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BIOPSYCHOLOGIE (Subject) / 2.2 Zentrales Nervensystem (ZNS) (Lesson)
- Das Zentrale Nervensystem besteht aus: ? Gehirn Rückenmark
- 2.2.1. Das Rückenmark durchzieht den Wirbelkanal besteht aus Neuronen graue Substanz: schmetterlingsförmig; Zellkörper von Neuronen. weiße Substanz: auf und absteigende Fasern. Beispiel einer absteigenden Faser: Pyramidenbahn: Axone bis zu 1 m lang; direkte Verbindung zwischen Kortex und den Motoneuronen. Neuronen umgeben von der Rückenmarkflüssigkeit und Häuten (Menningen) zwischen den Wirbeln verlassen die Spinalnerven das Rückenmark. Spinalnerven enthalten: afferente Fasern: Info von Peripherie (sensorische Info) an das ZNS; treten von der Rückseite her kommend (dorsal) in das Rückenmark ein. efferente Fasern: Info aus ZNS an Peripherie; bauchwärts (ventral) verlassen die efferenten Fasern das Rückenmark und geben Info für die Muskeln weiter, weswegen sie motorische Nerven genannt werden. Nach ihren Zielorganen richtet sich die Unterscheidung in sensorische und motorische Nerven. Die Begriffe afferent und efferent sicn dimmer in Bezuf zu einer bestimmten Struktur zu sehen. Bezugspunkte können einzelen Neurone, Substruktueren des ZNS oder das ganze Gehirn sein. Afferenzen leiten Informationen zu einer Struktur hin Efferenzen leiten sie weg davon. aufsteigende Afferenzen aus dem Thalamus leiten Informationen an den Kortex weiter, während absteigende Efferenzen aus dem Kortex in den Thalamus rückprojizieren und so komplexe Rückkopplungsschlein in der Informationsübertragung aufbauen. Spinalnerven versorgen (afferent sonsorisch und efferent motorisch) jeweils ein bestimmtes Hautareal des Körpers, ein Dermatom Dermatome werden anhand der Wirbelabschnitte des Rückenmarks bezeichnet Wirbel des Halses: Zervicalsegmente 2-8 Segmente des Brustraums : Thorakalsegmente 1- 12 Lenden Lumbalsegmente 1-5 Sakralsegmente 1-5 Neuronen im Rückenmark Motoneurone sensible Neurone Interneurone Motoneuronen: aktivieren die Muskeln des Bewegungsapparats, Muskulatur der inneren Organe und Drüsen. verlassen Rückenmark ventral werden direkt durch efferente Neurone oder durch absteigende Fasern aus den höheren Hirnregionen aktiviert sensible Neurone: empfangen Reize aus der Peripherie und leiten diese dorsal ins Rückenmark dort mir aufsteigenden Neuronen, mit Interneuronen oder mit Motoneuronen verschaltet Interneurone: keine Fortsätze aus dem Rückenmark heraus.; Aufgabe: Weiterleitung von afferenten/efferenten Aktivierungen oder deren Verschaltung. Aus der Aktivität der Nervenzellen des Rückenmarks lässt sich dessen Aufgabe im Organismus insgesamt beschreiben. Es ist die Weitergabe von Informationen, von der Peripherie in das Gehirn übr verschiedene Strukturen des Gehirns die Weiterleitung von Aktivierungen aus dem Gehirn in die Peripherie Direkte Verarbeitung von Infotmationen aud er Peripherie durch unmittelbare Verschaltung afferenter mit efferenten Neuronen.
