Neuronale Plastizität

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1 Biological Psychology and Neuropsychology Neuronale Plastizität Wie das menschliche Gehirn durch Erfahrung geformt wird id Biologische Psychologie und Neuropsychologie hamburg.de hamburg.de, http// hamburg.de

2 Psychologie Ziel der wissenschaftlichen Psychologie ist das Beschreiben, Erklären und Vorhersagen menschlichen Erlebens und Verhaltens. Naturwissenschaftlicher, experimenteller Ansatz. 2

3 Forschungsstrategie in der Psychologie Input Output Manipulation der Reizbedingungen Beobachtung von Verhaltensänderungen Zeit vorher Folgerung über intervenierende Prozesse nachher 3

4 ? Abb. aus Nature Neurosci 4

5 Neuronale Plastizität Definition Fähigkeit des zentralen Nervensystems, seine funktionelle und strukturelle Organisation an aktuelle Gegebenheiten anzupassen. Ontogenese Lernen sensorische Deprivation Verletzungen oder Erkrankungen (peripher / zentral) 5

6 Professionelle Musiker Quelle: Starkenburg Philharmoniker Verändern sich bei Musikern sensomotorische und auditive Funktionen? 6

7 Motorischer Homunkulus: Größe der kortikalen Repräsentationsareale korreliert mit Feinmotorik des entsprechenden Körperteils. Somatosensorischer Homunkulus: Größe der Repräsentation einzelner Körperteile korreliert mit deren Sensibilität. 7

8 Vergrößerte somatosensorische Repräsentation der linken Hand bei professionellen Geigenspielern. Die Vergrößerung des Handareals ist um so ausgeprägter, je eher der Musiker mit dem Spielen anfing. Elbert et al., Science, Si

9 Professionelle Musiker Quelle: Starkenburg Philharmoniker Verändern sich bei Musikern sensomotorische und auditive Funktionen? 9

10 Dirigentenstudie Aufmerksamkeit auf Töne in der Peripherie: Messung mit dem EEG Dirigenten zeigten bessere Unterscheidung relevanter und irrelevanter Reize Im EEG zeigte sich spezifischere Aufmerksamkeitsfokussierung bei den Dirigenten im Vergleich zu einer Kontrollgruppe. Münte et al.,

11 Blinde Menschen Braille Lesen stellt ein intensives Training somatosensorischer Fähigkeiten dar. Haben blinde Menschen eine bessere taktile Wahrnehmung h alssehendemenschen? h Wie verändert sich der visuelle Kortex wenn kein visueller Input erfolgt? 11

12 Taktile Fähigkeiten blinder Menschen BlindeBraille Leser haben geringere Zweipunktschwellen an ihrer Lesehand als sehende Personen. Braille Lesen ist assoziiert mit einer Vergrößerung sensomotorischer kortikaler Repräsentationen (Pascual Leone & Torres, 1993) Röder & Neville,

13 Con g. Blind Sighted Crossmodale Plastizität fmrt Studie zur auditiven Sprachverarbeitung Sehende Probanden zeigten Aktivierungen in klassischen Spracharealen (linke Hirnhälfte) Geburtsblinde Probanden zeigten zusätzliche Aktivierungen in der rechten Hemisphäre und in visuellen Hirnarealen. Röder et al., Eur J Neurosci, 2002 Kirsten.hoetting@uni hamburg.de, hamburg.de 13

14 Gedächtnis Quelle: Wikipedia 14

15 Londoner Taxifahrer Aus: Wollett et al.,

16 Londoner Taxifahrer Volumen des Hippocampus ist bei Londoner Taxifahrern größer als bei einer Vergleichsgruppe. Maguire et al., 2000 Vl Volumenzunahme nach dem Training bei denen, die die Prüfung erfolgreich bestanden. Woollett et al.,

17 Zwischenzusammenfassung Erfahrungformt formt das Gehirn. Neuroplastizität ist Voraussetzung für jede Art des Lernens. Meist adaptiv undassoziiert mit besseren sensorischen undkognitiven Leistungen. Kann man Plastizität des Nervensystems fördern? 17

