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Naturwissenschaft (Fach) / Klausur (Lektion)

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• Die HPA-Achse (Stress) Das Zusammenspiel des unter Stress aktivierten Regelkreises der HPA dient insbesondere zur Sekretionsregulation der Glukokortikoide. Die Hypophyse ist das hormonelle Ausführungsorgan des Hypothalamus.  Hypothalamus: Ausschüttung des Kortikotropin-Releasing-Hormons (CRH) Hypophyse: Ausschüttung des adrenokortikotropen Hormons (ACTH)  ACTH löst an der Nebennierenrinde vor allem die Sekretion der Glukokortikoide aus. Diese werden in der mittleren Schicht der Nebennierenrinde gebildet (Zona fasciculca).  Funktionen der Glukokortikoide  - Vor allem Kortisol erfüllen wichtige Funktionen im Zusammenhang mit der Aufrechterhaltung der Homöostase.- Die Ausschüttung dient der Energiebereitstellung im Zuge der Stressreaktion → Glukose kann bereitgestellt werden durch verschiedene biochemische Reaktionsketten. - Die Folge der Summe ist eine Erhöhung des Blutzuckerspiegels.- Ist ein wichtiges Bindeglied zwischen der HPA-Achse und dem Immunsystem.- Die Feinabstimmung geschieht durch mehrere negative Rückkopplungsmechanismen auf nahezu allen Ebenen des Systems.  Beeinflussung von Immunsystem und Gehirn Eine weitere wichtige Funktion erfüllen die Glukokortikoide bei Entzündungsreaktionen, da sie Entzündungsprozesse hemmen und das Immunsystem supprimieren (dämpfen) können. Können aber wohl auch aktivierende Funktionen haben. 
• Stress und Immunsystem (Psychoneuroimmologie befasst sich mit den Zusammenhängen zwischen Prozessen im ZNS, dem endokrinen System und dem Immunsystem.) Stressbelastungen haben meist einen negativen Einfluss auf das Immunsystem. Dies gilt nicht nur für Stressoren aus der Umwelt (auch negative Emotionen).  Zweiwegekommunikation bildet die organismische Grundlage einerseits für die Entstehung von körperlichen Krankheiten durch Stress, andererseits für die positiven und negativen Auswirkungen des somatischen Zustands auf kognitive und emotionale Prozesse. Es herrscht eine enge Kopplung zwischen der Stressreaktion und Immunprozessen.  → Dies wird z.B daran deutlich, dass auf Zellen des Immunsystems Rezeptoren für Adrenalin und Noradrenalin gefunden wurden.  Immunabwehr Die Aufgabe des Immunsystems besteht darin, den Körper vor Einflüssen durch schädliche Substanzen von außen zu schützen. z.B. Parasiten, Viren oder Bakterien und chemische Stoffe. Immunsystem unterscheidet zwischen fremd und eigen.Unterscheidung zwischen unspezifisch angeboren und spezifisch erworben. 
