Biologische Psychologie 1

Das Dale's Prinzip beschreibt die Annahme, dass jedes Neuron sich nur einer bestimmten Neurotransmitterart bedient. Deshalb wurden die Neuronen in Gruppen klassifiziert und heißen cholinergisch, GABAergisch, glutamatergisch etc.

-> Jedoch weiß man heute, dass es durchaus viele Neuronen mit mehreren Neurotransmittern gibt. Wenn zwei oder mehr Transmitter von einem Nerventerminal freigesetzt werden nennt man diese co-transmitter.(zB. GABA und Glycin)

1. Dopamin
2. Norepinephrin
3. Adrenalin (Epinephrin)

Catecholaminergische Neuronen befinden sich in Bereichen des Nervensytems, die an der Regulation von Bewegungen, Stimmung, Aufmerksamkeit und viszeralen Funktionen beteiligt sind.

Die Basisstruktur: Ein einzelnes Polypeptid, das 7 membranspannende Alpha Helixe enthält.
Zwei Schlaufen bilden die Bindungsstelle für Neurotransmitter auf der extrazellulären Seite und zwei Schlaufen binden auf der intrazellulären Seite an ein G-Protein.

1. Jedes G-Protein hat 3 Untergruppe: Alpha, Beta und Gamma. An die Alpha-Untergruppe ist im Ruhezustand ein Guanosin-Diphosphat-Molekül (GDP) gebunden.
2. Wenn das G-Protein, welches sich vorerst frei in der Membran bewegt, an einen G-Proteingekoppelten Rezeptor andockt und ein Rezeptormolekül dazukommt, wird das GDP-Molekül abgeworfen und durch ein GTP-Molekül ersetzt
3. Das nun aktivierte G-Protein "zerfällt" in zwei Teile: die Alphasubgruppe mit dem GTP-Molekül und die Beta- und Gammasubgruppe. Beide können nun Effektorproteine stimulieren.
4. Die Alphasubgruppe ist selbst ein Enzym, das GTP zu GDP umwandelt und so seine Aktivität selbst stoppt.
5. Beide Subgruppem kommen wieder zusammen, sodass der Zyklus erneut beginnen kann.

1. Shortcut Pathways: Das schnellste System, in dem die Beta-und Gammasubsysteme des G-Proteins die Membran entlangschießen und so Ionenkanäle in der Nähe aktivieren.
2. Second Messenger Kaskaden: Eine Kette von chemischen Reaktionen, in denen Second Messenger eine Rolle spielen. Am Ende der Kaskade werden meist Enzyme aktiviert, die neuronale Funktionen verändern.

anterior (rostral): vorne (zur Nase gerichtet)
posterior (caudal): nach hinten gerichtet (Hinterkopf)
dorsal: nach oben gerichtet
ventral: nach unten gerichtet

medial: in der Nähe der Mitte de Nervensystems (Mittellinie)
lateral: von der Mittellinie entfernt

Sektionsbegriffe:
Midsagittal: Die Trennung des Hirns von oben nach unten in die zwei Gehirnhälften
Horizontal: Die Trennung des Hirns in zwei gleichgroße Teile in einer horizontalen Linie
Coronal:Die Trennung von vorne nach hinten durch einen vertikalen Schnitt

1. Das Somatische PNS: Die Spinalnerven, die sich in der Haut, den Gelenken und den Muskeln befinden
2. Das autonome Nervensytem (Viscerales System): Die Spinalnerven, die sich in den Organen, den Blutgefäßen und Lymphdrüsen befinden.

afferent ("Carry to"): Die somatischen/visceralen sensorischen Axone, die Informationen ins ZNS bringen
efferent ("Carry from"): Die somatischen/visceralen Axone, die Informationen weg vom ZNS bringen

1. Die Dura Mater (harte Mutter): eine lederartige Haut, die das Gehirn am äußersten Rand vom Schädel trennt
2. die arachnoide Membran: Eine Membran vom Aussehen eines Spinnennetzes  unter der Dura Mater
3. Die Pia Mater (sanfte Mutter): eine dünne Membran, die von vielen Blutgefäßen durchzogen ist, die sie mit dem Gehirn verbinden. Zwischen der Pia Mater und der arachnoiden Membran befindet sich ein Raum, der mit cerebrospinaler Flüssigkeit (CSF) gefüllt ist.

