Allgemeine Psychologie & Biopsychologie (Fach) / Das Gehirn (Lektion)

Hirnmark Die Nervenfasern der Neuronen der Großhirnrinde verlaufen unterhalb der Hirnrinde und bilden die sog. „weiße Substanz“ des Großhirns (das sog. Hirnmark), d.h. das „weiße“ sind die Fortsätze der Nervenzellen (Nervenbahnen = myelinisierte Nervenfasern) Großhirnrinde (Rindenschicht), = Äußerer, geforchter Bereich (Kortex) des Großhirns; Dicke: 2 bis 5 mm sog. „graue“ Substanz. Hier liegen die Zellkörper der Neurone („die Rechenmaschine“)

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• Hirnmark Großhirnrinde Die Nervenfasern der Neuronen der Großhirnrinde verlaufen unterhalb der Hirnrinde und bilden die sog. „weiße Substanz" des Großhirns (das sog. Hirnmark), d.h. das „weiße" sind die Fortsätze der Nervenzellen (Nervenbahnen = myelinisierte Nervenfasern) (Rindenschicht),=Äußerer, geforchter Bereich (Kortex) des Großhirns;Dicke: 2 bis 5 mmsog. „graue" Substanz.Hier liegen die Zellkörper der Neurone („die Rechenmaschine")
• Die Blut-Hirnschranke   　 Die Blut-Hirn-Schranke ist eine physiologische Barriere zwischen dem Blutkreislauf und dem ZNS. Sie schützt das Gehirn vor im Blut zirkulierenden Krankheitserregern, Toxinen und Botenstoffen. Sie stellt einen hochselektiven Filter dar, über den die vom Gehirn benötigten Nährstoffe zugeführt und die entstandenen Stoffwechselprodukte abgeführt werden. Andererseits erschwert diese Schutzfunktion des Gehirns die medikamentöse Behandlung einer Vielzahl neurologischer Erkrankungen, da auch sehr viele Wirkstoffe die Blut-Hirn-Schranke nicht passieren können. Bisher sind nur wenige Substanzen in der Lage, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden, weshalb viele potenzielle Neuropharmaka letztlich an der Blut-Hirn-Schranke scheitern. 98 % dieser Substanzen können die Blut-Hirn-Schranke nicht überwinden.
• Aufbau des Gehirns Großhirn, Mittelhirn, Rauten-hirn Großhirn : Endhirn• Großhirnrinde(Neokortex) • Basalganglien • Limbisches System Zwischen-hirn• Thalamus • Hypothalamus • Hypophyse Mittelhirn ist ein Teil des Hirnstamms und liegt zwischen Brücke (Pons) und Zwischenhirn Rauten-hirn • Kleinhirn (Cerebellum) • Brücke (Pons) • Verlängertes Mark (Medulla oblongata           
• Areale und Funktionen in Hirnstamm und Kleinhirn Kleinhirn hinterer Schädel-bereich unter dem Großhirn, viele Verbindungen zu anderen Gehirnteilen  • Steuerung der motorischen Feinabstimmung • Koordination von Bewegungen • Beteiligung an Lernprozessen (klassische Konditionierung, Automatisierung) • Kurzzeitgedächtnis
• Areale und Funktionen in Hirnstamm und Kleinhirn Formatio Reticularis säulenartige Neuronenstruktur im Kern des Hirnstamms  • mit vielen Hirnregionen verbunden •Aufrechterhaltung des inneren Milieus des Körpers (Atmung, Kreislaufregulation, Aktivitäts-niveau) • Regulation der Kortexaktivität
• Areale und Funktionen in Hirnstamm und Kleinhirn Pons (Brücke) oberer Teil des Gehirnstamms  • Ursprung vieler Hirnnerven • Augenbewegungen, Lidschlag • Mimik und Kauen • Gleichgewichtsregulation
• Areale und Funktionen in Hirnstamm und Kleinhirn Medulla Oblongata unterster Teil des Gehirns im Gehirnstamm  • Steuerung der Willkürmotorik • Steuerung des vegetativen Nervensystems • Vitalfunktionen , Reflexe • Regulation Schlaf-Wachrhythmus
• Areale und Funktionen im Mittel- und Zwischenhirn Hypothalamus   unterhalb des Thalamus nach vorne verschoben gelegen  • wichtigstes Steuerorgan des vegetativen Nervensystems •Regulation von Atmung, Kreislauf, Nahrungsaufnahme • Hormoneller und
• Areale und Funktionen im Mittel- und Zwischenhirn Hypophyse   Ver-längerung des Hypo-thalamus  • wichtigstes Steuerorgan des hormonellen Systems • Bildungsort und Speicher verschiedener Hormone •Steuerung durch Releasing- und Inhibitinghormone vom Hypothalamus