• Körperliche und psychische Auswirkungen (Stress) Stressbezogene körperliche Erkrankungen Der Einfluss psychischer Faktoren auf die Entstehung und Aufrechterhaltung bestimmter organischer Erkrankungen ist von jeher bekannt → Psychosomatik. Erklärung für die Krankheitsentstehung und Aufrechterhaltung der drei Ebenen, die für menschliches Verhalten bedeutsam sind: biologische Gegebenheiten, psychische Prozesse, soziale InteraktionDabei ist besonders die Interaktion und deren wechselseitige Abhängigkeit zu beachten.  Diathese-Stress-Modell: Disposition ("Erworbene Anfälligkeit") für bestimmte Krankheit (Reaktion auf Belastung), Stress (Umweltereignisse, Lebenssituation) wird auch berücksichtigt, sowie das Zusammenwirken. Zur Entwicklung einer Störung bedarf es Diathese ("Neigung zu Erkrankung") und Stress. [Untersucht werden die Wechselwirkungen zwischen Diathese und Stress. Zentral ist die Annahme, dass zur Entwicklung einer Störung sowohl Diathese als auch Stress nötig sind.] Herz-Kreislauf-Krankheiten: Volkskrankheit Nr. 1 (Stressoren haben unmittelbaren und gravierenden Einfluss auf die Parameter der Herz-Kreislauf Funktionen). Durch typische Stressoren wie mentale Aufgaben, belastende Interviews, oder Reden vor Publikum zeigten sich innerhalb von Minuten Veränderungen zahlreicher Parameter: Blutdruck, Herzfrequenz, Gerinnungsfähigkeit des Blutes.  20% haben eine Depression, wodurch die Mortalität nach einem Infarkt erhöht ist. Ebenso konnte identifiziert werden: Neigung zu Ärgerreaktionen, Feindseligkeit, phobische Ängste, unspezifische Angstzustände.  Bluthochdruck gilt als eine weitere Erkrankung, zu deren Entstehung auch Stress gehört. Wichtig ist dabei der „negative Affekt“. Setzt sich zusammen aus Depressivität, Angst und Anspannung. Erfassbar mit Fragebögen. Eine These besagt, dass erhöhte Adrenalin und Noradrenalinspiegel durch ihre Wirkung auf Herz und Gefäße langfristig zu einer Hypertonie (= erhöhter Druck) führen.  Die Stressforschung belegt immer deutlicher, dass Zusammenhänge zwischen psychischen Faktoren und Krankheitsentstehung- und Aufrechterhaltung bestehen. Das Immunsystem und das endokrine System können durch psychische Faktoren in beträchtlichem Ausmaß beeinflusst werden.  In der Verhaltensmedizin werden Dysfunktionen als Folge der generell engen Verzahnung zwischen psychischen und physiologischen Prozessen verstanden (Diathese-Stress-Modell). Diese führt bei extremen körperlichen Belastungen auch zu extremen körperlichen Reaktionen, die chronifizieren können.  Stress und psychische Störungen - Angestiegene HPA Aktivität kann depressionsauslösend sein. z.B. durch langanhaltende oder besonders schwere, belastende Lebensereignisse. - Extreme Aktivierung des Stresssystems, die nicht der üblichen Normalisierung unterlag. - Angststörungen, Schlafstörungen, Essstörungen oder Zwangsstörungen. HPA Achse scheint einen zentralen Einfluss auf das biochemische Gleichgewicht unseres Körpers und Gehirns auszuüben. Durch den Hypothalamus werden schließlich fast alle vegetativen (unbewusste NS) Funktionen kontrolliert und beeinflusst. Dem Hypothalamus sind außerdem Anteile des limbischen Systems vorgeschaltet (Emotionen, kognitive Prozesse).  Sowohl auf der Ebene des Gehirns als auch zwischen den zerebralen Strukturen einerseits und dem Vegetativum und dem Immunsystem andererseits gibt es zahlreiche Rückkopplungs- und Steuerungsmechanismen. In dieser Verzahnung liegt der Schlüssel zur Erklärung von Entwicklung und Aufrechterhaltung stressbedingter Krankheiten.