- was ist ein Reflex? Verschaltung afferenter Informationen über eine oder nur wenige Synapsen zu den Effektoren, also Muskeln oder Drüsen, ohne den "Umweg" über das Hirn. Eigenreflex: Organ der Reizentstehung = Organ der reflektorischen Aktivität laufen schnell ab, ermüden wenig. Patella Reflex: Schlag auf die Sehne unterhalb der Kniescheibe (Patella) Fremdreflex: Reiz- und Effektorgan sind nicht identisch. mehrere Neuronen an der Entstehung beteiligt, wodurch die Reaktionszeit (im Vergleich zum Eigenreflex) länger wird. Reaktionszeit ist die Zeit von der Veränderung des Rezeptors (=Reizung) bis zur Veränderung des Endorgans. Generell: Reflexe werden automatisch ausgelöst Bahnung zw Reizorgan und Reaktionsorgan ist angeboren und relativ starr angelegt: Hustenreflex. Dieser kann bewusst unterdrückt oder abgeschwächt, aber auch gelernt oder verstärkt werden. Husten oder ahc das schnelle Schließen der Augenlider = Schutzreflexe Bahn vom Reizorgan (Rezeptor) zum Erfolgsorgan (Effektor) = Reflexbogen. Diese Grundstruktur eines einfachen neuronalen Schaltkreises (Rezeptor - Afferenz -Efferenz - Effektor ) wiederholt sich vielfach im Nervensystem. Einfach, weil nur wenige Interneurone zw afferenter und efferenter strukturen vorhanden. Bei vielen Nerven oder gar Nervennetzen zw afferenten und efferenten Strukturen kann nicht mehr von einem Reflexbogen gesprochen werden. Es finden vielfache Transformationen statt und es ist meist nicht möglich, einen Schaltplan dieser Zwischenprosse zu ermitteln.
- 2.2.2 Das Gehirn Nervenzellen und Gliazellen sind fie fr die Hirnfunktionen wesentlichen zelulären Komponenten des Gehirns. Kernen (Nuklei) = Ansammlung von Nervenzellkörpern, während in anderen Bereichen eine geschichtete Struktur (Laminae) vorliegt, bei der sich zelldichte und zellarme Schichten abwechseln. Gehirn + Rückenmark von Flüssigkeit umgeben (Liquor cerebrospinalis) die auch die Hohlräume (Ventrikel) ausfüllt. Gehirnmasse und Liquor sind von Hirnhäuten (Meningen) umgeben und in den knöchernen Schädel eingepasst. Blutversorgung des Gehirns wird über vier große Arterien gesichert. Blut- Hirn- Schranke verhindert, dass bestimmte Giftstoffe mit dem Blut zu den Nervenzellen des Gehirns gelangen können. Neuraxis: gedachte Linie entlang des Rückenmarks bis zur Vorderseite des Gehirns. beginnt zwischen den Augen, verläuft durch das Zentrum des Rückenmarks frontale Ende = anterior, das andere Ende posterior. Gehirn ist entlang der Neuraxis in fünf Hauptkategorien untergliedert, deren Anordnung: von posterior (verlängertes Rückenmark), nach anterior (Großhirn) Anordnung entspricht dem phylogenetischen Alter: posteriore Strukturen = "einfache" unbewusste Steuerung. anteriore Strukturen = integrative, unter kognitiver, eventuell willentlicher Beteiligung des Menschen ablaufende Kontroll- und Steuerungsmechanismen. räumliche anordnung der Hauptfunktionskreise des Gehirns, die sensorischen und die motorischen Funktionen, entspricht in den Grundzügen der Anordnung des Rückenmarks.: ventral = motorische Kontrofunktionen, dorsal = sensorische Verarbeitungsbereiche. Im Gegensatz zum Rückenmark befinden sich aber zahlreiche komplexe neuronale Netzwerke zwischen diesen beiden Hauptverarbeitungsbereichen. Der menschliche Organismus wird weitestgehend über Nerven versorgt, die vom oder zum Rückenmark gehen Darüber hinaus : zwölf Hirnnerven, die nicht durch das Rückenmark verlaufen und afferent oder efferent wirken, Im Wesentlichen für die sensorische und motorische Versorgung von Kopf und Hals un der dort angesiedelten Sinne und Reaktionen zuständig. darunter: Nervus trigeminus (5.Hirnnerv): Sinnesempfindungen im Gesicht und Mund (Zähne!) und für motorische Efferenzen beim Kauen und der Drüsen des Gesichts (Tränen) zuständig ist. Nervus Vagus (10. Hirnnerv) wirkt über den Bereich von Kopf und Hals