Biologie - Neurobiologie, Stoffwechsel und Verhalten (Fach) / VL3 Verhalten (Lektion)

Hormone Gehirn und Verhalten

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• Ein Beispiel für den nachhaltigen Einfluss von Verhalten auf Gene ist Mütterliches Fürsorgeverhalten  kann DNA  Methylierung ändern somit  den Glucocorticoid Rezeptor
• Welches Verhalten ist gut für Fortpflanzung und Überleben? -->Nimm die Umgebung wahr und handlet den Umständen entsprechendWas braucht man dazu?-->maßgeblich: ZNS und PNS, Hormone
• Hormone: Körpereigene Informationsübermittler. Gebildet in speziellen Drüsenzellen, werden dann ins Blut abgegeben. Dann gelangen sie zu Zellen mit speziellen "Andockstellen" (Rezeptoren),wo ihre “Nachricht” gelesen werden können.
• Nervensystem: Netzwerk von Neuronen. Reizleitung elektrisch innerhalb der Zelle und vorwiegend chemisch von Zelle zu Zelle.
• VERGLEICH >> ENDOKRINESSYSTEM und NERVENSYSTEM Tabelle:                   NERVENSYSTEM                                   ENDOKRINES SYSTEM Kontrolle:  Netzwerke Neurotransmitte Neuroimpulse    Hormone Blutbahn Ziel zellen: Muskeln,Drüsen, andere Neurone                         Fast alle Zellen Effekt         Muskelkontraktion,Drüsensekretion            Veränderung  des Metabolismus   .......................neuronale aktivitätsänderung Reaktionszeit       Meist Millisekunden                                Sekunden, Stunden , Tage Dauer                             kurz                                                                        oft lang
• Verhaltensrelevantes endokrines System • Wachstum• Homeostase/Metabolismus• (Metamorphose/Diapause)• Kastensystem• Migration• Sozialverhalten• Fortpflanzungsverhalten• Pheromone
• Phylogenie desNervensystem ( entwicklung ) • Einfachstes Nervensystem: Hydra (Coelenterata-Hohltiere)Mechanorezeption, Synapsen, nicht sehr regionalisiert, aber können auf Reize habituieren• Komplexe Invertebraten: zunehmende Cephalisation>>Tintenfisch (Mollusca),Krebs (Arthropoda), Insekten können Lernen• ZentralesNervenSystem, Peripheres NervenSystem: Verterbraten>>Autonomes NS: Innere Organe>>Somatisches NS:Sensorik->Motorik>> Sympatisches NS: Angst, Erregung, Erschöpfung>>Parasympatisches NS:Erholung Alle Vertebraten Gehirne haben global ähnlichenn Bauplan, aber regional unterschiedliche Ausprägung!Relative Volumenzunahme nicht nur proportional zur Körpermasse!
• Isometrie und Allometrie Isometrie: Wenn die Veränderungen in Größe (im Individuum oder während evlutionärer Entwicklung) nicht zu Veränderungen in den Proportionen führen Allometrie: Beziehung zwischen Körpergröße, Anatomy, Physiology und Verhalten – Proportionen bleiben NICHT gleich
• Produktionsstätten von Hormonen und Wirkungsweise! • Epiphyse (Zirbeldrüse): Melatonin >>Jahreszeitliches Verhalten z.B. Vögel• Hypothalamus: Releasing Faktoren für Hypophyse (z.B. GnRH) Oxytocin (Wehen, Sozial- Verhalten) ADH (Antidiuretisches Hormon)=Vasopressin>>Wasserhaushalt, Sexualverhalten, Aggression• Hypophyse: Glandotrope Hormone: TSH, ACTH ,LH ,FSH Effektorische Hormone: STH ,MSH ,Prolaktin >> Fortpflanzung• Schilddrüse: T3 Trijodthyronin T4 Thyroxin Kalzitonin >>Energiestoffwechsel• Nebenniere: Mineralkortikoide, Glukokortikoide, Androgene, AdrenalinNoradrenalin >>Energiehaushalt, Stress,Reproduktion• Pankreas: Insulin Glukagon >Energiehaushalt ; Somatostatin >Sozialverhalten in Fischen• Ovar: Progesterone Östrogene>>Fortplanzung• Testes: Testosterone >>Aggression,Fortpflanzung
• HIERARCHIE DER HORMONDRÜSEN Befehlsinstanz = im HYPOTHALAMUS >> Hypophyse Befehlsinstanz  = Hypophyse Befehlsinstanz =Nebenniere ; Ovar ; Pankreas Hoden Schildrüse Nebenschildrüse
• Wirkungsmechanismen bzw. Hormonklassen • Peptidhormone (aus kurzen Aminosäureketten) z.B. Vasopressin, Oxytocin, Insulin, Wachstumshormone• Proteinhormone (aus langen Aminosäurenketten) z.B. Insulin, Glucagon• Steroide (aus Cholesterin)z.B. Östrogen, Testosteron• Aminhormone (aus Aminosäuren Tyrosin oder Tryptophan) z.B. Catecholamine (Dopamine,  Adrenalin=Epinephrin, Noradrenalin=Norepinephrin), Thyroxin
