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Biologische Psychologie (Fach) / Auditorisches System (Lektion)

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• Weg des Tones  - Ton = Schallwellen: sich abwechselnde Zonen komprimierter und dekomprimierter Luft, die sich wellenartig ausbreiten - äußeres Ohr: Schalwellen werden aufgenommen und über den Gehörgang zum Trommelfell (Mittelohr) weitergeleitet - mittleres Ohr: Trommelfell wird ausgelenkt -> Schwinkungen, die über die Gehörknöchelchen (Hammer, Amboss und Steigbügel) mechanisch verstärkt werden (Erhöhung des Schalldruckes)  - inneres Ohr: Vom ovalen Fenster/Fußplatte (zwischen Mittelohr und Innenohr) wird das Signal auf die Cochlea übertragen: Ort der sensorischen Signaltransduktion 
• Cochlea -> flüssigkeitsgefüllte, spiralförmige Struktur, die aus mehreren Kanälen besteht: scala vestibuli, scale media und scala tympani - scala vestibuli (oben) und scala tympani (unten) enthalten selbe Flüssigkeit, scala media (mitte) eine Andere - Reissner-Membran: trennt scala vestibuli von scala media - Basilarmembran: trennt scala tympani von scala media - scala vestibuli und scala tympani sind am äußersten Ende der Cochlea miteinander verbunden durch das Helikotrema
• sensorische Transduktion - durch Schwingung der Fußplatte („ovales Fenster“) entsteht Wanderwelle in der Flüssigkeit der scala vestibuli der Cochlea (Luftwelle -> Wasserwelle) -> Basiliarmembran wird differentiell ausgelenkt: - Basiliarmembran ist an unterschiedlichen Stellen unterschiedlich flexibel & hat unterschiedlichen Durchmesser -> unterschiedliche Stellen werden durch unterschiedliche Schallfrequenzen maximal ausgelenkt - hohe Frequenzen: maximale Auslenkung in Trommelfellnähe - niedrige Frequenzen: maximale Auslenkung nahe dem Apex (anderes Ende)  - Möglichkeit des Ausgleiches der Wanderwelle durch „rundes“ Fenster des Innenohres am Ende der Scala tympani
• tonotope Repräsentation auf Basiliarmembranebene -> tonotope Repräsentation: nebeneinander liegende Neurone des auditorischen Systems sind sensitiv für angrenzende Frequenzbereiche - auf Basiliarmembranebene: nebeneinanderliegende Bereiche der Basiliarmembran werden durch angrenzende Frequenzbereiche erregt -> „Zerlegung“ des Signals in unterschiedliche Frequenzen durch die Basiliarmembran
• Signaltransduktion auf Ebene der Haarzellen -> sitzten auf der Basiliarmembran - sekundäre Sinneszellen - sind für die Signaltranduktion zuständig - am Kopf der Haarzellen sind Stereozilien: haarförmige Ausstülpungen der (Tektorial-)membran   - in Stereozilien befinden sich mechanisch gesteuerte Kaliumkanäle, im Ruhezustand sind manche dieser geschlossen und manche offen - ein Stereozil ist jeweil über sog. "Tip links" mit dem Kaliumkanal des benachbarten Stereozil verbunden  - Auslenkung in die eine Richtung -> mechanische Schließung aller Kalium-Kanäle über die "Tip-links" - Auslenkung in die andere Richtung -> mechanische Öffnung aller Kalium-Kanäle über die "Tip-links" - im extrazellulären Raum der Haarzellen wesentlich höhere Kaliumionenkonzentration -> bei Öffnung der Kaliumionenkanäle strömt Kalium in die Zelle (bei Neuronen wäre dies nicht der Fall, da sich elektrostatische Kraft und Konzentrationsgefälle die Wage halten) => Depolarisation der Haarzelle, welche über spannungsgesteuerte Calciumkanäle zur Freisetzung von Transmittern führt
• Hörbahn 1. Haarzellen: Rezeptorpotenzial 2. Spiralganglienzellen (Neuronen): Aktionspotenzial  -> Axone der Spiralganglienzellen (= Nervus cochlearis) 3. Medulla oblangata: Nuclei Cochlearis: erste Schaltstation der Hörbahn &  Superiore Olivenkerne: auditorische Reizlokalisation 4. Tectum: Colliculi inferioris: zweite Schaltstation der Hörbahn  - auditorische Information wird immer über die Colliculi inferioris geleitet (Kontrast zur visuellen Verarbeitung)  5. Thalamus: Corpus geniculatum mediale: dritte Schaltstation der Hörbahn  6. primärer auditorischer Kortex
• innere vs. äußere Haarzellen a) innere Haarzellen - innervieren circa. 95 % der Spiralganglienzellen - es gibt weniger innere als äußere Haarzellen - eine einzelne innerer Haarzelle innerviert mehrere Spiralganglienzellen - wachsen nicht nach - Funktion: Signalweiterleitung b) äußere Haarzellen - innervieren nur sehr wenige Spiralganglienzellen - es gibt mehr äußere als innere Haarzellen - wachsen nach (???) - Funktion: Verstärkung der Schwingung der Basiliarmembran
• Hörnerv -> Bündel aus Axonen der Spiralganglien - Spiralganglien sind mit Haarzellen der Basliarmembran der Cochlea verbunden - eine Spiralganglienzelle feuert am meisten Aktionpotenziale, wenn der eingehende Reiz in seinem „bevorzugten“ Frequenzbereich ist (der Frequenzbereich der dazu führt, dass die Membran an der Stelle ausgelenkt wird, wo sich die Haarzelle befindet, die diese Spiralganglienzelle innerviert) - Lautstärke des Tones spielt ebenfalls eine Rolle: Lauterer Ton -> stärkere Antwort der Spiralganglienzellen