1. Endoderm = Vorstufe der Organe
2. mesoderm = Vorstufe der Knochen und Muskeln
3. Ectoderm = Vorstufe des ZNS, formt die neuronale Platte, die sich nach und nach aufrollt und komplexer wird

1. Das "Forebrain" / Prosencephalon: Bestehend aus
- dem Telencephalon, das sind die zwei cerebralen Hemisphären
- Dem Diencephalon / "Zwischenhirn"
- und zwei optischen Vesikeln, aus denen später die optischen Nerven entstehen, die die Retina mit dem Gehirnstamm verbinden.

2. Das "Midbrain" entwickelt sich relativ langsam. Es besteht aus
- dem Tectum, einer oben liegenden Struktur
- dem Tegmentum, das am Boden des Midbrains liegt
- und dem Cerebral Aqueduct: ein mit Spinalflüssigkeit gefüllter Bereich in der Mitte.
-> Wird der rechte Bereich des Midbrains beschädigt, verliert man die Kontrolle über die linke Seite des Körper!

3. Das "Hindbrain" besteht aus drei Strukturen
- dem Cerebellum oder Kleinhirn, das sich aus den Rhombic lips formt
- den Pons (Brücke), die eine Verbindung zwischen dem cerebralen Cortex und dem Kleinhirn darstellen
- und der Medulla Oblongata (simply Medulla), mit den Medulla Pyramiden an deren Ende.
Außerdem gibt es auch hier einen mit CSF gefüllten Bereich, den "vierten Ventrikel", der mit dem cerebral aqueduct des Midhirns verbunden ist.

Im Inneren der Wirbelsäule befindet sich der Spinalkanal, der mit CSF gefüllt ist. Coronal aufgeschnitten, sieht die graue Materie aus wie ein Schmetterling. Der obere Teil heißt Dorsales Horn, das sensorischen Input von den dorsalen Wurzelfasern erhält und der untere Teil heißt  ventrales Horn Dieses proiziert Axone in die ventralen Wurzeln, die Muskeln aktivieren. Dazwischen befindet sich die intermediate Zone mit dem Spinalkanal.

von rostral nach caudal

Bereich I
1. Das "Forebrain", bestehend aus dem Telencephalon und dem Diencephalon (Thalamus)
2. Das basale Telencephalon, das aus zwei Hhemisphären besteht, der Cortex und der Bulbus olfactorius (olfactory bulb) => Telencephalon
und dem Thalamus und Hypothalamus => Diencephalon
3. Das laterale Ventrikel

Bereich II
1. Das Mesencephalon (Midbrain)
2. Das Tectrum und das Tegmentum
3. Das dritte Ventrikel

Bereich III
1. Das Rhombencephalon (Hindbrain)
2. Das Cerebellum und die Pons (Brücke)
3. das cerebrale Aqueduct

Bereich IV
1.-3. Der spinale Kanal / Das Rückenmark

Die Furchen heißen sulci (Singular: Sulcus), und die
Beulen heißen Gyri (Singular: Gyrus).

Sie entstehen während der Gehirnentwicklung, da sich die große Oberfläche des cerebralen Cortex sich zusammenstauchen- und falten muss, um in den Schädel zu passen.

Den Neocortex. Wenn von der Evolution des cerebralen Cortex die Rede ist, wird allgemein der Neocortex gemeint, in welchem das Sehen, Hören, somatische Informationen und gewollte Bewegungen verarbeitet werden.

