Monika Pritzel/Matthias Brand/Hans). Markowitsch. Gehirn und Verhalten. Ein Grundkurs der physiologischen Psychologie

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1 Monika Pritzel/Matthias Brand/Hans). Markowitsch Gehirn und Verhalten Ein Grundkurs der physiologischen Psychologie Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg Berlin

2 Vorwort KAPITEL 1: Gehirn und Geist: Geschichtliche und neurophilosophische" Grundannahmen Geschichtliche Meilensteine der Hirnforschung Methodenvielfalt in der Hirnforschung Psychologie und die Neurowissenschaften Gehirn und Computer-eine Analogie? Zusammenfassung 10 KAPITEL 2: Aufbau und Funktion des Nervensystems Organisations-und Funktionsprinzipien Kern Strukturen, Cortexareale und die weiße Masse Grundaufbau des Gehirns Die Hauptbereiche des Gehirns DerCortex Kerne des Großhirns (Telencephale Nuclei) Das Zwischenhirn (Diencephalon) Das limbische System Das Mittelhirn (Mesencephalon) Die Brücke und das Kleinhirn (Metencephalon) Das verlängerte Rückenmark (Myelencephalon) Bedeutung der funktionellen Neuroanatomie 31 KAPITEL 3: Struktur und Funktion der Nervenzelle Gliazellen Gliazellen regeln die Kalium-, Calcium- und Glutamatkonzentration Oligodendrocyten und Schwann'sche Zellen bilden die Myelinhülle Astrocyten Die Struktur von Nervenzellen Die Art der Verzweigung des Dendritenbaumes bestimmt das äußere Erscheinungsbild mancher Neuronentypen Manche Neuronenklassen werden aufgrund des Axons differenziert Ultrastruktur der Nervenzelle Transportsysteme der Nervenzelle Nervenzellen generieren elektrische Signale Die strukturellen Grundlagen der elektrischen Erregbarkeit von Nervenzellen sind lonenkanäle Das Ruhemembranpotential der Nervenzelle Das Aktionspotential Elektrotonische Impulsausbreitung Synaptische Übertragung Transmitter und Neuromodulatoren Synthese 61

3 3.5.3 Speicherung Freisetzung Rezeptorbindung Inaktivierung Die wichtigsten neurochemischen Systeme Das cholinerge System Das dopaminerge System Das noradrenerge System Das serotonerge System Das GABA-erge und glutaminerge System Zusammenfassung 75 KAPITEL 4: Entwicklung und Reorganisation des Zentralnervensystems Vom Blastocyt zum Gehirn: Wichtige Ereignisse in der Entwicklung Grundprinzipien neuronaler Entwicklung Neurone finden ihren Weg der Vernetzung im Gehirn Reorganisation des Zentralnervensystems Strukturell orientierte Konzepte Funktionen orientierte Konzepte Plastizität des Gehirns 91 KAPITELS: Methoden der Hirnforschung Verhaltensbeobachtung und -analyse Lern- und Gedächtnistests in der Tierforschung Neuroanatomische und biochemische" Methoden Biochemische Methoden Hirnatlanten und Stereotaxie Läsionsmethoden - Eingriffe in das Nervensystem Hirnreizung und Hirnselbstreizung Hirnselbstreizung Transcranielle Magnetstimulation (TMS) Elektrophysiologische Methoden (neuromonitoring) Elektroencephalogramm EEG-bezogene Ableitungen Ableitungen von Nervenzellen Bildgebende Verfahren (neuroimaging) Frühe Verfahren der Nuklearmedizin Statische bildgebende Verfahren Funktionelle bildgebende Verfahren Neuropsychologische Verfahren Zeitachse Grunddiagnostik 129 KAPITEL 6: Grundlagen der Sinnesphysiologie Sinnesphysiologie und Psychologie Sinnesphysiologie und Gesetzmäßigkeiten der Naturwissenschaft Trägerprozesse Transduktionsprozesse Effizienz der Sinnessysteme Integrationsleistung der Sinnessysteme Sinnesphysiologie und Psychologie 141

