Biologische Psychologie 1

visuell:
Photorezeptoren im Auge ->
Andere retinale Neuronen ->
LGN ->
Visueller Cortex

auditorisch:
auditorische Rezeptoren in der Cochlea ->
ventraler Cochlear-Nukleus ->
"Superior Olive" (superiorer olivarischer Nukleus) ->
Inferior colliculus ->
MGN (medial geniculate nucleus) ->'
Primärer auditorischer Cortex (A1) im Temporallappen

Die drei Kammern: (von oben nach unten)
Scala vestibuli
Scala media
Scala tympani

Die obere und mittlere Kammer werden durch die Reissner-Membran getrennt ->
Die mittlere und untere Kammer trennt die Basilarmembran.
Auf der Basilarmembran sitzt das Corti-Organ, das auditorische Rezeptorneuronen enthält und direkt darüber befindet sich die Tektorialmembran.

Die Flüssigkeiten in der Scala vestibuli und scala tympani heißen Perilymph, die in der Scala Media heißt Endolymph.

Im Corti-Organ befinden sich auditorische Rezeptoren, die sogenannten Haarzellen (keine Neuronen!). Jede dieser Zellen besitzt 10-300 Stereocilia, die durch Bewegung der Innenohrflüssigkeit gekrümmt werden. Die Stereocilia sind zwischen der Basilarmembran und einer dünnen Schicht namens Retikularmembran aufgespannt. Haarzellen formen Synapsen mit Neuronen in der Spiralganglion und Axone der Spiralganglion laufen in den auditorischen Nerv über, welcher Informationen zum Cranialnerv VIII (Auditorisch-vestibulären Nerv) übermitteln.

Die charakteristische Frequenz: Die spezielle Frequenz, bei welcher ein Neuron am stärksten feuert. Jedes Neuron im auditorischen Nerv ist besonders empfänglich für eine solche ganz bestimmte Frequenz.

Volley-Prinzip: Beschreibt das Phänomen, dass Neuronen, welche am Hören beteiligt sind, "phase locked" sind - also zuverlässig während einer bestimmten Phase der Schallwelle feuern. Dies ist bis ca. 5kH möglich, darüber feuern Neuronen an zufälligen Stellen der Schallwelle.

-> Es werden zwei Prozesse vom Gehirn eingesetzt, um die Quelle von Schall zu lokalisieren.

1. die interaurale Zeitverzögerung: im Bereich von 20-2000 Hz wird die Differenz genutzt, mit der Schall in den Ohren eintrifft. -> Wo der Schall schneller ankommt, ist die Seite der Schallquelle

2, die interaurale Intensitätsdifferenz: Der Schallschatten wird genutzt, um die Schallquelle auf der Seite zu orten, auf der dieser mit höherer Intensität eintrifft, also ohne durch den Kopf behindert zu werden.

Das vestibuläre Labyrinth besteht aus zwei unterschiedlichen Strukturen:
1. Die Otholitenorgane: erkennen die Schwerkraft und Auf/Abbewegungen des Kopfes. Sie bestehen aus dem Uttriculus und dem Sacculus. Jedes der beiden Organe enthält eine Makula (kein Zusammenhang zur Retina!), die im Uttriculus horizontal orientiert ist und im Sacculus vertikal. Die Otholitenorgane enthalten außerdem kleine Kalziumcarbonat-Kristalle (Otoconia).
2. Die semizirkulären Kanäle:erkennt Kopfrotationen.Jeder der drei Kanäle besitzt eine Ausbuchtung nach oben (Ampulla), in die sich die gelartige Cupula aus einem vestibulären Axon erstreckt. Der Kanal ist ansonsten mit Endolymph gefüllt. Bei Bewegungen wird die Cupula in die entgegengesetzte Richtung gedrückt und exhibitiert- bzw. inhibitiert die Ausschüttung von Neurotransmittern aus den Haarzellen.

Jede Haarzelle des vestibulären Labyrinths bildet eine Synapse mit dem Ende eines sensorischen Axon des vestibulären Nervs, einer Abzweigung des Cranialnervs VIII.