• Areale und Funktionen im Mittel- und Zwischenhirn Thalamus   eiförmiger Bereich unterhalb des Kortex  • sehr stark vernetzter Gehirnteil • Verbindung zur Seh- und Hörbahn, • Filterung sensorischer Informationen • Emotion, Motivation, Ich-
• Areale und Funktionen im Mittel- und Zwischenhirn Mittelhirn   Bereich oberhalb des Hirnstamms  • Koordination optischer Reflexe • Steuerung der Augenmuskulatur • Bewegungssteuerung • beteiligt an Schmerzwahrnehmung
• Limbisches System: Hippocampus, Gyrus cinguli, Amygdala Gyrus cinguli am tiefsten gelegene Windung der Hirnrinde  • beteiligt an vielen Regelungs- prozessen, • Aufmerksamkeitssteuerung • Bewegungskoordination (emotionaler Ausdruck) • beteiligt an Schmerzverarbeitung  
• Limbisches System: Hippocampus, Gyrus cinguli, Amygdala Hippo-campus bogen-förmige Struktur am Endhirn  • vielfältige Verschaltungen innerhalb des Hippocampus • Verbindungen zu Sehfeldern, Amygdala, Thalamus, Raphé-Kernen • reagiert auf viele Transmitter • Integrationszentrale des Gehirns • Einspeicherung und Abruf  
• Limbisches System: Hippocampus, Gyrus cinguli, Amygdala Amygdala liegt auf der Innenseite der Hemis-phären  • starke Verbindungen zu Thalamus, Hypothalamus, Riechnerv, Frontal- und Temporallappen • Angst- und Wutreaktionen, • beteiligt an Verarbeitung und Speicherung emotionaler Inhalte
• Areale und Funktionen im Frontallappen Motorischer Kortex willkürliche Bewegungssteuerung,Repräsentation im Gehirn entspricht Körperform und Bedeutsamkeit (somatotopisch) (Hand = große Fläche, Fuß = kleine Fläche)   prämotorisches und supplementär motorisches Feld: Planung von Bewegungen,Speicherung gut gelernter Bewegungssequenzen   Broca Sprachzentrum Umsetzung von gedachter in gesprochene Sprache   präfrontaler Kortex in Teilen) Kurzeitgedächtnis,langfristige Handlungsplanung, emotionale und motivationale Steuerung(persönlichkeitsgebend), Entscheiden            
• Areale und Funktionen im Temporallappen Primäre Hörrinde Analyse von Sprache und Tönen,Frequenzen haben ihren jeweiligen Repräsentationsort, Klangarten sind räumlich unterschiedlich repräsentiert   Sekundäre Hörrinde im Wesentlichen das Wernicke-Sprachzentrum,Umsetzung von Klängen in Wörter und Melodien,Verbindung von Klang und Bedeutung    
• Areale und Funktionen im Parietallappen Primärer somato-sensibler Kortex bekommt Informationen aus Haut, Sehnen, und Gelenken, wie der primäre motorische Kortex; überwiegend somatotop aufgebaut, je größer die Sensorendichte in der Peripherie, desto präziser die Wahrnehmung, wie motorischer Kortex Verarbeitung der Informationen der gegenüberliegenden Körperseite Sekundärer somato-sensibler Kortex vermutlich die Verbindung der sensorischen Informationen des primären somatosensiblen Kortex mit Empfindungen, vermutlich beteiligt an der visiomotorischen Steuerung,vermutlich beteiligt am Lernen durch Imitation    
• Kortexariale von vier Säugetieren und was macht den Unterschied Einer der großen Unterschiede zwischen den einzelnen Gehirnen sind die großen Assoziationsfelder (hell-rosa in der Abbildung) des Menschen.Sie bringen sensorische Signale in einenZusammenhang mit dem gespeicherten Wissen – ein entscheidender Vorteil im Denkprozess.Beielektrischer Stimulation zeigt sich bei den Assoziationsfeldern keine beobachtbare Reaktion – aber sie schlafen nicht, sondern sie ermöglichen die höheren geistigen Fähigkeiten wie lernen, erinnern, planen, denken und sprechen.
• Das linke und das rechte Gehirn und die zentrale Verbindung Corpus Callosum  Die linke und die rechte Hemisphäre besitzen unterschiedliche Fähigkeiten und sind in der Lage, unabhängig voneinander zu funktionieren – d.h. unterschiedliche Gedanken, Erinnerungen und Gefühle zu haben. Aber, es gibt eine Verbindung zwischen den Hemisphären, das Corpus Callosum •größte zerebrale Commisur •ca. 200 Millionen Axone •liegt genau zwischen den beiden Hemisphären •man dachte lange, es muss eine bedeutende Funktion haben … •aber bis in die 1950er Jahre konnte man keine Bedeutung in der Forschung dafür finden.