4 XI KAPITEL 7: KAPITEL 8: 6.4 Interaktion von Wahrnehmung und Umwelt 6.5 Physiologie und komplexe Wahrnehmungsleistungen 6.6 Anatomische und physiologische Eigenschaften der Sinnessysteme in Auge und Ohr: Was unsere Rezeptoren leisten Visuelles System 7.1 Die Entwicklung des Auges 7.2 Sensorische Codierung von Information im visuellen System 7.3 Anpassungsvorgänge innerhalb des visuellen Systems Das rezeptive Feld ON- und OFF-Reaktionen von Zellen im Auge 7.4 Farbensehen Struktur und Funktion von Ganglienzellen 7.5 Zusammenfassung der visuellen Informationsverarbeitung in der Retina 7.6 Faserverbindungen des visuellen Systems: Ein Überblick 7.7 Die Rolle visueller und kognitiver Prozesse bei der Kontrolle von Augenbewegungen Unwillkürliche Kontrolle Nystagmus Willkürliche Kontrolle von Augenbewegungen Neuronale Kontrollmechanismen von Augenbewegungen 7.8 Die bewusste Wahrnehmung von Form, Farbe, Tiefe und Bewegung Vom Auge zum Nucleus geniculatus lateralis des Thalamus Die primäre Sehrinde Die Wahrnehmung von Formen und Konturen Die Verarbeitung von Farbinformation durch den primären visuellen Cortex Die Wahrnehmung von Bewegung 7.9 Die Verarbeitung der visuellen Information jenseits des primären visuellen Cortex Die dorsale und die ventrale visuelle Verarbeitungsbahn Die Bedeutung polymodaler Regionen für die Wahrnehmung 7.10 Visuelle Agnosien Auditives und vestibuläres System 8.1 Die Entwicklung des Ohrs 8.2 Der Aufbau des Ohrs 8.3 Schallwellenübertragung im Innenohr 8.4 Elektrophysiologische Codierung des Schalls im Innenohr 8.5 Zentrales Hörsystem Vom Ohr zum primären auditiven Cortex Der auditive Cortex Die Lokalisation von Geräuschen 8.6 Die Besonderheiten der Sprach- und Musikwahrnehmung Wahrnehmung gesprochener Sprache Musikwahrnehmung 8.7 Das vestibuläre System Elektrophysiologische Codierung von Beschleunigung und Drehung im Innenohr Zentralnervöse Verschaltung der vestibulären Information 8.8 Zusammenfassung

5 XII Inhalt KAPITEL 9: Olfaktorisches und gustatorisches System Das olfaktorische System Charakteristika der Geruchswahrnehmung Der Aufbau des olfaktorischen Systems Von der Nase zum Gehirn Zentralnervöse Verschaltung olfaktorischer Information Gerüche und Partnerwahl: Die Bedeutung der Pheromone Das gustatorische System Charakteristika der Geschmackswahrnehmung Der Aufbau des gustatorischen Systems Von der Zunge zum Gehirn Zentralnervöse Verschaltung der gustatorischen Information Zusammenfassung 218 KAPITEL 10: Somatosensorisches System und Schmerz Die Somatosensorik und der Homunculus" Physiologische und anatomische Grundlagen unserer Körperwahrnehmung Von den Rezeptoren in Haut und Gelenken zum Gehirn Oberflächensensibilität Zentralnervöse Verschaltung sensorischer Information aus der Haut Der primäre und sekundäre somatosensorische Cortex Läsionen des somatosensorischen Cortex Plastizität des somatosensorischen Systems Schmerzwahrnehmung und Schmerzmodulation Charakteristika der Schmerzwahrnehmung Schmerzentstehung in der Peripherie Schmerzweiterleitung im ZNS Verschiedene Schmerzzustände Der Umgang mit chronischen Schmerzen Modulation der Schmerzwahrnehmung Zusammenfassung 244 KAPITEL 11: Motorik Vorbedingungen" zielgerichteter Bewegungen Zusammenspiel der quergestreiften und glatten Muskulatur: Grundlage der Abstimmung von Körperfunktionen und Willkürmotorik Die Steuerung unserer Stütz- und Zielmotorik ist im Prinzip hierarchisch koordiniert Entwicklung und Steuerung von Muskelkraft Die chemische Übertragung an der Synapse zwischen Nerv und Muskel wird durch Acetylcholin sichergestellt Sensorische Rückmeldung Bewegungssteuerung, die vom Rückenmark ausgeht Willkürliche Kontrolle von Bewegung und Haltung Supraspinale Kontrolle der Willkürmotorik: Corticale Strukturen Deszendierende Fasersysteme Die Basalganglien Das Cerebellum 277

