Mehr als ---% des Gehirns ist an der Steuerung der Motorik beteiligt
50%
Charles Sherrington zu Motorik und Gehirn: "..."
Ziel jeder kognitiven Leistung ist die Handlung
Daniel Holpert zu Motorik und Gehirn
Unser Gehirn dient allein dazu, adaptives Verhalten zu produzieren
Motoneurone und Muskelfasern: Bewegung wird generiert durch
Bewegungen generiert durch Stimulation der Muskelfasern eines Effektors, die ihre Länge und Spannung verändern können
Motoneurone und Muskelfasern: Alpha-Neurone Wirkung
verursachen über ihr Axon mit dem Neurotransmitter Acetylcholin eine Kontraktion der Muskelfasern - wobei die Motoneurone in dr ventralen Wurzel des Rückenmarks liegen
Grundlage des Dehnungsreflexes
afferente Signale aus Muskelspindeln, die die Dehnung des Muskels anzeigen
Motoneurone werden innerviert durch und wirken wie?
-> Motoneurone werden innerviert durch spinale Interneurone, die ihre Infos wiederum durch afferente sensorische Fasern und von motorischen Neuronen aus höheren Hirnarealen beziehen können exzitatorisch oder inhibitorisch sein (Erinnerung: liegen in der ventralen Wurzel es Rückenmarks
Kontrolle von Bewegungen: Ablauf
Prämotorischer und supplementärer Motorischer Cortex, die Handlungen initiieren --> zu Basalganglien und zum Cerebellum (beide für Feinabstimmung), zum Hirnstamm und zum Rückenmark direkt über das Cerebellum auch zum Motorischen Cortex und zurück Signale Motorischer Cortex --> Hirnstamm, Rückenmark Hirnstamm bekommt Efferenzen vom Cerebellum, Motorischen Cortex und von ganz oben (prämotorisch/stupplement. mot. cortex)
Primär Motorischer Cortex M1/BA4:
Tractus Corticospinalis
Der Tractus Corticospinalis (Teil der Pyramidenbahn) ist der Weg ...vom: Motorischen Cortex - Projektionen aus M1, BA4 ...zum: Rückenmark, wo Axone entweder auf Interneurone oder direkt auf Motoneurone treffen. Ca. 80% der Fasern kreuzen beim Übergang ins Rückenmark,
Woher erhält M1 seine Projektionen?
aus allen motorischen Arealen
M1 - Organisation
Somatotope Organisation - motorischer Homunculus (mit TMS nachweisbar), die Größe der Repräsentation eines Effektors spiegelt hierbei die Feinheit der Bewegungen wider
Läsion in M1 führt zu ..
Hemiplegie (Lähmung) - Verlust der Willkürmotorik kontralateral zur Läsionsseite oder Hemiparese (inkomplette Lähmung, milder)
Sekundäre motorische Areale: Brodman Areal XXX, Lage
Brodman Areeal 6, anterior von M1
Rolle der Sekundär motorischen Areale:
Wichtige Rolle bei Planung von Bewegung
Läsionen im sekundär mot. Cortex unterscheiden sich insofern von denen im primären, als
sie nicht zur Hemiplegie (inkomplette Lähmung) führen
Prämotorischer Cortex:
Lage, Verbindungen, Rolle
eher lateral, unterteilung in ventral und dorsal Reziproke Verbindungen mit Parietalcortex -> Rolle bei "extern" (sensorisch) ausgelösten Handlungen (z.B. visuell-geleitetes Greifen
SMA (Supplementär Motorisches Areal)
lage, Verbindungen, rolle
medial (nicht auswendig lernen: nah an der Hemisphärenverbindungsstelle (AC)) Starke Verbindungen mit dem Präfrontalcortex Rolle bei "intern" ausgelösten Handlungen in Bezug auf übergeordnete Verhaltensziele
Zuständigkeiten des Parietalcortex
- Alle räumlichen Infos -> Objekt ergreifen, gezieltes Hinlenken- Der Parietalcortex hat spezifische Areale für verschiedene Effektoren: LIP = Augenbewegung, MIP = Greifbewegungen - Repräsentation des Raumes in verschiedenen Koordinatensystemen Repräsentation des Körpers im Raum
Wo findet die Kontrolle von Bewegung statt?