• Die Nervenzelle , Neuron  Jeglichem Verhalten liegen Aktivitäten von Neuronen zugrunde. Ein Neuron ist eine Zelle, deren spezielle Aufgabe es ist, Informationen (elektro-chemische Signale) zu empfangen, zu verarbeiten und/oder an andere Zellen im Körper weiterzuleiten. Neuronen bilden die Grundbausteine des Nervensystems. Sie unterscheiden sich in -Gestalt, -Größe, -chemischer Zusammensetzung und -Funktion.
• Die Nervenzelle: Aufbau und Wirkungsweise Neuron• spezielle Zellen, die dem Informationstransport und der -verarbeitung dienen Zellkörper(Soma)• Zentrum des zellulären Stoffwechsels. • enthält im Zellkern die genetischen Informationen Dendriten• stark verästelte Verbindungen zu anderen Neuronen zur Informationsaufnahme • Struktur erleichtert Vernetzung Axon• Fortsatz des Zellkörpers zur Informationsleitung • Transport weg vom Zellkörper • Länge bis zu 1 m • schnelle Impulsleitung (bis zu 120 m/s) Myelinschicht• fetthaltige Umhüllung des Axons •Sicherung und Beschleunigung der Impulsleitung • Schnürringe als Unterbrechungen Kollateralen • Verzweigungen an den Enden des Axons mit Verdickungen am Ende, die sich mit anderen Neuronen oder Muskeln verbinden Synaptische Endigung •Kontaktfläche zu Dendriten oder Muskeln, an denen eine Informationsweitergabe auf chemischem oder elektrischem Weg stattfindet
• Die Nervenzelle: Myelinschicht Myelin ist die Nervenisolierungist die weiße Substanz im Gehirn Die Leitungsgeschwindigkeit der Axone wird durch die Dicke des Myelins (auch Markscheiden genannt) bestimmt: Je dicker die Myelinschicht, desto schneller die Leitungsgeschwindigkeit Die Isolierung durch die Myelinscheiden hat winzige Lücken, zwischen denen das elektrische Potenzial weiterspringt, was die Leistungsgeschwindigkeit extrem vervielfacht.
• Neuronen-Typen: Gliazellen im ZNS Gliazellen sind: 10-50 mal häufiger als Neurone und deutlich kleiner etwa gleich viel Masse durch Neuronen und Gliazellen im Gehirn behalten (anders als Nervenzellen) nach Entwicklung des Nervensystems Fähigkeit zur Zellteilung Stützfunktion, Führungselemente beim Wachstum
• Neuronen-Typen: Gliazellen im ZNS Oligodentrocyten (ZNS) Ummanteln mehrere Neuronen (elektrische Isolation) Förderung der Neuronenvernetzung Schutz- und Stützelemente Entgiftung, absorbiert tote Zellen Verbesserung der Nervenleitung z.T. Grundlage der Myelinschicht weiße Substanz
• Neuronen-Typen: Gliazelle im PNS Schwann-Zellen (PNS) -spezielle Form der Gliazellen im PNS -wie Oligodendrocyten ummanteln Schwann-Zellen ein Axon, jedoch mit dem Unterschied, dass jede Schwann-Zelle ein Myelinsegment bildet und jeweils ein Axon ummanteln -Schutz- und Stützelemente -Myelisierung oder Einbettung -können Axon nach Schädigung regenerieren
• Neuronen-Typen: Klassifikation anhand der Fortsätze Unipolares Neuron: Ein (Neuron) nennt man unipolar, wenn es nur einen Fortsatz (Axon) und keine Ausläufer (Dendriten) besitzt (Vorkommen: Haut- und Sehrezeptoren) Bipolares Neuron: Dies ist ein Neuron mit zwei Fortsätzen: einem Dendriten und einem Axon, die oft ähnlich aufgebaut sind und so auch dendritisches Axon und neuritisches Axon genannt werden. (Vorkommen: Retina, Teil der Informations-übertragung der Sinnesorgane, z.B. Gehör) Multipolares Neuron: Es besitzt zahlreiche Dendriten und ein Axon. Vorkommen: Typisches Neuron im Gehirn   Interneuron (multipolar)Als Interneurone (auch Schaltneurone oder Zwischenneurone), werden Nervenzellen bezeichnet, die mit allen ihren Endknöpfchen (Fortsätzen) in einem konkret definierten Bereich des ZNS liegen und dort zwischen zwei oder mehr Nervenzellen geschaltet sind. Die Hauptfunktion besteht darin eine neuronale Aktivität innerhalb einer bestimmten Hirnstruktur zu integrieren. Sie geben empfangene Impulse direkt an benachbarte Nervenzellen weiter. (Vorkommen: z.B. Rückenmark, beteiligt bei Reflexion)
• Informationstransport – die Potenziale Aktionspotenzial Das Neuron wird erregt Nun erhält das Neuron einen Reiz von außen (elektrischer Impuls durch benachbartes erregendes Neuron) und plötzlich wird es im Inneren des Axons der Zelle positiv (= Depolarisierung) Bei einer hohen Depolarisierung am Axonhügel kann ein Aktionspotential ausgelöst werden Dies erfolgt durch eine plötzliche hohe Durchlässigkeit der Zellmembran (spannungsabhängige Natrium-Kanäle öffnen sich). Ist der Reiz an einem bestimmten Punkt im Axon „durchgeflossen", ist das Axon wieder an dieser Stelle im Ruhemembranpotenzial. „Alles-oder-nichts-Prinzip": Ankommendes Signal muss Erregungs- schwelle überschreiten, um Aktionspotenzial auszulösen.