hinaus, er ist sowohl sensorisch als auch motorisch für die Eingeweide, motorisch für die Herzmuskeln zuständig. Das Gehirn und Rückenmark gehen anatomisch ineinander über. Vom Rückenmark beginnend werden folgende Strukturen oder Hinteile unterschieden Verlängertes Mark (Medulla oblongata) Brücke (Pons) Mittelhirn (Mesencephalon) Kleinhirn (Cerebellum) Zwischenhirn (Diencephalon) Großhirn (Telencephalon) Hirnstamm: Pons (Brücke), Medulla obloganta, Mesencephalon (Mittelhirn) Prosencephalon (Vorderhirn): Diencephalon (Zwischenhirn), Telencephalon (Großhirn) Wichtig: Bezeichnungen und Einteilungen des Gehirns werden vor allem aus dessen anatomisch unterscheidbaren Strukturen, nicht so sehr aus dessen Funktionen abgeleitet. neuronale Plastizität = 1:1 Struktur und Funktionsübereinstimmung Wichtige Strunkturen des Gehirns und ihre Funktionen: Medulla oblongata darin kreuzt die Pyramidenbahn, also derjenige Nervenstrang, der sich weiter in das Rückenmark erstreckt und für motorische Efferenzen zuständig ist, größenteils auf die andere Seite. Aus der Medulla oblongata treten sieben der zwölf Hirnnerven aus, darunter Nervus vagus. Funktionen: Steuerung der Atmung und Kreislauffunktion, aber auch Reflexe wie Erbrechen, Schlucken, Husten sowie Steuerung des Schlaf- Wach Rhythmus Brücke (Pons) besteht zum teil aus Faserbündeln, die von hier in das Zerebellum ziehen. Ursprung von vier Hirnnerven, die den Kopfbereich sensorisch und motorisch versorgen, darunter der Nervus trigeminus Mittelhirn (Mesencephalon) darin: Schaltstellen des optischen Systems, sowie der akustischen und der Schmerzwahrnehmung. Mittelhirn ist auch an der Steuerung der Bewegung, der Willkürmotorik beteiligt. Formatio retikularis netzartige Struktur innerhalb dieser Struktur befinden sich Raphe- Kerne, die Afferenzen aus dem Hypothalamus empfangen und Efferenzen in verschiedene Hirnregionen entsenden. Raphe- Kerne bei der Schmerzempfindung beteiligt, Steuern den Schlaf- Wach- Rhythmus und eventuell auch aggressives, emotionales Verhalten. Serotonin als Transmitter. weitere Substruktur der Formatio retikularis = Locus coeruleus Locus coeruleus = global aktivierende Funktion, Nordadrenalin = vorherrschender Transmitter. Weitere Teile der Formatio retikularis leiten Impulse nach oben und unten weiter; sie üben eine integrierende Funktion bei basalen vegetativen und grobmotorischen Funktionen aus. Formatio retikularis kann als aktivierend- deaktivierendes Zentrum verstanden werden, das entsprechende Impulse nach oben beziehungsweise nach unter weitergibt und integrierend verarbeitet. Angenommen wird, dass sie bei der Bewusstwerdung peripherer Reize als Filter fungiert. Cerebellum Cerebellum (Kleinhirn) fast in sich geschlossene Struktur mit stark gefalteter Oberfläche weist Verbindungen zu den regionen des Gehirns auf, die mit Motorik befasst sind, da es über Kollaterale (Seitenäste/Seitenfasern) mit auf- und absteigenden motorishen Fasern verbunden ist. Es erhält sowohl Informationen aus der Großhirnrinde als auch über Lage und Bewegungszustand der Gliedmaßen, den Gleichgewicht sowie den Muskeltonus. Muskeltonus= partielle Kontraktion der Muskelfasern im passiven Ruhezustand, die notwendig ist, damit wir flexibel auf plötzliche Krafteinwirkungen von außen reagieren können. Aufgabe des Cerebellums = Integration dieser Informationen, um Feinabstimmung, körperliche Koordination und zeitliche Taktung vornehmen zu können. Spielt eine Rolle bei prozeduraler Gedächtnisbildung. vermutet wird, dass das Kleinhirn auch an Lernprozessen sowie der Steuerung vegetativer Reaktionen beteiligt ist. Zwischenhirn (Dienzephalon) wird in verschiedene Strukturen unterteilt: Thalamus und Metathalamus Epithalamus und Epiphyse Subthamlamus Hypothalamus und Hypophyse 1. Thalamus Thalamus steht in Verbindung mit dem Kortex (der Rinde des