhaltet es Zellkerne der Neuronen, die das periphere Nervensystem ansteuern (Spinalnerven).  Die Nervenzellen treten an einer bestimmten Stelle des Rückenmarks aus. Das Rückenmark besitzt eine scheibenförmige Gliederung (Rückenmarkssegmente) und ist eingebettet in den Kanal der knöchernen Wirbelsäule. Sowohl Gehirn als auch Rückenmark schwimmen im Liquor (Schutz). 

33-34 Wirbelknochen:

• 7 Halswirbel
• 12 Brustwirbel
• 5 Lendenwirbel
• 5 Kreuzwirbel
• 4-5 Steisswirbel

Das Rückenmark ist umgeben von drei Schutzhüllen, den Hirnhäuten:

• Dura Mater: Äusserste Schutzhülle 
• Arachnoidea Mater: Spinnengewebshaut, in der der Liquor liegt
• Pia Mater: liegt medial und umkleidet das Rückenmark

Eintritt und Austritt von Fasern: 

Im Rückenmark treten 31 Spinalnervenpaare (je rechts und links) aus. Dabei handelt es sich um zwei räumlich und funktional voneinander getrennte Systeme: 

• Hinterwurzel (beim Rücken): Eintritt von sensorischen Fasern (afferent/zum Gehirn -> Zellkörper liegt ausserhalb des Rückenmarks)
• Vorderwurzel (beim Bauch): Austritt von motorischen Fasern (efferent/vom Gehir weg -> Zellkörper liegt innerhalb des Rückenmarks)

Interneuronen: Nervenzelle des ZNS, die zwei andere Nervenzellen miteinander verschaltet (sensorisches mit motorischem Neuron). 

Jedem Spinalnervenpaar ist ein sogenanntes Dermatom zugeordnet. ES handelt sich um ein bestimmtes Gebiet an der Köerpoberfläche, das von den Nerven erreicht wird. Jeder Punkt der Körperoberfläche wird von mindestens 2 Spinalnerven erreicht.

• Leitungsaktivität:
  • Aufsteigende Bahnen: Hinterstrang (afferent)
  • Absteigende Bahnen: Vorderstrang (efferent)
• Reflexivität: afferent
  • Eigenreflex: Organ der Reizentstehung ist gleichzeitig auch Reaktionsorgan, einfachste Form der Informationsübertragung, ca. 10ms Reflexzeit, kaum Ermüdung, bspw. Patellarsehnenreflex
  • Fremdreflex: Reizort und Erfolgsorgan sind verschieden, mehr als 2 Neuronen sind beteiligt, ca. 50-150ms Reflexzeit, grosse Ermüdbarkeit, bspw. Fluchtreflex

• Kopfhaut mit Unterhaut und Fettgewebe
• Schädelknochen
• Dura Mater: Harte Haut, die den Knochen von den inneren Anteilen des Gehirns trennt
• Arachnoidea Mater: Flüssigkeitsumspülte Anteile des Gehirns
• Pia Mater: direkt dem Gehirn aufliegende Haut

Das Flüssigkeitssystem des Gehirns, der Liquor (Blut ohne rote Blutkörperchen), liegt im Subarachnoidalraum (zwischen Arachnoidea und Pia Mater -> aussen) und in den Ventrikeln (-> innen). Er schützt das Gehirn vor mechanischen Schäden. 

Ventrikel sind Hohlräume im Gehirn und Rückenmark, die mit Liquor gefüllt sind. Dieses System zirkuliert und sorgt dafür, dass Schadstoffe aus dem Gehirn transportiert werden. Es bestehen 4 verbundene Ventrikel: 

• 1. und 2. Ventrikel: Seitenventrikel
• 3. Ventrikel: im Zwischenhirn (Thalamus)
• 4. Ventrikel: im Hirnstamm (Verbindung zu Rückenmarksflüssigkeit)

Das Gehirn benötigt Sauerstoff und Nährstoffe. Dieses werden über Arterien zum Gehirn transportiert (Arterien = vom Herzen weg). Die Hirnversorgung durch Arterien ist in einen vorderen und einen hinteren Teil des Gehirns unterteilt. Beide Arterienpaare vereinigen sch im ARterienkreis (tatsächlicher Bogen von Arterien im Gehirn -> Kreislauf von Willisi). Vom Willisi-Kreis gehen paarweise drei Arterien aus. DAs Blut kann so auch von hinten nach vorne und umgekehrt gelangen, falls ein Blutgefäss ausfallen sollte.