Geschmack = Gustation
Geruch = Olfaktion

1) Geschmacksstimuli können direkt durch Ionenkanäle passieren (Salzig und sauer)
2) Sie können an Ionenkanäle anbinden und diese blockieren (sauer)
3) Sie können an G-Protein gekoppelte Rezeptoren in der Membran andocken und somit Second Messenger aktivieren, die wiederum Ionenkanäle öffnen (Bitter, süß und umami)

- Cranialnerv VII: Der Gesichtsnerv. Über ihn werden zwei Drittel aller Geschmacksinformationen der Zunge geschickt
- Cranialnerv IX: Der Glossopharyngeale Nerv. Das restliche Drittel der Geschmacksinformationen der Zunge laufen über ihn
- Cranialnerv V: Der Vagusnerv. Über ihn werden Geschmacksinformationen aus dem Rachen und dem Zäpchen (Epiglottis) gesendet.
 

1. Olfaktorische Rezeptorzellen: Die Stellen der Transduktion. Diese Rezeptoren haben eigene Axone, die direkt ins zentrale Nervensystem eindringen.
2. Supportzellen: Haben eine ähnliche Funktion wie Glia. Sie helfen unter anderem, den Nasenschleim (Mucus) herzustellen.
3. Basalzellen sind die Quelle für neue Rezeptorzellen. Diese regenerieren sich alle 4-8 Wochen. Sie sind eine der wenigen Neuronen, die die Fähigkeit zur Regeneration haben.

1. Odorante ->
2. Binden an Membran-Odorant-Rezeptorproteine ->
3. Stimulieren G-Protein (G _olf) ->
4. Aktivieren Adenyncyclase ->
5. Formen cAMP ->
6. Binden cAMP an einen zyklischen Nucleotid-gesteuerten Ionenkanal ->
7. Öffnen Cation-Kanäle und erlauben so den Einfluss von Na+ und Ca2+ ->
8. Öffnen Ca2+-aktivierte Cl^--Kanäle ->
9. Lassen Strom fließen und die Membran depolarisieren (Rezeptorpotenzial)

Kammerwasser: eine wässrige Flüssigkeit zwischen der Cornea und der Linse.
Glaskörper: der Hohlraum hinder der Linse, welcher mit einer Geleeartigen Flüssigkeit gefüllt ist und den Augapfel sphärisch hält.

1. Photorezeptoren reagieren auf Licht und beeinflussen das Membranpotenzial der
2, Bipolaren Zellen, mit denen sie verbunden sind.
3. Ganglionzellen feuern Aktionspotenziale als Reaktion auf Licht. Die Impulse werden entlang des optischen Nervs ins Gehirn geleitet.
4. Horizontale Zellen erhalten Input von den Photorezeptoren und beeinflussen umliegende bipolare Zellen und andere Photorezeptoren.
5. Amacrine Zellen verbinden bipolare Zellen und Ganglionzellen und geben Input an diese weiter.

ACHTUNG: Das System beginnt hinten bei den Photorezeptoren, wo Licht wahrgenommen wird, obwohl die Ganglionzellen am äußersten Rand der Retina angesiedelt sind. Licht muss also durch alle Schichten gehen, bevor der Prozess rückwärts beginnt.

Stäbchen-(Rod)-Photorezeptoren: Sie enthalten mehr "Scheiben" und machen Sehen bei wenig Licht

Zapfen-(Cone)-Photorezeptoren: Sie enthalten weniger Scheiben und ermöglichen das Sehen bei Tageslicht.

Der Second messenger heißt cGMP (cyclic guanosine monophosphat) und das Fließen von positivem Na+ durch die Membran wird "dunkler Strom" genannt. Da durch cGMP die Natriumkanäle im Dunkeln dauerhaft geöffnet bleiben, löst bereits viel niedrigerer Lichtinput eine Reaktion der Photopigmente aus.

