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@ -11,7 +11,6 @@ Neurowissenschaft / die Neurowissenschaften
- Biopsychologie: untersucht biologische Basis psychologischer Prozesse
(Das ist eine der möglichen Einteilungen!)
## Beziehung zu anderen Lehrveranstaltungen
- Anatomie & Physiologie
- Allgemeine biologische Grundlagen
@ -43,20 +42,10 @@ Zentrales Nervensystem (Gehirn und Rückenmark)
- $\leftrightarrow$ Autonomes Nervensystem (Afferenzen, symp. u. parasymp. Efferenzen)
- $\leftrightarrow$ Andere Organsysteme
## Zentrales Nervensystem
- ![](Assets/Neurowissenschaften-Nervensystem-mensch.png)
- ![](Assets/Neurowissenschaften-Nervensystem-frosch.png)
- ![](Assets/Neurowissenschaften-Nervensystem-insekt.png)
## Sensomotorisches Nervensystem
- Efferenzen - vom ZNS zu Muskeln und Drüsen
- Afferenzen - von Sinnesrezeptoren zum ZNS
## Autonomes Nervensystem
(auch vegetativ oder viszeral)
![](Assets/Neurowissenschaften-autonomes-nervensystem.png)
## Zellen
Neuronen (Nervenzellen)
- Azevedo et al. J. Comp. Neurol. 2009
@ -74,9 +63,6 @@ Glia (im Hirn Anzahl etwa gleich der Anzahl der Neuronen)
- Bildung von Markscheiden (Isolation der Axone)
## Gewebe
Zentralnervensystem
- ![](Assets/Neurowissenschaften-Gewebe.png)
Peripheres Nervensystem
- Ganglien, Plexus (Neuron. Zellkörper + Glia)
- Nerven (Nervenfasern + Glia)
@ -85,7 +71,6 @@ Peripheres Nervensystem
## Zellen
- $75...100*10^{12}$ im Körper: Protoplasma, umgeben von Zellmembran
- Zusammenschluss zu Geweben und Organen
- ![Birbaumer/Schmidt, Biologische Psychologie, Seite 12- 22](Assets/Neurowissenschaften-Zellorganellen.png)
1. Nucleolus
2. Zellkern
@ -111,10 +96,8 @@ Peripheres Nervensystem
## Zellen im Nervensystem
- Nervengewebe
- ![](Assets/Neurowissenschaften-nervensystem-nervengewebe.png)
- besteht aus Neuronen und Glia
- Neuronen
- ![](Assets/Neurowissenschaften-nervensystem-neuronen.png)
- erregbare Zellen
- verbunden durch Nervenfasern
- Kommunikation über Synapsen
@ -123,7 +106,6 @@ Peripheres Nervensystem
- Cortex: $16*10^9$
- Azevedo et al. J. Comp. Neurol. 2009; abweichend in Birbaumer/Schmidt
- Glia
- ![](Assets/Neurowissenschaften-nervensystem-glia.png)
- Stützung/Ernährung/Homöostase
- Bildung von Myelinscheiden
- Beiträge zur Informationsverarbeitung
@ -132,8 +114,6 @@ Peripheres Nervensystem
## Neuronen
### grundsätzlicher Aufbau
![](Assets/Neurowissenschaften-Neuron-aufbau.png)
- Synapsen: Kontaktstellen zwischen Neuronen und anderen Neuronen oder Muskel/Drüsenzellen
- Zellmembran: Semipermeable Membran um das Neuron (Lipid-Doppelschicht - guter elektrischer Isolator)
- Axonshügel: Kegelförmiger Übergang zwischen Zellkörper und Axon
@ -143,9 +123,7 @@ Peripheres Nervensystem
- Ranviersche Schnürringe: Einschnürungen zwischen myelinisierten Abschnitten des Axons.Synapsen: Kontaktstellen zwischen Neuronen und anderen Neuronen oder Muskel/Drüsenzellen
### morphologische Vielfalt
![](Assets/Neurowissenschaften-neuronen-morphologische-vielfalt.png)
- Soma: $\O 5-100 \mu m$
- Soma: $\oslash 5-100 \mu m$
- Dendriten: Länge einige $100\mu m$
- Axon: wenige $\mu m$ bis mehrere Meter. Kann stark verzweigt sein.