Dieser Reflex sorgt dafür, dass die Augen trotz starker Bewegung der Umgebung auf einem Objekt fixiert bleiben können. Dafür führen die 6 extraokulären Muskeln im Auge automatisch eine Gegenbewegung der Augen durch, sobald der Körper sich bewegt.

Die Haut besteht aus 2 Typen: haarig und unbehaart.
Desweiteren gibt es die Epidermis, die äußere Schicht, und die Dermis, die unter dieser äußeren Schicht liegt.
Die Hauptart an Rezeptoren in der Haut heißt Mechanorezeptor.

Weitere somatisch-sensorische Rezeptoren sind:
- Vater Pacini-Körperchen (Pacinian Corpuscle) in den Händen
- Ruffinis Endungen
- Meißner-Körperchen
- Merkel's Disks in der Epidermis
 

Generell: Axone, die in der Haut liegen, werden mit A-Alpha, A-Beta, A-Delta und C bezeichnet und Axone, die in Muskeln sitzen, werden mit I, II, III und IV bezeichnet!

1. A-Alpha /Gruppe I: Myelinisierte, sehr dicke Axone. 80-120 m pro Sekunde. Zu finden in den Proprirezeptoren der Skelettmuskeln (Rezeptoren zur Eigenwahrnehmung)

2. A-Beta / Gruppe II: Myelinisierte, mitteldicke Axone. 35-75 m pro Sekunde. Zu finden in den Mechanorezeptoren der Haut.

3. A-Delta / Gruppe III: Myelinisierte, eher dünne Axone. 5-30 m pro Sekunde. Sie übertragen Schmerz- und Temperaturinformationen.

4. C / Gruppe IV: Nicht myelinisiert, dünne Axone. 0.5-1 m pro Sekunde. Sie sind für die Übertragung von Temperatur, Schmerzen aber auch lustvollem Empfinden verantwortlich.

Die Abschnitte heißen (von oben nach unten):
1. Zervikal (C) 1-8
2. Thorakal (T) 1-12
3. Lumbar (L) 1-5
4. Sakral (S) 1-5

Insgesamt gibt es 30 Spinalsegmente.

Der Pfad heißt "Lemniskales System" (dorsal column-medial lemniscal pathway).

Die Enden der sensorischen Axone (A-Alpha, A-Beta, A-Delta, C) erreichen den ipsilateralen (=auf der selben Seite liegenden) Hinterstrang (dorsal column) des Rückenmarks, der sich direkt über dem Hinterhorn (dorsal horn) befindet.Die Hinterstränge übermitteln taktile Informationen und enden an der Verknüpfungsstelle von Rückenmark und Medulla in den Hinterstrang-Nuklei (dorsal column nuclei).
Von hier aus werden die Informationen jeweils über einen Trakt aus White Matter namens mediale Schleife (medial lemniscus) bis zum ventral-posterioren Nukleus (VP) im Thalamus gesendet.
Neuronen des Thalamus schicken die Infos dann zum primären sensorischen Cortex (S1)

Nozizeptoren erkennen somatische Sensationen -> Schmerz. Sie sind unmyelinierte Nervenenden, die dem Körper signalisieren, wenn Gewebe zerstört wird.

Der spinothalamale Pfad übermittelt Schmerzreize von den Nozizeptoren über den lateralen spinothalamalen Trakt direkt zum Thalamus, ohne eine Synapse an Zwischenstationen zu bilden und ist somit extrem schnell.
Das lemniskale System (=Berührungsinformationen) hingegen bildet Synapsen an mehreren Stellen (Hinterstränge, Hinterstrang-Nuclei (...).)

Die beiden Knochen des Ober- und Unterarms verbinden 2 Muskelgruppen: Der Extensor und (in diesem Fall) zwei Flexoren (Beugemuskeln). Kontraktiert der Extensor, so wird der Arm gestreckt, kontraktieren die Flexoren, so wird er gebeugt.

Axialmuskeln: Die Muskeln, die den Rumpf bewegen
proximale (Gürtel-) Muskulatur: zuständig für die Bewegung der Schultern, der Ellenbogen, des Beckens und der Knie.
distale Muskeln: bewegen die Hände, Füße und Finger bzw. Zehen.