ES gibt insgesamt 12 Hirnnerven (und 31 Spinalnervenpaare). Die Hirnnerven treten ebenfalls paarig aus dem Gehirn aus. Sie leiten Informationen aus dem Bereich der Sensorik, Motorik und Sensitivität. Die 12 Hirnnerven verlassen den Hirnstamm von oben bis unten in Reihenfolge der Bezifferung:

1. Riechnerv
2. Sehnerv
3. Augenmotorik (Augenbrauen)
4. Augenmotorik (Augen innen)
5. Sensibilität (ganzes Gesicht)
6. Augenmotorik (Augen aussen)
7. Mimik (ganzes Gesicht)
8. Hören, Gleichgewicht
9. Zunge und Rachen
10. Vagusnerv -> Parasympathikus
11. Kopfdrehung und Schulterhebung (Hals/Schultern)
12. Zungenmotorik

Unterscheidung zwischen informationsgenerierenden und informationsübertragenden Systemen an der optischen Farbe:

• Graue Substanz: Kortex, Zellkörper = im Gehirn aussen, im Rückenmark innen, funktionelles Netzwerk, informationsgenerierend (Zellkörper)
• Weisse Substanz: Nervenfasern, Axone = im Gehirn innen, im Rückenmark aussen, strukturelles Netzwerk, informationsübertragend (Myelin)

• Hirnstamm: Medulla oblongata -> verlängertes Rückenmark
• Hirnstamm: Pons -> Brücke
• Hirnstamm: Mesencephalon -> Mittelhirn
• Cerebellum: Kleinhirn
• Diencephalon: Zwischenhirn
• Telencephalon: Grosshirn (Endhirn)

Der Hirnstamm hat Ähnlichkeiten mit einem kleinen Pinguin und die Grösse des Daumens. LInks und rechts besitzt der Hirnstamm Verbindungen zu den Kleinhirnhemisphären. Seine Afugabe ist es die Nervensyteme des Gehirns (Austritt der Hirnnerven aus dem Hirnstamm( und die Systeme ohne willkürliche Kontrolle zu koordinieren. 

Anatomische Gliederung:

• Verlängertes Rückenmark
• Die Pons
• Mittelhirn

• Absteigende Bahnen (efferent) ziehen im vorderen Hirnstamm zum Rückenmark.
• Kerngebiete: Im mittleren und hinterern Hirnstamm (Nervenzellkörper)
• Aufsteigende Bahnen (afferent) hinterer Bereich des Hirnstamms
• Die 12 Hirnnerven verlassen den Hirnstamm von oben bis unten in Reihenfolge der Bezifferung.

Unterer Abschnitt des Hirnstamms: 

Auf der Vorderseite befindet sich die Pyramidenkreuzung, die Verbindung zu den Vordersträngen des Rückenmarks. Ausserdem enthält sie die Olivenkerne (Koordination von Bewegungen und Kerngebiete des Vegetativums). Sie ist unter anderem auch der Ort von Reflexen. Aus der Medulla Oblongata treten die Hirnnerven 6-12 aus. Hirnblutungen und Tumore können einen Druck auf das verlängerte Rückenmark ausüben, der zu Kreislaufstörungen, Koma oder Tod führen kann.

Mittlerer Abschnitt des Hirnstamms:

Sie enthält Bahnverbindungen zum Gross- und Kleinhirn und in die Peripherie sowie Kerngebiete der Gehirnnerven 5-12. Ausserdem ist sie für das Gleichgewicht (Koordination) zuständig.

Oberer Abschnitt des Hirnstamms: 

Es wird von allen Bahnhen zwischen Vorderhirn und Rückenmark durchzogen. Wichtige Strukturen sind: 

• Tectum (Dach): Vierhügelplatte (zentrale Verarbeitung von optischen Reizen)
• Tegmentum (Decke): Substantia nigra (Eisenanteil macht es dunkel, produziert Dopamin), Nucleus ruber (Schaltkreis für Basalganglien), Formatio reticularis und Kerngruppen des 3. und 4. Hirnnervs.