Im prämotorischen und supplementärmotorischen Cortex (sekundäre Areale) - PlanungMotorischer Cortex M1
Im Tierversuch wird gezeigt, dass einfache Bewegungen auch ohne Cortex ausgeführt werden können... z.B. - Erklärung?
rhythmisches Heben und Senken des Hinterbeins einer Katze - Central Pattern Generators sind im Rückenmark, corticale Neurone kodieren nicht für spezifische Muskelaktivität
Handlungen können auf folgenden Abstraktionsebenen beschrieben werden (3 Stück)
auf der konzeptuellen Ebene = Handlungsziel beschrieben (z.b. Durst stillen)auf der nächsten Ebene = Effektorziel bestimmen, Handlungsart wird kodiert (z.B. Plan: Wasser holen)auf der untersten wird konkrete motorische Umsetzung kodiert (wie genau schütte ich das wasser ein?)
der Cortex ist ---- für komplexe motorische Handlungen
nicht nötig
Wer repräsentiert übergeordnete Handlungsziele und ermöglicht größere Flexibilität bbei der Handlungsauswahl?
der Motorische Cortex
Alter der corticospinalen Bahn
evolutionär jung, nur bei Säugern vorhanden
Paul Cisek: affordance competition hypothesis:
Konzept der Affordanz besagt: Affordanz meint "Handlungsaufforderung" durch Dinge und Objekte in der Umwelt. Sie gibt dem Individuum die Möglichkeit mit der Umwelt zu interagieren
Wieso ist es sinnvoll, dass bei der Handlungsplanung multiple Handlungspläne gleichzeitig aktiv sind?
evolutionär sinvoll, weil parallele Verarbeitung (Vorbereitung mehrerr gleichzeitig) und somit schnelle Reaktionen möglich
Wie sieht die Zielauswahl und Handlungsplanung konkret aus, wenn es mehrere Zielobjekte gibt?
Multiple Handlungspläne -> potentielle Handlungen und ihre Ausführung werden kontinuierlich aktualisiert, wobei die Handlungen in Konkurrenz zueinander stehen, Entscheidung aufgrund übergeordneter Handlungsziele, momentaner Bedürfnisse etc.
Wenn es 2 Cues gibt, rot und blau, ist die Aktivierung mehrerer Handlungen im prämotorischen Cortex folgendermaßen:
2 mögliche Zielreize: zunächst leichte Aktivierung des prämotorischen Cortex bei beiden Zielreizen (welcher Reiz soll gegriffen werden?), nachdem Farb cue jedoch kommt (rot) und das Go-Signal gegeben wird, wird "roter handlungsplan" stark aktiviert und der blaue unterdrückt
Was ist die besondere Rolle des supplementärischen motorischen Areals (SMA)?
wichtige Rolle bei der Initiierung von zielorientierten Handlungen -> vor allem bei komplexen Aktionen (Koordination beider Hände)
Folgen von SMA Läsionen (3 Punkte)
1) Störung der Zuweisung von Handlung zu Effektor -> Beide Hände zeigen die gleiche Richtung, obwohl sie unterschiedlich agieren müssten, um das Ziel zu erreichen 2) "Alien Hand Syndrome" - Patienten verneinen für Handlungen verantwortlich zu sein 3) beide Hände arbeiten gegeneinander, vor allem bei Corp.-Callosum-Läsionen und Unterbrechung der Verbindung beider SMAs
Unterschiede zwischen Frontal und Parietalcortex
Parietalcortexstimulation während chirurgischem Eingriff: Intention verspüren, eine bestimmte Handlung auszuführen -> starke Stimulation: illusorisches Gefühl, eine Handlung sei ausgeführt worden dorsaler Prämotorischer Cortex (Frontal) wird stimuliert: Probanden führen Handlungen aus, spüren aber keine Intention über Handlungsausführung bzw. haben kein Bewusstsein über die Ausführung --> Parietalcortex = Intention, Frontalcortex = Ausführung?