• WIE wirken Hormone auf die Zellen ? Regulierung durch Menge von Hormon aber auch Menge und Verteilung der Rezeptoren! Regulierung durch Peptid /Protein-Hormone via Membranrezeptoren ( Hormone Effektor) und second Messenger Systemen Regulierung durch Steroidhormone Wirken oft als Transkriptionsfaktoren Rezeptoren NICHT membranständig!
• WO sie wirken: STEUERUNGSMECHANISMEN • Beeinflussen Effektoren z.B. Testosterone-->Xenopus Hochzeitspolster• Beeinflussen periphere Sinnesrezeptoren z.B. taktile Stimulierung--> Prolaktin-->Kropfmilch• Beeinflussen Gehirn direkt (erstmal 1958 mit Hormonimplantaten in Katzen gezeigt)
• WANN sie wirken: (HORMONE) -->Geschlechtsspezifische Gehirndifferenzierung -->Entwicklung bis Geschlechtsreife Geschlechtsspezifisches Verhalten: z.B. SexGeschlechtsunspezifisches Verhalten: z.B.Flucht
• GESCHLECHTSSPEZIFISCHE VERHALTENSUNTERSCHIEDE Beispiele • Verhalten, das direkt mit dimorphem Körper zusammenhängt • Reproduktionsverhalten 1. Hormon-abhängiges Reproduktionsverhalten von Nagern Pheromon-abhängiges Verhalten     2. Verhalten, das Mitstreiter aus dem Feld schlägt3. Partnerwahl: Singen und Tanzen4. Brutführsorge: Oft die Weibchen, aber nicht immer
• Bei Menschen gibt es keine verlässlich messbaren geschlechtsspezifischen Unterschiede im Verhalten? --> stimmt nicht
• VERHALTENSUNTERSCHIEDE BEI MENSCHEN: TYPISCH MANN/TYPISCH FRAU Mittelwerte sagen nichts über Individuen aus, sondern über Gruppen ergänzen!!!!
• Nicht immer im Einklang miteinander: MANN und FRAU • Chromosomales Geschlecht: Geschlechtschromosomen• Gonaden-Geschlecht: Testes, Ovaries• Morphologisches Geschlecht sekundäre Geschlechtsmerkmale• Geschlechtsidentität: welchem Geschlecht man sich zugehörig fühlt
• EXPERIMENTELLE ANSÄTZE, die die Beziehung Hormone und Verhalten untersuchen 1. Hormone entfernen und experimentell hinzufügena. Gonadectomy (+Hormonbehandlung)b. Chemische Inhibitoren von Hormonenc. systemische/lokale Injektionen/Implantate2. Menschliche Krankheiten, bei denen Mutationen z.B. dazu führen, dass gewisse Hormone oder deren Rezeptoren nicht produziert werden3. Genmanipulationen
• Organisierende Hormonelle einflüsse... bespiel bei Mensch 1. Der Grundzustand ist weiblich. Ohne Hormone der Gonaden entwickelt sich das Säugergehirn weiblich.2. Testosteron während sensibler Entwicklungsphasen (‚kritische Periode‘) maskulinisiert (defeminisiert) permanent die neuralen Reizleitbahnen, die Sexualverhalten kontrollieren, in beidenGeschlechtern.3. Behandlung mit Testosteron außerhalb der kritischen Periode hat keinen Effekt auf die Gehirnorganisation.4. Hormonbehandlung in Erwachsenen hat nur vorübergehende aktivierende Effekte auf das Verhalten.
• Beispie für organisierenden Effekt Lage im Uterus beeinflusst Maskulinisierung/ Feminisierung und späteres Verhalten (z.B. Brutpflege, Aggression)
• Hormonell gesteuerte ZNS-Dimorphismus Beispiel: • Gesangssystem von Singvögelnz.B. Gesangslernkern Area X>Vorderhirn-Gesangsregionen im Männchen größer und mehr T-Rezeptoren als im Weibchen
• was ist Dimorphismus und was kann es betreffen? Ist das Auftreten von zwei deutlich verschiedenen Erscheinungsvorkommen bei derselben Art. Dimorphismus kann Größe der Region, Zellzahl, Zellgröße, Rezeptordichte,  etc betreffen und korreliert mit Gesangs-Verhalten
• Hormonell gesteuerte PNS-Dimorphismus Beispiel: · Der Spinale Nucleus des bulbo-cavernosus Muskels (SNB) in Nagern Mehr SNB Motorneurone in Männchen In Androgen Rezeptor Mutanten (Tfm) entwickelt sich der SNB  ‚weiblich‘
• Einflüsse anderer GENE auf Geschlechtschromosomen auf den Phänotyp von Gehirnzellen 1) Explantierte Gehirnkulturen von weiblichen und männlichen Mäusen entwickeln sichunterschiedlich (z.B. Zellteilung, Zahl derDopaminrezeptoren) bevor Hormone synthetisiert werden.2)Gynandromorpher Zebrafink: weibliches (zw) und männliches Gehirn (ww) inGleicher Hormonumgebung >>Gehirn nicht gleich Gene und Gonaden: Einfluss auf Verhalten nicht nur hierarchisch
• Umwelt und Gene (Hormone etc aber auch andere Klassen) beeinflussen sexuelle Differenzierung des Gehirns unabhänging voneinander, oft synergistisch

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