@ -198,7 +176,7 @@ unmyelinisierte Axone
Aktionspotentiale breiten sich entlang von Axonen, in der Regel vom Axonshügel zur Synapse, aus.
- Warum nicht über Soma und Dendriten? Na+ Kanäle gibt es in der Regel nur am Axonshügel und Axon.
- Warum nur in eine Richtung? Na+ haben eine Refraktärzeit, die das Zurücklaufen der Welle verhindert.
- Ausbreitungsgeschwindigkeit hängt quadratisch von der Axonsdicke ab: $\O 1 \mu m\rightarrow 1 m/s; \O 2 \mu m\rightarrow 4 m/s$
- Ausbreitungsgeschwindigkeit hängt quadratisch von der Axonsdicke ab: $\oslash 1 \mu m\rightarrow 1 m/s; \oslash 2 \mu m\rightarrow 4 m/s$
saltatorische Erregungsleitung
- Durchmesser des Axons: je größer der Durchmesser, desto schneller die Ausbreitung
@ -207,7 +185,6 @@ saltatorische Erregungsleitung
- ![](Assets/Neurowissenschaften-axon.png)
## Myelinscheiden
- ![](Assets/Neurowissenschaften-myelinscheiden.png)
- gebildet von Oligodendrozyten im Gehirn und Rückenmark und von Schwann-Zellen in der Peripherie
- markhaltige (10...120 m/sek) und marklose (0,3...3 m/sek) Fasern
@ -288,8 +265,6 @@ Räumlicher Aufbau
- Membran
- Zytosol
![](Assets/Neurowissenschaften-elektrische-synapsen.png)
## Neurotransmitter
Neurotransmitter sind Substanzen, die an (chemischen) Synapsen ausgeschüttet werden und andere Zellen (Neuronen, Muskelzellen, etc.) spezifisch beeinflussen.
@ -316,7 +291,7 @@ Metabotrope Rezeptoren
## Die Catecholamine: Dopamin, Epinephrin, Norepinephrin
- sind Produkte eines gemeinsamen Biosyntheseweges (aus Tyrosin/Phenylanalin über L-Dopa)
- sind chemisch eng miteinander verwandt (gemeinsames Merkmal: Catecholring)
- ![](Assets/Neurowissenschaften-Catechol.png)
- ![](Assets/Neurowissenschaften-Catechol.png)
## Das dopaminerge System
Dopamin: erregender oder hemmender Neurotransmitter
@ -334,8 +309,6 @@ Dopaminbahnen:
3. Tubero-hypophyseales System: Projektionen von Hypothalamus zu Hypophyse
- Hormonausschüttung
![](Assets/Neurowissenschaften-dopaminerge-system.png)
## Das noradrenerge System
Norepinethrin/Noradrenalin: Neurotransmitter im ZNS u. Sympathikus
@ -344,16 +317,13 @@ Rezeptoren (=Adrenalin): $\alpha_1$ , $\alpha_2$ , $\beta_1$ , $\beta_2$ , $\bet
- noradrenerge Neuronen im Hirnstamm, besonders im Locus Caeruleus
- Projektionen auf sympatische Neurone im Rückenmark, sowie in Hypothalamus, Thalamus, Cerebellum, limbisches System und Cortex
- Aufmerksamkeitssteigerung, führt zu vermehrter Erregung, Angst, Vigilanz; sympathische Aktivität
-
![](Assets/Neurowissenschaften-noradrenerge-system.png)
## Die Indolamine: Serotonin
- Auch 5-Hydroxytryptamin (5-HT)
- Ausgangssubstanz Tryptophan
- Wird auch über die Nahrung aufgenommen: Walnüssen, Bananen, Tomaten, Kakao etc.