Die Alpha Motoneuronen lösen direkt Muskelkontraktionen aus. Ein Alpha Motoneuron und alle Muskelfasern mit denen es verbunden ist, wird als Motoreinheit bezeichnet.
Die Gesamtheit an Motoneuronen, welche in einem Muskel zu finden sind, wird als Motoneuronen-Pool bezeichnet.

Alpha Motoneuronen erhalten Input von
1) Sensorischer Input von Muskelkspindeln
2) Input von oberen Motoneuronen im Motorcortex und Hirnstamm -> Kontrolle und Initialisierung von Bewegungen
3) Input von Interneuronen im Rückenmark

Muskelfasern können zwischen 1mm und 500mm lang werden.
Sie werden von einer Zellmembran namens Sarcolemma umgeben. Im Innern befinden sich zylinderartige Strukturen, die Myofibrillen und Mitochondrien. Die Myofibrillen werden von sarcoplasmatischen Reticulen umgeben (SR), die Ca2+ enthalten, das bei Kontraktionen ausgeschüttet wird. Aktionspotenziale können die SR über ein Tunnelnetzwerk an T-Tubuli erreichen.

In den Myofibrillen gibt es dicke Filamente im Innern und dünne Filamente außen. Das Hauptprotein der dicken Filamente, das Myosin, bindet durch das Einströmen von Ca2+ an das Hauptprotein der dünnen Filamente, das Actin.

Reziprokale Inhibition meint den Vorgang der automatischen Entspannung des antagonistischen Muskels, also des Extensors, wenn ein agonistischer Muskel angespannt wird.
Dieser Vorgang ist wichtig, weil ansonsten die Muskelgruppen sich ständig gegenseitig behindern würden, da sie gegeneinander arbeiten müssten.

1. Die Membran wird durch den Einfluss von Glutamat depolarisiert
2. Na+ und Ca2+ fließen durch den NMDA-Rezeptor in die Zelle
3. Ca2+ aktiviert Kalziumkanäle
4. K+ fließt aus der Zelle
5. Die Membran wird durch das Ausfließen von Kalziumionen hyperpolarisiert
6. Ca2+ hört auf, in die Zelle zu fließen
7. Die Kalziumkanäle schließen sich
8. Die Membran wird depolarisiert und der Prozess beginnt erneut.

1.  Level: Hoch
Funktion: Strategie
Strukturen: Assoziationsareala des Neocortex und Basalganglien

2. Level: Mittel
Funktion: Taktik
Strukturen: Motorischer Cortex, Kleinhirn

3. Level: Niedrig
Funktion: Exekution
Strukturen; Hirnstamm und Rückenmark

Die lateralen Pfade übermitteln freiwillige Bewegungsreize an die distalen Muskeln und werden direkt vom Cortex kontrolliert.
Es gibt es unterschiedliche Trakte:

1) Der kortikospinale Trakt  (auch pyramidaler Trakt)= Er beginnt im motorischen Cortex, also den Arealen 4 und 6 des Frontallappens und ist der längste Trakt im ZNS. Er verläuft über die "internale Kapsel" durch die Basis der Crus Cerebri (eine Anhäufung von Axonen) im Mittehirn und kreuzt sich kurz hinter der Medulla, an der Schnittstelle von Medulla und Rückenmark. Das bedeutet, dass  ab hier die rechte Seite des motorischen Cortex über die linke Körperhälfte verfügt und andersherum. Die Axone enden schließlich in der dorsolateralen Region der ventralen Hörner, wo Motoneuronen und Interneuronen ankommen.

2) Der Rubrospinale Trakt: Er beginnt im rechten roten Nukleus im Mittelhirn und verläuft über die Medulla bis zum lateralen Seitenstrang des Rückenmark, wo er parallel zum kortikospinalen Trakt endet. Durch die Evolution ist die Funktion des rubrospinalen Traktes beim Menschen verringert, und die meisten Funktionen wurden vom kortikospinalen Trakt übernommen.

Die ventromedialen Pfade übermitteln Haltungs- und Fortbewegunsreize und werden vom Hirnstamm kontrolliert. Es gibt 4 verschiedene Traktarten:

1) Die vestibospinalen Trakte = haben die Aufgabe, den Kopf auf den Schultern auszubalancieren und ihn zu neuen sensorischen Reizen hinzubewegen. Sie entspringen in den vestibulären Nuklei der Medulla, die sensorischen Input vom vestibulären Labyrinth des Innenohrs erhalten. Sie verlaufen weiter bis ins Rückenmark, wo sie mit Nacken- und Rückenmuskeln verbunden sind.