Das Kleinhirn besteht aus zwei Hemisphären, die durch den Kleinhirnwurm miteinander verbunden sind. Die Rinde ist 3-schichtig und gefurcht. Im Kleinhirn liegen die 4 Kleinhirnkerne. Es besitzt viele Verbindungen zu anderen Gehirnregionen und dem Gleichgewichtsorgan. Andererseits ist es für das klassische Konditionieren  und das prozedurale Lernen (immer gleiche Handlungsabläufe) zuständig. 

Drei spezialisierte Bereiche: 

• Hemisphären (Aussenrinde): Planung und Koordination von Bewegungen, Ort von vielen Zellkernen
• Kleinhirnwurm (mittlerer Bereich):  Muskulatur und Körperhaltung
• Kleinhirnstiele (Verbindungen zur Pons): Körperhaltung, Augenbewegungen

Es ist für die Informationsverarbeitung auf hohem Niveau zuständig. Es besteht aus mehreren Ebenen: 

• Thalamus und Metathalamus
• Epithalamus mit Epiphyse (Zirbeldrüse)
• Subthalamus
• Hypothalamus mit Hypophyse

Er ist der Türsteher/Filter des Gehrins und der grösste Teil des Zwischenhirns. Der Thalamus ist eine paarig angelegte Ansammlung von Nervenzellkörpern (graue Substanz). Man nennt ihn auch das "Tor zum Bewusstsein". Er interragiert mit fast allen Bereichen des Gehirns (sensorisches Umschaltzentrum). 

• Spezifische Kerne (aussen): Stehen in direkter Vebrindung mit Teilen des Kortex und üben mit diesen spezifische Funktionen aus.
• Unspezifische Kerne (innen): Stehen mit Hirnstamm, Formatio reticularis und indirekt mit Kortex in Verbindung.

"Hypo" = darunter liegend

De Hypothalamus ist das oberste Steuerorgan des Unbewussten (vegetativen). Er steuert ausserdem die Hypophyse (Hirnanhangsdrüse), die ihrerseits viele Hormone ausschüttet.

"Epi" = auf

Sie sitzt ganz hinten unterhalb der Thalamuskerne und sie gibt es nur einmal im Gehirn (genau im Zentrum). Sie schüttet Melatonin aus und steuert somit Schlaf/Wachsein.

Das Grosshirn (= Telencephalon, Primärorgan, Endhirn) besteht aus zwei Hemisphären, die über den Balken (corpus callosum) miteinander verbunden sind. Das Grosshirn ist unterteilt in die Grosshirnrinde (Kotex, aussen, graue Substanz, Zellkörper) und das Grosshirnmark (innen, weisse Substanz, Axone). 

Zum Telencephalon gehören anatomisch:

• Alle Sulci (Sulcus): Furchen
• Alle Gyri (Gyrus): Windungen
• Die 4 Gehirnlappen
• Das limbische System
• Die Basalganglien
• Der Balken (Corpus callosum)
• Der Hippocampus

Der Kortex bildet die äussere Schicht der beiden Grosshirnhemisphären und besteht aus grauer Substanz (Zellkernen). Die Benennung der Grosshirnarealen entsteht folgendermassen: 

1. Begriff: Gyrus (Windung)
2. Begriff: In welchem Lappen liegt der Gyrus
3. Begriff: anatomische Verortung (superior, medius, interior, usw.)

Beispiel: gyrus temporalis superior

Der Kortex hat eine sogenannte Schichtenstruktur (Zellen derselben Grösse und Form treten zusammen in einer bestimmten Tiefe auf:

• Kopfhaut
• Knochenhaut
• Knochen
• Hirnhäute
• Neokortex (6-schichtiger Aufbau): 
  • Molekularschicht
  • Äussere Körnerschicht
  • Äussere Pyramidenschicht
  • Innere Körnerschicht
  • Innere Pyramidenschicht
  • Multiforme Schicht
• Allokortex (3-5-schichtiger Aufbau), behinhaltet ältere Anteile des Kortex (Riechhirn und Hippocampus)
• Weisse Substanz

Gleichzeitig stehen alle Schichten mit benachbarten Schichten in Verbindung. Für die kognitiven Fertigkeiten ist schlussendlich das Ausmass dieser Verschaltungen zwischen den einzelnen Schichten entscheidend.