18 Bewegung und Kognition 124 ältere Menschen (60 75 Jahre) trainierten sechs Monate lang in Ausdauer oder Stretchinggruppe Kognitive Aufgaben: Aufgabenwechsel, Ignorieren irrelevanter Information, stoppen von Handlungen (exekutive Funktionen) > Fähigkeiten, die im Alter nachlassen und Frontalhirnfunktionen abbilden selektive Verbesserung in diesen Funktionen nur in der Gruppe mit Ausdauertraining Kramer, Nature, 1999 hamburg.de, hamburg.de

19 Bewegung und Plastizität Nach mehrmonatigem Bewegungstraining: Colcombe et al., PNAS, 2004 Aktivierungsänderungen in frontalen Hirnregionen, die mit exekutiven Funktionen assoziierte sind (Colcombe et al., 2004) Volumenzunahme des Hippocampus (Erickson et al., 2011) Erickson et al., PNAS,

20 Voruntersu uchungen Cycling oder Stretching 6 Monate, 2x pro Woche Nachunters suchungen Monate Hamburger Studie Sport & Gehirn gesunde Teilnehmer zwischen 40 und 55 Jahren vor der Studie sportlich kaum aktiv Räumliches oder perzeptuelles Training, 6 Sitzungen Kirsten.hoetting@uni hamburg.de, hamburg.de

21 Ergebnisse Stretching/Koordinationsgruppe verbesserte sich besonders in der Aufmerksamkeitsleistung. Beide Gruppen verbesserten sich in Gedächtnisleistungen. Verbesserung im Gedächtnis korrelierte mit Zunahme eder Ausdauerleistung e stu (VO 2 peak) Hötting et al.,

22 Ergebnisse Hirnaktivität korrelierte mit Ausdauerleistung, aber nur für die Probanden, die zusätzlich ein TrainingräumlicherFähigkeiten räumlicher erhalten hatten. In Arealen, die für das räumliche Gedächtnis wichtig sind. Holzschneider et al.,

23 Mechanismen? Veränderungen auf der Ebene einzelner Nervenzellen im Tierexperiment: Langzeitpotenzierung (LTP)/ depression (LDP) Bildungvon neuen Kontaktstellen zwischen Nervenzellen (Synapsen) längere Dendriten und Axone vermehrte Aktivität von Gliazellen Zunahme von Blutgefäßen im Gehirn (Angiogenese) Bildung neuer Neurone (Neurogenese) Aus: Kempermann,

24 Bewegung und kognitive Herausforderungen Bewegung Neuronale Veränderungen Verhalten Gedächtnistraining hamburg.de, hamburg.de 24

25 Zusammenfassung Nervensystem ist veränderbarundreagiert reagiert auf Einflüsse der Umwelt. Unterschiede zwischen Plastizität im Kinder/Jugendalter d und Erwachsenenplastizität, i aber das Nervensystem behält lebenslang die Fähigkeit zur Veränderung. Meist adaptiver Mechanismus. Lebensstil (Bewegung, kognitive Anregungen, Ernährung, soziale Kontakte ) scheint Einfluss auf neuronale Plastizität zu haben. 25

26 Biologische i Psychologie an der Universität i Hamburg Arbeitsbereich Biologische Psychologie und Neuropsychologie am Fachbereich Psychologie ( BPN (BPN ) bpn.uni hamburg.de Arbeitsgruppen am UKE: Systemische Neurowissenschaften, Neurophysiologie und Pathophysiologie, Neuroanatomie, Klinik für Neurologie, Klinische Neuropsychologie 26

27 Überblick Vorlesung Biopsychologie, MO 8 10 Uhr Datum Thema 2.4. Einführung, Neuron Aktionspotenziale, Synapsen Anatomie Methoden I 7.5. Methoden II Visuelles und auditives System Vestibuläres, gustatorisches und olfaktorisches System 4.6. Somatosensorisches System Sensomotorik Plastizität i Lateralisation 2.7. Schlaf 9.7. Emotion, Stress, Gesundheit Kirsten.hoetting@uni hamburg.de, hamburg.de

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