2) Die tektospinalen Trakte = sie haben dieselbe Aufgabe wie die vestibulospinalen Trakte, nur dass diese im Colliculus Superior im Mittelhirn beginnen (welcher direkten Input von der Retina und vom visuellen Cortex erhält!). Hier wird eine visuelle Landkarte der äußeren Welt erstellt, und wichtige neue Stimuli werden direkt durch Kopf- und Augenbewegungen fixiert, nachdem die Axone weiter in spezifische Regionen des Rückenmarks laufen, wo sie mit Motoneuronen der Nacken- und Rückenmuskulatur in Verbindung treten.

3) Die pontinen reticulospinalen Trakte( = zuständig für Kontrolle des Rumpfes und der Antigravitationsmuskeln der Glieder). -> medial

4) Die "medullary" reticulospinalen Trakte (= haben die gegenteilige Aufgabe, die Reflexkontrolle der Antigravitationsmuskeln aufzuheben.) -> lateral

Zusammen werden die pontinen und medullary reticulospinalen Trakte als retikulare Formation bezeichnet. .

Die Basalganglien liegen tief im Telencephalon. Eine ihrer vielen (wenig erforschten) Funktionen ist die Auwahl und Initiierung von bewusster Bewegung. Sie besteht aus dem Putamen und dem Nucleus Caudatus (zusammen Striatum genannt), dem Pallidum, welches aus einem internalen Segment (GPi) und einem externalen Segment (GTe) besteht.
Die motorische Schleife ist ein Pfad, der Informationen von einem beliebigen Ort des cerebralen Cortex zum motorischen Cortex (Areale 6 und 4) übermittelt.Der letzte Zwischenschritt dieser Schleife ist der ventrale laterale Nucleus (VLo).

Cortex (beliebiger Ort) -> Striatum -> GPi -> VLo -> (motorischer) Cortex

Das Kleinhirn macht nur etwa 10% der Hirnmasse aus, besitzt aber sehr viele Neuronen, von denen die meisten sehr kleine exzitatorische Körnerzellen sind. Die dorsale Oberfläche des Kleinhirns ist übersät von kleinen Strängen namens Folia. Im Innern sind Neuronen in der White Matter eingebettet, die den tiefen cerebralen Nukleus bildet. Die Mitte (das Vermis) trennt kaum merkbar die beiden Hälften des Kleinhirns in die zwei lateralen cerepbralen Hemisphären. Diese sind sehr wichtig für die Bewegung der Gliedmaßen.

1. Parese: Schäden an den Alpha-Motoneuronen oder den motorischen Axonen verursacht Schwäche (Parese)
2. Paralyse: Das komplette Ausschalten eines motorischen Nervs verursacht Bewegungsverluste des betroffenen Muskels und Araflexia (=das Fehlen von Spinalreflexen)
3. Spastizität: Ohne Verbindung zum Hirn werden die Funktionen des Rückenmarks eingestellt. Erholt sich die Verbindung jedoch, kann es zu dramatisch erhöhtem Muskeltonus (Hypertonie) kommen und zu übermäßigen Spinalreflexen (Hyperreflexie),
4. Babinski Signal: Normal -> Streichen der Fußsohle lässt den großen Zeh sich nach unten beugen. Bei Motortraktschäden beugt sich der Zeh jedoch nach oben!

1. Noradrenalin bindet an den Beta-Rezeptor
2. Dieser aktiviert ein G-Protein
3. Das G-Protein aktiviert ein Effektorprotein, nämlich ein Enzym namens Adenylyl Cyclase, das ATP freisetzt und in cAMP umwandelt
4. cAMP aktiviert ein Enzym, das als  Protein-Kinase bekannt ist
5. Protein-Kinase veranlasst durch Phosphorylierung  Kaliumkanäle, sich zu schließen und moduliert somit die Effektivität von IPSP's, indem die Zelle exzitatorischer wird