• Organisation des sensorischen Systems - Mehrere spezialisierte Bereiche auf mehreren Ebenen sind über mehrere parallele Bahnen verbunden - Komplexe Reize werden als ein integriertes Ganzes wahrgenommen, nicht als Kombination unabhängiger Merkmale - Wahrnehmungen müssen ein Produkt der gemeinsamen Aktivität vieler miteinander verbundener kortikaler Gebiete sein - Die meisten sensorischen Neurone übertragen Informationen von niedrigeren zu höheren Ebenen; einige leiten in der umgekehrten Richtung → übertragen top-down-Signale → „kortikofugale Bahnen“ (aus kortikalen Bereichen zu subkortikalen Gebieten leiten)

• Das Ohr (Wahrnehmung II) - Schallwellen wandern den Hörkanal entlang und verursachen Schwingungen der Membrana tympani (Trommelfell)- Schwingungen werden auf die drei Ossicula (Gehörknöchelchen am Mittelohr) übertragen → Malleus (Hammer), Incus (Amboss), Stapes (Steigbügel) - Schwingungen am Stapes lösen Schwingungen am ovalen Fenster aus (Membran) - Diese überträgt Schwingungen auf die Flüssigkeit in der schneckenförmigen Cochlea → 
lange, aufgerollte Röhre mit einer inneren Membran → Membran ist das auditorische Rezeptorgan, das Corti-Organ- Jede Druckveränderung am ovalen Fenster wandert als eine Welle das Corti-Organ entlang - Das Corti-Organ besteht aus zwei Membranen: Basilarmembran (darauf sitzen die Haarzellen), 
Tektorialmembran (liegt auf den Haarzellen)- Auslenkung des Corti-Organs an einer beliebigen Stelle erzeugt eine Schwerkraft auf die Haarzellen an derselben Stelle.      • Diese Kraft stimuliert die Haarzellen     • Löst Aktionspotentiale in den Axonen des Nervus cochlearis (Hörnerv) aus- Schwingungen der Cochlea-Flüssigkeit werden durch das runde Fenster abgeleitet (elastische Membran in der Wand der Cochlea)- Bogengänge: rezeptive Organe des vestibulären Sytems →erzeugt Informationen über die Richtung und Intensität von Kopfbewegungen → helfen das Gleichgewicht zu halte
• Hautrezeptoren (Wahrnehmung II) Nervenenden - Temperaturveränderungen und Schmerz Merkel-Scheibe (Krause Körperchen) - Langsame und kontinuierliche Drückveränd.Ruffini Körperchen - Langsame Druckveränderungen und Dehnveränderungen Pacini Körperchen - Plötzliche Verschiebungen der Haut - Informationen in den Rezeptoren entstehen durch räumliche, oder thermische Veränderungen, welche chemische Reaktionen erzeugen - Durch eine Kette von chemischen Reaktionen und Aktionen werden so Informationen bis ins Gehirn geleitet - Bei anhaltenden Stimulationen ist es dem Gehirn möglich, diese zu adaptieren (z.B. das Tragen von Kleidung) 
• Das Somatosensorische System (Wahrnehmung II) - Der Mensch besitzt auf jeder Körperseite zwei Bahnen, welche die Informationen aus den Rezeptoren in das Gehirn leiten- Das Lemniscus-medialis-System leitet die Informationen aus dem Körper und das Anterolaterale System die Informationen aus dem Gesicht zum Gehirn 
  Somatosensorischer Cortex - Sind die Informationen über den Thalamus im Hirn angelangt, werden sie im Sensomotorischen Bereich des Hirns verarbeitet. - Jeder Bereich erfüllt hierbei eine eigene Informationsverarbeitung aus den unterschiedlichen Bereichen des Körpers. Somatosensorische Agnosie  - Die Identifizierung von Objekten durch Berührung wird Stereognosis genannt. Ist diese Fähigkeit gestört unterteil man dies in zwei Formen der Agnosie:      1. Astereognosie = Unfähigkeit, Objekte durch Berührung zu erkennen     2. Asomatognosie = Unfähigkeit, Teile des eigenen Körpers zu erkennen         • Ursachen: Häufig Verletzungen des rechten Partietallappens durch Schlaganfälle, oder ähnliche Verletzungen (Gewöhnlich betrifft die Agnosie ausschließlich die linke Körperhälfte)
• Schmerz - allgemein (Wahrnehmung II) Schmerzen lassen sich je nach Dauer und Ursache unterteilen in - akute Schmerzen- chronische Schmerzen- neuropathische Schmerzen (durch eine Läsion oder eine Dysfunktion des NS)- psychosomatische Schmerzen  3 Paradoxien von Schmerz Adaptivität des Schmerzes- Bei Schmerz handelt es sich um eine Erfahrung, die zwar extrem negativ erlebt wird und dennoch überlebenswichtig ist. Hierbei gibt es keinen speziellen Reiz für Schmerz, sondern eine Vielzahl von Reizen bzw. Auslösern. Schmerz ist im Gehirn nicht lokalisierbar - Schmerz ist nicht an einzelne Kortex- und Gehirnarealen festzumachen, Studien belegen, dass sogar Menschen mit einer fehlenden Hemisphäre (Hemisphärektomierte Patienten)  in beiden Seiten ihres Körpers Schmerz empfingen.  Schmerz ist Unterdrückbar - Viele Studien belegen, dass unser Schmerzempfinden auch von emotionalen Faktoren abhängt. Die Erfahrungen der zwei Weltkriege unterstützen bzw. belegen diesen Wissensstand. 