Definition der Apraxie
Goldenberg (2003): - Gruppe von Symptomen, denen gemeinsam ist, dass sie Folge linkshirniger Läsionen sind- Fehlhandlungen nicht nur auf kontralaterale Seite, sondern auch auf die linke Körperseite bezogen - Gliedmaßenapraxie manifestiert sich in drei Arten von Handlungen: Imitieren von Gesten, Ausführen von bedeutungsvollen Gesten auf Aufforderung und Gebrauch von Werkzeugen und Objekten
Diagnostische Kriterien für die Apraxie
Perseveration= beharrliches Wiederholen von Bewegungen Substitution = Eine Handlung durch eine andere Ersetzen Überschussbewegungen Auslassung Conduite d'approche = stufenweise phonematische oder semantische Annäherung an das Zielwort (z.B. beim Benennen), oder an eine Zielhandlung Körperteil als Objekt verwenden = Nase Putzen mit der Hand als Taschentuch, Hand als Hammer nutzen
Besonderheit der motorischen Fähigkeiten und des Verständnisses von Aufgaben bei der Apraxie
sie bleiben Erhalten! Nach Objekten greifen und sie erfassen funktioniert optimal, zielsichere Planung und Ausführung einzelner Bewegungen ist vorhanden, "Fingerfertigkeit" ist vorhanden --> Keine elementare motorische Beeinträchtigung, in anderen Kontexten können Bewegungen ausgeführt werden. --> kein mangelndes Verständnis der Aufgabe
Einteilung der Apraxie nach Liebmann vs. heutige Nutzung der Begriffe
Liebmann Ideatorische Apraxie: Handlungsplan fehlt, fehlerhafte bzw. fehlende Repräsentation des Bewegungsziels Ideomotorische Apraxie: Handlungsziel bekannt, Umsetzung des Plans ist jedoch fehlerhaft Heute Unterschiedliche Interpretation der Begriffe: Störungen des Werkzeug- und Objektgebrauchs als ideatorische Apraxie bezeichnet, Störungen von Gesten ohne Objekt als ideomotorische Apraxie
Goldenberg hält die Einteilung von Apraxien für wenig hilfreich und plädiert für ....
eine Beschreibung anhand der vorherrschenden Symptome
Bedeutungsvolle und bedeutungslose Gesten:
Eine Annahme ist, dass gestörtes Imitieren das Zeichen der Störung der Ausführung von motorischen Handlungen sein könnte
Erkläre
Dissoziation (Unabhängigkeit) zwischen Imitieren bedeutungsloser und dem Ausführen bedeutungsvoller Gesten sprechen gegen eine generelle Störung der Ausführung von Gesten Modell: Man fordert jemanden verbal auf, eine Geste durchzuführen durch Zeigen eines Objekts: 1) bei bedeutungslosen Gesten findet eine Perspektive Analyse statt --> Die führt direkt zur Motorischen Kontrolle (Nachmachen), 2) wobei die Bedeutungsvolle Geste zudem eine Bedeutungszuschreibung benötigt.
Defizite im Hirn bei bedeutungslosen und bedeutungsvollen Gesten
--> Defizite bei der Imitation von Handstellungen nach Läsionen im linken unteren Parietallappen --> Bei der Ausführung von bedeutungsvollen Gesten: links inferior frontale und präzentrale Läsion ==> Fehlender Einfluss parietaler Läsionen widerspricht Befunden der Bildgebung
Werkzeug und Objektgebrauch: Es gibt 2 Zugänge zum Werkzeug- und Objektgebrauch - wie werden diese Aktiviert? Welche Defizite durch Läsionen stören sie?