Die Hirnrinde kann grob in 4 Lappen unterteilt werden: 

1. Frontallappen (Stirnlappen): Sulcus centralis (Zentralfurche) ist Übergang zum nächsten Lappen
2. Parietallappen (Schläfenlappen): Sulcus parieto occipitalis ist Übergang zum nächsten Lappen
3. Temporallappen (Scheitellappen)
4. Okzipitallappen (Hinterhauptslappen)

Das Gehirn arbeitet immer von hinten (Wahrnehmung) nach vorne (Umsetzung). Es gibt dabei zwei Pfade:

• Dorsales System (oben): Parietallappen zu Frontallappen -> motorische und exekutive Kontrollfunktionen (wo?)
• Ventrales System (unten): Temporallappen zu Frontallappen -> Objekterkennung und Mediation von emotionalen Antworten (was?)

1. Primäre Rindengebiete: empfangen Input direkt oder senden Befehle direkt
2. Sekundäre Rindengebiete: Assoziationsareale, interpretieren Infos aus primären Gebieten
3. Tertiäre Rindengebiete: Assoziationskortex, verarbeiten komplexe Informationen, verbindung von sensorischen und motorischen Bereichen. Alle Gebiete, die nicht primär oder sekundär sind (ca. 80% des Kortex).

• Motorische Rindengebiete (vom Gehirn zum Körper, efferent):
  • Primäre motorische Rindengebiete: motorische Impulse aus dem Gehirn zum Körper
  • Sekundäre motorische Rindengebiete: assoziative Areale -> Planung und Koordination von Bewegungen durch Integration von Informationen aus anderen Gebieten
  • Tertiäre motorischec Rindengebiete: Verbindung von sensorischer und motorischer Information
• Sensorische Rindengebiete (vom Körper zum Gehirn, afferent):
  • Pirmäre sensorische Rindengebiete: Anlaufstelle für die 5 unterschiedlichen Sinneswahrnehmungen
  • Sekundäre sensorische Rindengebiete: Interpretation von Sinneseindrücken
  • Tertiäre sensorische Rindengebiete: höchste Verarbeitungsstufe des Kortex, Entscheidungsfindung, Problemlösung, Planung

Jede Hemisphäre steuert die gegenüberliegende Körperseite.

Zuständig für die Motorik und Persönlichkeit:

• Primärer motorischer Kortex: somatotopische Gliederung (Humunculus = kleiner Mensch)
• Sekundärer motorischer Kortex: Prämotorisches und supplementär motorisches Feld -> Planung von Bewegungen
• Brocasches Sprachzentrum: Generierung von Sprache
• Tertiärer motorischer Kortex: Präfrontaler Kortex -> Arbeitsgedächtnis, Planung, Motivation, Persönlichkeit

Zusätndig für das Fühlen: 

• Primärer somatosensibler Kortex: Sinneseindrücke gelangen interpretationsfrei an diesen Ort, somatotopischer Aufbau
• Sekundärer somatosensibler Kortex: Interpretation der Informationen aus den Sinneszellen
• Hinterer Parietallappen: Raumwahrnehmung, Orientierung und Bewegung im Raum (tertiäres Rindengebiet; fasst die verschiedenen Wahrnehmungen zusammen).
•  

Zuständig für das Sehen: 

• Primäre Sehrinde: Interpretationsfreie Bewusstwerdung der visuellen Impulse der kontralateralen Gesichtsfeldhälfte beider Augen
• Sekundäre Sehrinde: Interpretation der ankommenden visuellen Impulse im Sinne eines erkennenden Zuordnens

Multimodal: Zuständig für riechen, hören, verstehen, visuelles Erkennen von Gegenständen, Anatomie der Sprache und Gedächtnis

• Primäre Hörrinde: Heschl-Querwindungen -> interpretationsfreie Bewusstwerdung auditorischer Impulse
• Sekundäre Hörrinde: Interpretation der ankommenden Impulse
• Hippocampus: Gedächtnis