• Das gustatorische System (Wahrnehmung II) Die Infos von der Zungenspitze, dem hinteren Teil der Zunge und/ oder dem hinteren Teil der Mundhöhle werden je nach Lage entweder vom Nervus facialis, Nervus glosspharyngeus, oder Nervus vagus übertragen.  Diese Nerven enden alle in den Nervus solitarius, der Medulla, wo sie synaptische Verbindungen mit Neuronen bilden, die zum Nucleus ventralis posterior des Thalamus projizieren. Die gustatorischen Axone des Nucleus ventralis posterior projizieren dann zum primären und sekundären gustatorischen Cortex.  Anosmie = Unfähigkeit zu riechenAgeusie = Unfähigkeit zu schmecken
• Aufmerksamkeit (Wahrnehmung II) Selektive Aufmerksamkeit = nur ein kleiner Teil der vielen Reize wird bewusst wahrgenommen  2 Arten der Aufmerksamkeitsfokussierung 1. durch internale kognitive Prozesse = endogene Aufmerksamkeit Beispiel: Aufmerksamkeit wird auf Tisch gerichtet, da ich Schlüssel suche top-down (= von der höheren zur niedrigeren Ebene)2. durch externale Ereignisse = exogene Aufmerksamkeit Beispiel: Aufmerksamkeit wird auf Tisch gerichtet, weil Katze ein Glas umgestoßen hat bottom-up (= von der niedrigeren zur höheren Ebene) Cocktail-Party-Phänomen Man nimmt eigenen Namen trotz Vertiefung in anderes Gespräch und lauter Geräuschkulisse wahr → zeigt, dass das Gehirn den Zugang zum Bewusstsein für Reize, außer einem ganz bestimmten, blockiert. Gleichzeitig werden aber die dem Bewusstsein zugänglichen Reize überwacht, für den Fall, dass etwas auftaucht, was Aufmerksamkeit erfordert.  Change Blindness (engl.: Veränderungsblindheit) = Unfähigkeit, Veränderungen in einem Bild wahrzunehmen, wenn zwischen diesem und dem veränderten entweder ein einfarbiges Bild oder ein Bild mit sogenannten Mudsplashes (Matschspritzer) eingeblendet wird Grund für Veränderungsblindheit: Beim Betrachten eines Bildes kann man sich an alle Teile der Szene nicht erinnern, die nicht im Zentrum der Aufmerksamkeit lagen. 