- Chemisches Merkmal: Indol-Doppelring
![](Assets/Neurowissenschaften-serotonin.png)
- ![](Assets/Neurowissenschaften-serotonin.png)
## Das serotonerge System
Serotonin: Neurotransmitter im gesamten Nervensystem
@ -365,8 +335,6 @@ Mindestens 14 verschiedene Rezeptoren - vielfältige Wirkungen im gesamten Nerve
- Projektionen ähnlich universell wie beim noradrenergen System
- Funktionen vielfältig, insbesondere allgemeine Stimmung
![](Assets/Neurowissenschaften-serotonerge-system.png)
## Aminosäuren: Glutamat, Aspartat, Glyzin, GABA
- Im Kontrast zu Acetylcholin und Aminen, die i.d.R. nur in bestimmten Neuronen hergestellt werden können, sind Aminosäuren universelle zelluläre Bestandteile
- gehören zu den wichtigsten und am weitesten verbreiteten Neurotransmittern im ZNS
@ -533,7 +501,6 @@ Schwann-Zelle
- Beteiligt an Nervenregeneration
Periphere Nerven
- ![](Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven.png)
- ![2004-2005 B. Schwaller, Departementde Médecine, Division d'Histologie de l'Université de Fribourg , Pérolles, CH-1705 Fribourg, Suisse](Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven-2.png)
1. Nervenfaszikel
2. Epineurum
@ -549,9 +516,6 @@ Periphere Nerven
## Synaptische Verbindung zu Effektoren
Motorische Endplatten: Chemische Synapsen, arbeiten mit Acetylcholin, verbinden Neuronen und Muskelfasern.
![](Assets/Neurowissenschaften-motorische-endplatte.png)
- ionotrop: $Ca^{2+}$ , K+, Na+
- Depolarisation
- $\rightarrow$ Aktionspot. in Muskelzelle
@ -565,12 +529,6 @@ Motorische Endplatten: Chemische Synapsen, arbeiten mit Acetylcholin, verbinden
![](Assets/Neurowissenschaften-orientierung-2.png)
## Gliederung des Gehirns
![](Assets/Neurowissenschaften-gehirn-gliederung-1.png)
![](Assets/Neurowissenschaften-gehirn-gliederung-2.png)
![](Assets/Neurowissenschaften-gehirn-gliederung-3.png)
Verbindungen zur Außenwelt
- 12 Hirnnervenpaare
- über Rückenmark zum Rest des Körpers
@ -621,8 +579,6 @@ Verbindungen zur Außenwelt
- bildet zusammen mit Pons das Metencephalon, ist von diesem durch das IV Ventrikel getrennt
- Funktion: Steuerung der Motorik (Koordination, Feinabstimmung, unbewusste Planung); Erlernen von Bewegungsabläufen; kognitive Funktionen.
![](Assets/Neurowissenschaften-cerebellum-aufbau.png)
Cerebellarer Cortex
- enthält ca. 50% aller zentralen Neuronen
- fein gefältelt
@ -635,7 +591,6 @@ Kleinhirnstiele und Marklager
- Im Marklager, auf jeder Seite 4 Kerne (Nuclei)
Cerebellarer Cortex (Kleinhirnrinde)
- ![](Assets/Neurowissenschaften-cerebraler-cortex.png)
- 3 Schichten
- Molekulare Schicht
- Purkinjezellschicht
@ -644,7 +599,6 @@ Cerebellarer Cortex (Kleinhirnrinde)
Zellen und Verschaltung
- Purkinje-Zellen - Zellen mit dem meisten Input (bis 200 000)
- Körner-Zellen: kleinste und häufigste Neurone im Gehirn ($\frac{3}{4}$ aller Neurone)
- ![](Assets/Neurowissenschaften-cerebellum-verschaltung.png)
- Kletterfaser: aus unterer Olive (Medulla)
- Moosfaser: aus Rückenmark und Hirnstamm
@ -679,7 +633,6 @@ Störungen
- Störungen im fließenden Bewegungsablauf.
### Mesencephalon (Mittelhirn)
![](Assets/Neurowissenschaften-mittelhirn.png)
- Wichtige Rolle im auditorischen, visuellen sowie extrapyramidalen motorischen System.