• Gleichgewichts- und Lagesinn -> Signaltransduktion über ähnliche Mechanismen wie beim Hören: Auslenken von Stereozylien von Haarzellen - Haarzellen im Labyrinthorgan (verbunden mit Cochlea) - Labyrinthorgan unterteilt in Bogengänge und Makularorgan -> Bogengänge: Haarzellen reagieren primär auf Rotationsbewegungen -> Makularorgan: Haarzellen reagieren primär auf horizontale & vertikale Linearbeschleunigungen - auch bei diesen gibt es Grundaktivität (manche Kaliumskanäle offen), bei Auslenkung in die eine Richtung depolarisiert die Membran der Haarzellen, bei Auslenkung in die andere Richtung hyperpolarisiert diese - Auslenkung der Haarzellen im Labyrinthorgan führt zu Aktionspotenzialen im Vestibularisnerv => Nervus vestibularis und Nervus cochlearis bilden zusammen den 8.Hinrnerv
• Primärer auditorischer Kortex (A1) - Lokalisation: im superioren temporalen Gyrus (obere Windung des Temporallappens), großer Teil erstreckt sich über Planum temporale (ebener Bereich) und Gyrus temporalis transversus (genannt. Heschl`sche Querwindung) - tonotope Organisation: angrenzende Neurone reagieren auf angrenzende Frequenzbereiche - unilaterale Läsionen führen zu Hörproblemen - bilaterale Läsionen führen zu kortikaler Taubheit (nicht-bewusstes Wahrnehmung) 
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• dorsaler Pfad -> Lokalisation und Bewegung akustischer Objekte - eher posteriore Bereiche des A1 z.B. akudales laterales Feld - nutzen von zwei primären Informationsquellen: a) interaurale Intensitätsunterschiede -> Schall der von rechts kommt ist im rechten Ohr lauter, als im linken, da dieses im „Geräuschschatten“ des Kopfes liegt - Zellen, die für bestimmt interaurale Laufzeitunterschiede sensitiv sind b) interaurale Laufzeitunterschiede -> Signal, dass von rechts kommt, kommt im rechten Ohr zuerst an - Zellen, die für bestimmte interaurale Laufzeitunterschiede sensitiv sind
• ventraler Pfad b) ventraler Pfad: „Was“-Pfad -> spezifische Klänge - eher anteriore Bereiche des A1 z.B. anteriores laterales Feld
• Broca & Wenicke-Areal - Broca’s Beobachtung: Patient mit starker Beeinträchtigung der Sprachproduktion, aber kaum Beeinträchtigung des Sprachverständnisses oder anderen kognitiven Leistungen -> Broca-Areal: Hirnareal, welches bei diesem Patienten betroffen war (links inferiore frontale Bereich) -> Störung: Broca-Aphasie - Wernicke’s Beobachtungen: Patienten mit intakter Sprachproduktion aber gestörtem Sprachverständnis (Wernicke-Aphasie) -> Störung des Wernicke-Areals => Dippolte Dissoziation: seperate Module für Sprachverständnis und Sprachproduktion
• Wernicke-Geschwind-Modell -> frühes Modell der Sprache - beschreibt Interaktion des auditorischen Kortex, des motorischen Kortex, des Wernicke- und Broca- Areals beim Nachsprechen eines gehörten Wortes: 1. akustische Analyse im auditorischen Kortex 2. Bedeutungsabruf im Wernicke-Zentrum 3. Abruf des motorischen Programmes im Broca-Zentrum 4. Aktivierung der Neuronen im motorischen Kortex (Gesichtsbereich) - erklärt Leitungsaphasie: Sprachverständnis intakt, Nachsprechen gestört -> Verbindung Wernicke-/Broca-Areal geschädigt
• Studie zum dorsalen vs. ventralen Pfad beim Affen -> Tian et al. (2001) - Messung von Neuronen in verschiedenen Teilbereichen des A1 im Affen - Stimuli: unterschiedliche Kommunikationsrufe - 2 Beispiel-Neurone im AL (anteriores laterales Feld) des A1 -> reagieren auf bestimmte Klänge unabhängig von der räumlichen Position der Geräuschquelle => ventraler Pfad - 2 Beispiel-Neurone im CL (kaudales laterales Feld) -> reagieren bevorzugt auf Geräusche aus einer bestimmten Richtung => dorsaler Pfad
• dorsaler vs. ventraler Pfad in einer Humanstudie -> Ahveninen et al. (2013) - Lokalisations- und Identitätsaufgabe -> Lokalisationsaufgabe: Probanden bekamen zu Beginn einen Referenzreiz präsentiert und anschließend einen Testreiz, sollten jeweils angeben aus welcher Richtung dieser komme, indem sie auf einen entsprechenden Knopf drücken sollten -> Identitätsaufgabe: Probanden bekamen zu Beginn einen Referenzreiz präsentiert und anschließend einen Testreize, sollten jeweils angeben, ob dieser höher oder tiefer sein durch Knopfdruck - Frage: Wird die Performance bei der Lokalisationsaufgabe (Identitätsaufgabe) durch TNS (transkranielle Magnetstimulation) bestimmter kortikalen Areale gestört? -> TNS Verfahren, mit dem die Informationsverarbeitung in bestimmten kortikalen Arealen kurzfristig gestört werden kann - Manipulation: TNS posteriorer vs. anteriorer Bereiche des A1 - Resultate: TNS in posterioren Bereichen stört eher Lokalisationsaufgabe, im anterioren Bereich eher Frequenzaufgabe => Evidenz für dorsalen und ventralen Pfad im auditorischen System

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