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• Anatomischer Aufbau des Auges - Auge liegt geschützt in der Schädelhöhle (Augapfel) - Hornhaut: ist durchsichtig, dient dem Schutz des geöffneten Augessorgt durch Wölbung für eine Brechung der Lichtstrahlen- Regenbogenhaut (Iris): kann sich dynamisch den Lichtverhältnissen anpassen (Blende)- Pupille ist die zentrale, lichtdurchlässige Öffnung der Linse - Augenlinse: durchsichtiger, verformter Körper, durch den das Licht der äußeren Welt ins Augeninnere fällt- Akkommodation: die Brechkraft wird dynamisch angepasst und dadurch werden Gegenstände in unterschiedlicher Entfernung scharf gesehen - Glaskörper: befindet sich im Augeninneren, 
besteht zu 98% aus Wasser → dient der Stabilität - Makula und Fovea: weitentferntester Punkt von 
der Linse weg → Gelber Fleck (Makula); Ort des schärfsten Sehens (Fovea)- Im Zentrum des Flecks liegt die Fovea → sind Zapfen besonders dicht gedrängt - an der Stelle an der der Sehnerv das Auge verlässt gibt es keine Rezeptorzellen 
→ Blinder Fleck - Netzhaut (Retina): lichtempfindlichste innerste Schicht des Auges, in der Stäbchen und Zapfen enthalten sind, beginnt die Verarbeitung des visuellen Systems
• Stäbchen und Zapfen - menschliches Auge hat zwei Typen von Sinneszellen - zapfenvermitteltes Sehen dominiert bei guter Beleuchtung und zeigt die scharfe, farbige 
Wahrnehmung der Umgebung → photopisches Sehen - wenn es anfängt zu dämmern, ist nicht genügend Licht, damit die Zapfen funktionieren, somit 
dominiert das stäbchenvermitteltes Sehen → skotopisches Sehen - größte Zapfendichte befindet sich in der Stelle des schärfsten Sehens → gelber Fleck (Fovea), keine 
Stäbchen vorhanden- in der Peripherie sind Stäbchen und Zapfen enthalten, mehr Stäbchen als Zapfen 

• Neuronale 
Verarbeitungsprozesse 
visueller Informationen
 Von der Retina zum primären visuellen Kortex - Signale aus einer Hälfte jeder Retina kreuzen auf die gegenüberliegende Seite des Gehirns → Sehnerven kreuzen sich am Chiasma opticum - Corpus geniculatum laterale (seitlicher Kniehöcker im Thalamus)     • parvozelluläre Neurone: Farben, Details u. langsame Bewegungen     • magnozelluläre Neurone: reagieren besonders auf Bewegungen- Primärer visueller Kortex (im Okzipitallappen der Hirnrinde; primäre Sehrinde, striärer Kortex, Area striata)      • 6 Schichten     • Säulenstruktur      • Orientierungssäulen, okuläre Dominanzsäulen, Blobs, 
Hypersäulen / Hyperstruktur
• Kanten sehen - Ort, an dem 2 Flächen eines visuellen Bildes zusammentreffen- Wahrnehmung einer Kante = Wahrnehmung eines Kontrasts zwischen 2 benachbarten Stellen des Gesichtsfeldes  Mach’sche Bänder  - bezeichnen Tendenz, helle und dunkle Balken nahe den Übergängen zwischen hellen und dunklen Bereichen zu sehen - Bänder entstehen durch Erhöhung des Kontrasts an jeder Kante  Laterale Inhibition (seitliche Schwächung) Prinzip der Erregungsbegrenzung und Kontrastverstärkung durch inhibitorische (schwächende) Beeinflussung benachbarter Rezeptoren  - A,B,C: feuern mit derselben Rate, da alle gleiche Stimulation durch Licht erhalten & selbe Ausmaß an Hemmung durch stark stimulierte Nachbarn- D: feuert mehr, da er gleiche Stimulation erhält, jedoch weniger Hemmung durch Nachbarn E- F,G,H: feuern gleich, da sie gleich wenig mit Licht stimuliert werden & selbe geringe Hemmung von Nachbarn erhalten- E: feuert noch weniger, da er gleiche Erregung erhält aber mehr Hemmung durch den benachbarten Rezeptor D   Physiologische Grundlage der Kontrastverstärkung - Neuronen und ihre rezeptiven Felder sorgen für das Ausmaß des Helligkeitskontrasts zwischen 2 Bereichen 