1. Licht aktiviert (bleacht) Rhodopsin, ein Pigment innerhalb der Stäbchen, das aus dem Protein Opsin und einem kleinen Molekül namens Retinal besteht.
2. Transducin, ein G-Protein, wird stimuliert
3. PDE (Phosphodiesterase), das Effektorenzym, wird aktiviert
4. Die PDE-Aktivität senkt das cGMP-Level
5. Na+-Kanäle schließen sich und die Zellmembran hyperpolarisiert.

Im Dunkeln werden Photorezeptoren depolarisiert und das Membranpotenzial wird gesenkt.

Im Hellen werden die Photorezeptoren hingegen hyperpolarisiert und werden damit weniger reaktiv auf Lichtreize.

Das rezeptive Feld ist der Bereich der Retina, der bei Lichteinstrahlung Aktionspotenziale generiert. Generell kann man in sensorischen Systemen die Bereiche als rezeptive Felder bezeichnen, die als Reaktion auf Stimulation feuern.

Ganglionzellen feuern Aktionspotenziale, während bipolare Zellen (genau wie die meisten anderen im visuellen System) das Membranpotenzial verändern.

Es sind ca. 90% P-Typ Ganglionzellen und ca. 5% M-Typ Ganglionzellen, die restlichen 5% sind andere Zelltypen die bisher wenig bekannt sind.

M-Typ: Mehr als doppelt so groß, leiten Aktionspotenziale bei Input schneller an den optischen Nerv weiter.

P-Typ: wesentlich kleiner und öfter vertreten, reagiert mit nachhaltiger Entladung auf Input.

Es geht um Color-Opponency (Farbengegensspieler), innerhalb der P-Typ Ganglionzellen und den restlichen 5% der wenig erforschten Ganglionzellen - nicht in den M-Typ Ganglionzellen!
R+G- steht für Zellen mit einem roten ON Zentrum und einem grünen OFF Umfeld.
B+Y- steht für Zellen mit einem blauen ON Zentrum und einem gelben OFF Umfeld. Diese Komplementärfarben können die Intensität der Reaktion der P-Typ Ganglionzellen dämpfen, wenn z.B. grünes Licht ein rotes Zentrum umgibt.

1. Der LGN (laterale geniculate nucleus), oder Corpus Geniculatum laterale, im Thalamus
2. Der primäre visuelle Cortex oder Area 17 oder V1.
(auch Striatum Cortex genannt)

- Retinofugale Projektion
-> -fugal = fliehen, weg von etwas

1. Optische Nerven / Sehnerven -> gehen von beiden Augen ab und leiten Aktionspotenziale der Ganglionzellen weiter
2. Chiasma (Optic chiasm) -> Beschreibung der Zusammenführung beider Sehnerven. Hier kreuzen die Axone sich.
3. Sehbahn (optic tract)-> Die Fortführungen des Chiasmas, in denen jeweils die Axone der linken und rechten Sehnerven sich kreuzen und auf der anderen Seite weiterverlaufen. (Decussation =Nervenbahnkreuzung)
4. LGN (Corpus Geniculatum laterale) -> teilt sich auf in den linken und rechten LGN, wo Informationen der rechten temporalen und der linken nasalen Retina im rechten LGN verarbeitet werden und Informationen der rechten nasalen und der linken temporalen Retina im linken LGN. (6 seperate Schichten pro Seite)
5. Sehstrahlung (optic radiation) -> Die Projektion vom LGN hin zum visuellen Cortex
6. Primärer visueller Cortex (Area 17, V1) -> Hier kommen alle visuellen Informationen zusammen

Retinotopsie: Eine Art der Organisation, bei der benachbarte Zellen in der Retina Informationen an ebenfalls benachbarte Zellen im LGN und im V1 projizieren. Dieser Vorgang wird auch mapping genannt.Dabei sind jedoch die Informationen der Fovea überrepräsentiert, da dort sehr viel mehr Ganglionzellen Informationen weiterleiten als an den peripheren Seiten der Retina.