- enthält auf- und absteigende Faserbahnen, die End- und Zwischenhirn mit Cerebellum, Medulla und Rückenmark verbinden
- Kerne der Hirnnerven III und IV (Augenbewegungen)
@ -709,7 +662,6 @@ Tegmentum (Mittelhirnhaube)
- retikuläre Formation, diverse auf- und absteigende Fasertrakte
### Diencephalon (Zwischenhirn)
- ![](Assets/Neurowissenschaften-zwischenhirn.png)
- Umschließt 3. Ventrikel, im Zentrum des Gehirns
- Sensorisches Zentrum, Ursprung II. Hirnnerv (N. opticus)
- besteht aus:
@ -726,10 +678,6 @@ Tegmentum (Mittelhirnhaube)
- Unspezifische Kerne: modulieren spezifische Thalamuskerne, werden ihrerseits aus den Basalganglien, dem Kleinhirn und der retikulären Formation angesteuert. Wichtigster: N. reticularis
- ca. Form und Größe einer Walnuss
![](Assets/Neurowissenschaften-thalamus.png)
- blau: erregend
- rot: hemmend
Funktion
- Durchgangsstation für (fast) alle Information, die die Großhirnrinde erreicht
- Modulation und ,,Gating'' dieser Information in Abhängigkeit von allgemeinen Bedingungen, wie z.B. Aufmerksamkeit
@ -751,8 +699,6 @@ Funktionen
Der Hypothalamus ist das oberste Regulierungszentrum des ANS
![](Assets/Neurowissenschaften-hypothalamus.png)
#### Metathalamus
Mediale Kniehöcker
- 4. Neuron der Sehbahn (Input von der Retina)
@ -786,7 +732,6 @@ Laterale Kniehöcker
- Commisura anterior
- Commisura fornicis
![](Assets/Neurowissenschaften-großgehirnhälften.png)
#### Cerebraler Cortex (Großhirnrinde)
- bildet die Oberfläche der Großhirnhälften
@ -818,11 +763,7 @@ Laterale Kniehöcker
- Oftmals lassen sich Gebiete (Areale) auf dem Cortex definieren, die strukturell und funktionell relativ homogen und durch scharfe Grenzen voneinander geschieden sind $\rightarrow$ **Parzellierung**
- Es gibt verschiedene Ebenen der Parzellierung, die zueinander in (evt. hierarchischer) Beziehung stehen.
#### Zytoarchitektonische Parzellierung
![](Assets/Neurowissenschaften-zytoarchitektonische-parzellierung.png)
### Die Basalganglien (Stammganglien)
![](Assets/Neurowissenschaften-basalganglien.png)
- Nucleus caudatus
- Putamen
- Globus pallidus
@ -847,7 +788,6 @@ Wichtig für das Ausführen von Willkürbewegungen (extra-pyramidales motorische
- Kommissuren verbinden beide Hemisphären (z.B. Corpus callosum)
## Hirnhäute
![](Assets/Neurowissenschaften-hirnhäute.png)
- Skalp
- Schädel
- Hirnhaut 1: Dura mater
@ -873,7 +813,6 @@ Zufuhr über
- Blutversorgung von Hirnstamm und Kleinhirn
- Versorgung der hinteren Hirnarterie (A. cerebri posterior) (2x)
![](Assets/Neurowissenschaften-gehirn-blutversorgung.png)
- Versorgungsgebiete der vorderen (blau), mittleren (rot) und hinteren (gelb) Hirnarterien.
- Die 6 Hirnarterien sind an der Hirnbasis durch einen Ring verbunden, dadurch kann ein Verschluss einer der 4 zuführenden Arterien ausgeglichen werden
@ -883,7 +822,6 @@ Venöse Abfluss
- Abfluss über Vv. jugulares internae
## Das Ventrikelsystem
![](Assets/Neurowissenschaften-gehirn-ventrikel.png)
Der Liquor zirkuliert in den 4 Hirnventrikeln und dem Zentralkanal des Rückenmarks sowie im Subarachnoidalraum von Hirn und Rückenmark
Seitenventrikel