• On-Zentrum-Zellen und Off-Zentrum-Zellen 2 verschiedene Reaktionen beim Bestrahlen verschiedener Teile rezeptiver Felder (weißes Licht) [Sehr häufig wird der Begriff für Bereiche auf der Netzhaut des Auges verwendet. Viele Photorezeptoren konvergieren hier auf wenige Ganglienzellen.] 1. On- Reaktion: Erhöhung der Entladungsfrequenz bei Licht2. Off- Reaktion: Reduzierung der Entladungsfrequenz bei Licht und Erhöhung der Entladungsfrequenz ohne Licht → Reaktion abhängig davon, ob es sich um On-Zentrum-Zelle oder Off-Zentrum-Zelle handelt - On-Zentrum-Zelle: On-Reaktion, wenn Licht in zentralen Bereich des rezeptiven Feldes gestrahlt wird / Hemmung wenn Licht in die Peripherie gestrahlt wird und Off-Reaktion wenn Licht ausgeschaltet wird- Off-Zentrum-Zelle: Hemmung und Off-Reaktion, wenn Licht in ihr Zentrum gestrahlt wird / On-Reaktion auf Licht in der Peripherie ihres rezeptiven Feldes → Beide Zellen reagieren am besten auf Kontraste 
• On-Zentrum-Zellen und Off-Zentrum-Zellen 2 verschiedene Reaktionen beim Bestrahlen verschiedener Teile rezeptiver Felder (weißes Licht) [Sehr häufig wird der Begriff für Bereiche auf der Netzhaut des Auges verwendet. Viele Photorezeptoren konvergieren hier auf wenige Ganglienzellen.] 1. On- Reaktion: Erhöhung der Entladungsfrequenz bei Licht2. Off- Reaktion: Reduzierung der Entladungsfrequenz bei Licht und Erhöhung der Entladungsfrequenz ohne Licht → Reaktion abhängig davon, ob es sich um On-Zentrum-Zelle oder Off-Zentrum-Zelle handelt - On-Zentrum-Zelle: On-Reaktion, wenn Licht in zentralen Bereich des rezeptiven Feldes gestrahlt wird / Hemmung wenn Licht in die Peripherie gestrahlt wird und Off-Reaktion wenn Licht ausgeschaltet wird- Off-Zentrum-Zelle: Hemmung und Off-Reaktion, wenn Licht in ihr Zentrum gestrahlt wird / On-Reaktion auf Licht in der Peripherie ihres rezeptiven Feldes → Beide Zellen reagieren am besten auf Kontraste  [- On-Zentrum-Neurone haben ein erregendes Zentrum und ein hemmendes Umfeld- Off-Zentrum-Neurone haben ein hemmendes Zentrum und ein erregendes Umfeld]
• Farbe sehen - achromatische Farben: schwarz, weiß, grau // SCHWARZ - WEIß - GRAU- chromatische Farben: Blau, Grün, Gelb // BLAU - GRÜN - GELB     - die meisten Objekte absorbieren die verschiedenen Wellenlängen von Licht, das auf sie trifft, in einem unterschiedlichen Ausmaß und reflektieren den Rest 
→ diese Mischung der Wellenlängen beeinflusst die Wahrnehmung unserer Farben 
 Dreifarbentheorie der Farbwahrnehmung zentrale Idee: Farbsehen basiert auf drei Rezeptorsystemen mit unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeiten      → Farbe eines bestimmten Reizes wird durch das Verhältnis der Aktivität der drei Rezeptoren kodiert  - jede Farbe des sichtbaren Spektrums wird durch die Zusammenmischung vom Licht dreier verschiedener Wellenlängen in unterschiedlichen Anteilen erzeugt     → mit drei beliebigen Wellenlängen möglich, solange die Farbe einer der drei nicht durch die Mischung der anderen beiden hergestellt werden kann  Gegenfarbentheorie des Farbsehens - im visuellen System: zwei verschiedene Klassen von Zellen zur Farbkodierung und eine weitere Klasse zur Helligkeitskodierung → jede Klasse kodiert zwei komplementäre Farbwahrnehmungen- eine Klasse farbkodierender Zellen signalisiert Rot über die Veränderung einer Aktivität in die eine Richtung und signalisiert die komplementäre Farbe von Rot, Grün, indem sie ihre Aktivität in die andere Richtung verändert- andere Klasse farbkodierender Zellen: Blau und ihr Gegenstück Gelb werden auf dieselbe Gegensatz-Art kodiert- Klasse helligkeitskodierender Zellen: Schwarz und weiß werden auch auf diese Weise signalisiert  → Koexistenz der beiden farbkodierenden Mechanismen in unserem visuellen System 

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