Großhirns) als auch dem Hirnstamm. sortiert sensorische Informationen (außer denen des Geruchs) vor und leitet sie an die Strukturen des Kortexes weiter, die Informationen aus der Peripherie so verarbeiten, dass sie bewusst werden können Thalamus wird daher als "Tor zum Bewusstsein" bezeichnet. Moduliert den Informationsfluss zwischen den motorischen Zentren des Gehirns und erhält durch abzweigende Nerven eine sogenannte "Efferenzkopie", d.h. Informationen über efferente Signale aus dem Gehirn an die Peripherie. Vereinfacht gesprochen ist die Efferenzkopie die Kopie eines Bewegungsprogrammes, das mit der Bewegungsprogrammausführung über eine Feedbackschleife verglichen wird. So kann der Organismus feststellen, ob eine Bewegung auf ihn selbst zurückgeht oder nicht. Schließlich wird dem Thalamus Einfluss auf die sogenannten höheren psychischen Funktionen wie Emotion, Motivation und Kognition zugeschrieben. 4.1 Hypothalamus Funktion = Steuerung vegetativer Funktionen (Atmung, Kreislaufaktivität, Nahrungs- und Flüssigkeitsaufnahme sowie die Körpertemperatur) Aktivierung der inneren Organe zuständigen Nervensystems, das parasympathische und das sympathische, werden ebenso durch den Hypothalamus gesteuert wie die Hormonasuschüttung. 4.2 Hypophyse dem Hypothalamus untergeordnet. (Hirnanhangdrüse) erhält sowohl über Nervenverbindungen als auch durch vom Hypothalamus ausgeschütteten Releasing- bzw. Inhibiting Factors (das sind hormonelle Boenstoffe) Befehle zur Ausschüttung bzw. Nichtausschüttung von Hormonen, die dann direkt oder indirekt wirken. Zwei Hormone: ADH (Adiuretisches Hormon =Vasopressin) und Oxytocin, werden im Hypothalamus selbst gebildet. 2. Epiphyse = Zwirbeldrüse produziert das Hormon Melatonin, dem eine wichtige Bedeutung bei der Regulierung des Schlaf- Wach- Rhythmusses zugeschrieben wird. Großhirn (Endhirn, Telenzephalon) besteht aus der Großhirnrinde, der darunterliegenden weißen Substanz (myelinisierte Axone und Gliazellen) und einer Ansammlung verknüpfter Nervenzellen, den Basalganglien. Basalganglien sind vor allem für die Modulation der Impulse aus dem Kortex zuständig und ermöglichen koordinierte Bewegungen. Großhirn ist durch eine Furche in zwei Hälften Hemisphären geteilt und zeichnet sich durch zahlreiche Sulci (Furchen) und Gyri (Windungen) aus. Der Kortex (Großhirnrinde) ist die aufgefaltete graue Substanz an der Oberseite des Endhirns. Kortex = Kurzform für Cortex cerebri = "Großhirnrinde" Kortex allein heißt eigentlich nur Rinde. Cortex cerebri = Teil des Telencephalons (Endhirn), welches den größten Abschnitt des menschlichen Gehirns ausmacht und den Größten Teil unserer Wahrnehmungs- und Denkleistungen generiert. Hirnrinde selbst ist dabei stark gefurcht. Furchungen ermöglichen eine enorme Vergrößerung der Kortexoberfläche (Encephalisation) ohne das Gesamtvolumen des Gehirns zu erhöhen. Hippocampus wörtlich Seepferdchen weiterer wichtiger Teil des Kortex, gehört nicht zum neocortex weist nur drei Zellschichten auf spielt bei Gedächtnisfunktionen eine entscheidende rolle Hippocamous liegt am unteren, medialen Kortexrand und faltet sich in den medialen Bereich des Temporallappens hinein. Diese Faltung hat charakteristische S-Form, die mit etwas Phantasie an ein Seepferdchen erinnert. Amygdala Corps amygdaloideum, Mandelkern bezeichnet eine Gruppe mandelförmiger Kerne im anterioren Bereich des Temporallappens, die eine wichtige Rolle bei der Emotionsverarbeitung (insbesondere Furchtverhalten) spielen. Limbisches System Teile des Telencephalon mit den Substrukturen Hippocampus. Gyrus cinguli, Amygdala und einigen weiteren werden zum limbischen System zusammengefasst. Vorverarbeitung sensorischer Info und Steuerung von Bewegungen oder vegetativer Funktionen. Beteiligung an psychischen Vorgängen wie Gedächtnisprozessen, dem Lernen, aber auch bei Emotionen