Gespeicherte Gebrauchsanweisungen (semantisches Gedächtnis) -> wird aktiviert durch Erkennen des Objekts -> Defizite nach Läsionen im linken posterioren, mittleren Temporallappen Erschließung der Funktion aus der Struktur (funktionell wichtige Details) --> beim alternativen Gebrauch von Objekten --> Defizite nach Läsionen im linken unteren Parietallappen ==> Wenn beide Zugänge gestört sind, ist Objektgebrauch gestört
Fallbeispiel zur Apraxie: Bedeutungsvolle und bedeutungslose Gesten nach verbaler Aufforderung ausführen und imitieren
VP kann nicht imitieren, sowohl bei Vorzeigen als auch nach der Aufforderung gestört: unter Anderem Substitution und Persevation vorhanden
Basalganglien dienen der
Kontrolle von Bewegungen bzw. der Feinabstimmung
Aufbau der Basalganglien
Nucleus Caudatus und Putamen (innere Strukturen) = Striatum -- sendet Input aus dem gesamten Cortex Globus Pallidus -- sendet Output an den Thalamus Substantia Nigra -- Output zum Thalamus und Colliculus Superior-- modulierender Einfluss auf das Striatum Nucleus Subthalamicus
Verschalungen der Basalganglien
direkter und indirekter Pfad der Infoverarbeitung zwischen Striatum und Cortex Direkter Pfad- Förderung und Reaktionsauswahl im Cortex Indirekter Pfad- Hemmung der Reaktionsauswahl
Wodurch werden direkter und indirekter Pfad der Basalganglien aktiviert bzw. gehemmt?
Dopamin aktiviert den direkten Pfad und hemmt den indirekten Pfad durch D1-/D2-Rezeptoren -> Funktion als Torwächter (Basalganglien wählen aktivierte Handlung aus) --> Passend zur "Affordance Competition Hypothesis": (Zu einem Zeitpunkt viele Handlungen vorhanden, Reaktionsauswahl muss durch Basalgnglien stattfinden)
Huntington's Disease: Allgemeines, Symptome, Was betrifft die Erkrankung vor allem?
Vererbbare Erkrankung, Beginn im 4./5. Lebensjahrzehnt (40-50) - motorische Schwerfälligkeit, Gleichgewichtsprobleme, Ruhelosigkeit, Hyperkinesie ("Mehrbewegungen"), unwillkürliche Bewegungen (CHOREA, nicht mehr gebräuchlich) --> betrifft vor allem inhibitorischen Output des Striatums in dem indirekten Pfad --> Resultat: stärkere Aktivierung des Cortex (=> Überschießende Bewegungen)
Parkinson Krankheit:
Neuronales Korrelat, Folge
Verlust dopaminerger Neurone im Striatum (Substantia Nigra pars compacta, SNc) --> reduzierter Input in das Striatum, schwächerer inhibitorischer Output im direkten Pfad --> stärkerer inhibitorischer Output im direkten Pfad- --> Stärkere Inhibition des Thalamus --> Initiierung von Bewegungen im Cortex ist gestört
Symptome von Morbus Parkinson
Haltungsinstabilität, Tremor (Zittern), Rigor (Versteifung der Muskeln), Bradykinese (Verlangsamung von Bewegungen), Akinese (Hypokinesie)
Was ist die Rolle des Cerebellums?
Ähnlich wie Basalganglien auch die Kontrolle von Handlungen bzw. Feinkontrolle
Wie ist die Größe des Cerebellum im Verhältnis?
50 milliarden Neurone, ca. 50% der Neurone des Gehirns --> viele reziproke Faserverbindungen mit dem Cerebralen Cortex