• Informationstransport (Detail) Ruhepotenzial, Ionentransport,Aktions-potenzial, Refraktärzeit , Ranvier-Schnürringe, Schrittmacher-Neuronen Ruhepotenzial• positiv geladenes Zellumfeld • negativ geladenes Zellinneres • nur selektiv durchlässige Zellmembran Ionentransport •schneller Austausch elektrisch geladener Teile durch Kanäle in der Zellwand mit der Natrium-Kalium-Pumpe elektrische Ladung • Weiterleitung von Informationen in der Nervenzelle erfolgt durch Änderung der elektrischen Ladung Aktions-potenzial • durch Öffnung der Ionenkanäle erfolgt eine lawinenartige Veränderung der Polarität in der Zelle am Axon entlang Refraktärzeit • Zeit, die notwendig ist, um das Ruhe-potenzial wiederherzustellen. •Zelle in dieser Phase nicht aktivierbar Ranvier-Schnürringe • Einschnürungen der Myelinschicht im Abstand von 1mm beschleunigen die Impulsleitung und frischen sie auf Schrittmacher-Neuronen • Zellen mit zyklischer Autodepolarisation agieren als Impulsgeber z.B. für
• Die Hebbsche (Lern-)Regel „Wenn ein Axon der Zelle A nah genug an der Zelle B ist, so dass es erregt werden kann und wiederholt oder dauerhaft zur Erzeugung von Aktionspotentialen in Zelle B beiträgt, so resultiert dies in Wachstumsprozessen (metabolischen Veränderungen) in einer oder in beiden Zellen, die bewirken, dass die Effizienz von Zelle A in Bezug auf die Erzeugung eines Aktionspotentials in B gesteigert wird." Das bedeutet: Je häufiger ein Neuron A gleichzeitig mit Neuron B aktiv ist, umso bevorzugter werden die beiden Neuronen aufeinander reagieren ("what fires together, wires together"). Dies hat Hebb anhand von Veränderungen der synaptischen Übertragung zwischen Neuronen nachgewiesen.
• Informationstransport: Die Endknöpfen, die Träger der Information Axone enden in kleinen knollenförmigen Endknöpfchen an anderen Nerven- oder Muskelzellen. Die Endknöpfchen liefern den Mechanismus zur Übermittlung der Signale vom Axon eines Neurons an die Dendriten oder den Zellkörper eines anderen Neurons.
• Neurotransmitter Neurotransmitter sind die chemischen Botenstoffe des Gehirn (zwar langsamer als die elektrische Informationsweiterleitung, dafür aber flexibler). Regulieren physische, psychische und emotionale Erfahrung. Zusammen mit den Hormonen werden fast alle Funktionen im Körper von Neurotransmittern kontrolliert. Gestörtes Gleichgewicht: Risiko von Depressionen, Geisteskrankheiten, physische Probleme. Drogen wie Antidepressiva oder Kokain verändern oder ahmen die Funktion von Neurotransmittern nach und beeinflussen dadurch unsere physische und psychische Funktion.
• Die sieben Schritte der Aktivierung von Neurotransmittern 1Synthese 2Speicherung in den Vesikeln 3 Abbau von entwichenen Neurotransmittern 4 Exocythose 5 hemmende Rückkopplung über Autorezeptoren 6 Aktivierung von post- synaptischen Rezeptoren 7 Deaktivierung

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