Neokortex 90% der Großhirnrinde phylogenetisch jüngster Teil des Gehirns beim Menschen im Laufe der Evolution am stärksten vergrößert. wird in vier Bereiche, die sogenannten Lappen eingeteilt; jeweils spezifische Funktionen zuordenbar. Zuordnung ist nicht starr genetisch fixiert, sondern erfahrungsabhängig veränderbar. Beispielsweise reagieren Bereiche des Okzipitallappens, der normalerweise visuelle Informationen verarbeitet, bei blind-geborenen Personen auf akustische Reize. = Beispiel dafür, wie Umwelterfahrungen die funktionelle Organisation unseres Gehrins beeinflussen können. Neokortex bestitz eine sechs-schichtige Struktur Dicke der einzelnen Schichten von Area zu Areal unterschiedlich mikroskopisch sichtbaren Unterschiede = Grundlage der Unterteilung des Kortex in die Brodmann Areale. Neuroanatom Brodmann hat dien Kortex schon um 1900 in 52 Areale eingeteilt, die ihm zu ehren Brodmann-Areale genannt werden und die bis heute verwendet werden, um Funktionsbereiche im Neokortex zu lokalisieren. Zum Neokortex gehören folgende Bereiche: Frontallappen (=Stirnlappen) Parietallappen (= Scheitellappen) Temporallappen (=Schläfenlappen) Okzipitallappen (=Hinterhauptslappen) zu 4. Oktizipitallappen Verarbeitet Informationen aus dem optischen System in der Oktizipitallappen zugehörigen primären Sehrinde (V1 oder auchd) werden die visuellen Reize zunächst nach physikalischen Eigenschaften wie Farbe, Helligkeit oder Kontrast verarbeitet. In der sekundären Sehrinde (V2-V5) die über den Okzipitallappen hinaus bis in die parieto-temporo-okzipitale "junction" hineinreicht, werden diese Informationen weiterverarbeitet und visuelles Material "erkannt" oder klassifiziert, also mit Gelerntem verknüpft. zu 3. Temporallappen übt Funktionen für das akustische System aus. in der primären Hörrinde entsteht ein erster Höreindruck, der in der sekundären Hörrinde weiter zu Wörtern, Melodien etc. verarbeitet wird Großteil der Hörrinde bildet das Wernicke-Sprachzentrum, das es ermöglicht, dass Sprachsignale wahrgenommen bzw. verstanden werden (Sprachrezeption) zu 2. Paritallappen umfasst zu einem großen Teil den primären somatosensorischen Kortex Zu ihm führen afferente Fasern aus Haut, Sehnen, Gelenken und Muskeln der somatosensorische Kortex ist somatotop gegliedert, das heißt, dass jedem Bereich dieses Kortexareals ein bestimmter Bereich des Körpers zugeordnet ist. Dabei werden jedoch nicht die räumlichen Größenverhältnisse abgebildet, sondern das Ausmaß der Sensibilität. So ist die Zunge als ausgesprochen sensibles Organ durch ein fast ebenso großes Areal repräsentiert wie der gesamte Rumpf zu 1. Frontallappen im Frontallappen findet man im motorischen Kortex eine Entsprechung zum sensorischen Kortex. er ist ebenfalls entsprechend der funktionellen Bedeutung im motorischen System somatatop gegliedert. Von hier gehen Bewegungsimpulse an den gesamten Körper. Der prämotorische Kortex bereitet Bewegungen vo und steuert deren sequenzielle Abfolge Im frontalen Augenfeld werden Augenbewegungen veranlasst. Das Broca-Sprachzentrum bildet die motorische Entsprechung zum Wernicke-Sprachzentrum: Im Broca-Zentrum wird das komplexe Zusammenwirken von Lippen, Zunge, Kehlkopf, Atmung etc. bei der Generierung, Produktion von Sprachsignalen kontrolliert (Sprachproduktion). Der präfrontale Kortex ist schließlich die Struktur, die mit höheren kognitiven Prozessen in Zusammenhang gebracht wird. Hier ist das Kurzzeit- bzw. Arbeitsgedächtnis verortet, aber auch komplexe Handlungen werden hier entscheidend vorbereitet durch präfrontalen Kortex werden emotionale und motivationale Impulse sowie Konzentration und Antrieb gesteuert. hier lassen sich die neuronalen Korrelate der Fähigkeit des Menschen zu ethisch-moralischer Einsicht und Handlungsfähigkeit verorten.
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