6 XIII 11.3 Lateralisation des ZNS Frühe wissenschaftliche Theorieansätze Neuronale Substrate der Gehirnasymmetrie Funktionale Asymmetrien Zusammenfassung 289 KAPITEL 12: Interaktion von Gehirn, vegetativem Nervensystem, Hormonund Immunsystem Das vegetative Nervensystem Entwicklung des vegetativen Nervensystems Aufbau des vegetativen Nervensystems Funktionsweise des vegetativen Nervensystems Interaktion von Gehirn und vegetativem Nervensystem Das Hormonsystem Eine Definition des Begriffs Hormon" ist nicht immer eindeutig Hierarchischer Aufbau des endokrinen Systems Das hypothalamo-hypophysäre System Steroidhormone der Nebennierenrinde Sexualhormone Das Schilddrüsenhormon Nicht-glandotrope Hormone Das Immunsystem Aufbau und Entwicklung des Immunsystems Funktionsweise des Immunsystems Interaktion von Gehirn und Immunsystem Interaktion von Gehirn, vegetativem Nervensystem, Hormonund Immunsystem am Beispiel von Stressreaktionen Biologisch orientierte Stresskonzepte Psychologisch orientierte Stresskonzepte Gemeinsamkeiten psychologisch und biologisch orientierter Stresskonzepte Zusammenfassung 329 KAPITEL 13: Antrieb und Entspannung Durst und Hunger Die Physiologie und zentralnervöse Verarbeitung des Durstes Theorien der Nahrungsaufnahme Zentralnervöse Steuerung der Nahrungsaufnahme Zusammenfassung Biorhythmik und Schlaf Circadiane Rhythmen Die Schlafstadien REM-Schlaf und Traum Schlafstörungen Zusammenfassung Sexualität und sexueller Dimorphismus Sexualentwicklung Sexualverhalten Sexueller Dimorphismus Zusammenfassung 384

7 XIV Inhalt KAPITEL 14: Emotion Charakteristika von Emotionen Begriffliche Vielfalt bedingt inhaltliche Vielfalt Emotionsauslösende Reize sind von unterschiedlichster Art Der emotionale Ausdruck ist nur teilweise bewusst Emotionstheorien Geschichtliche Entwicklung und Theorienbildung Die Emotionstheorie von LeDoux Die Emotionstheorie von Panksepp Damasios Emotionstheorie Neuronale Korrelate von Emotionen: Ein Überblick Zusammenfassung 402 KAPITEL 15: Gedächtnis und Gedächtnisstörungen Lernen und Gedächtnis: Tierexperimentelle Studien und zelluläre Grundlagen Tierexperimentelle Studien Zelluläre Grundlagen von Lernen und Gedächtnis Einteilungen des Gedächtnisses Zeitliche Einteilung des Gedächtnisses Gedächtnisprozesse Inhaltliche Einteilungen des Gedächtnisses Methoden zur Untersuchung von Gedächtnisleistungen Neuroanatomie des Gedächtnisses Kurzzeit-und Arbeitsgedächtnis Encodierung Konsolidierung und Speicherung Abruf Gedächtnisstörungen Amnesien durch Schädigungen des medialen Temporallappens Amnesien durch Schädigungen des medialen Diencephalons Amnesien durch Schäden des basalen Vorderhirns Amnesien durch Schäden der Amygdala Amnesien durch corticale Schäden Amnesien als Folge von psychischen Traumata Gedächtnis im Alter Kurz-und Arbeitsgedächtnis Episodisches Gedächtnis Semantisches Gedächtnis Perzeptuelles Gedächtnis, prozedurales Gedächtnis und Priming Gehirn im Alter Zusammenfassung 444 KAPITEL 16: Sprache, Aufmerksamkeit und Bewusstsein Sprache und Sprachstörungen Evolution der Sprache: Ein kurzer Überblick Grundbausteine der Sprache Sprache und Gehirn Aphasien: Erworbene Sprachstörungen Aufmerksamkeit und Aufmerksamkeitsstörungen Psychologisch orientierte Ansätze zur Erklärung von Aufmerksamkeitsprozessen 457

8 XV Aufmerksamkeit und Gehirn Zusammenhang zwischen Aufmerksamkeit und anderen Hirnfunktionen Bewusstsein Inhaltliche Vielfalt von Bewusstsein Bewusstsein und Gehirn Zusammenfassung 475 KAPITEL 17: Drogen und andere psychoaktive Substanzen Allgemeine Aspekte von Drogen und anderen psychoaktiven Substanzen Allgemeine Wirkmechanismen Einteilung psychoaktiver Substanzen Verhaltensverstärkende Wirkungen von Drogen: Die Rolle des mesolimbischen Belohnungssystems Craving Alkohol Pharmakokinetik des Alkohols Pharmakodynamik des Alkohols Toleranz und Abhängigkeit Cocain Pharmakokinetik des Cocains Pharmakodynamik des Cocains Toleranz und Abhängigkeit Coffein Pharmakokinetik des Coffeins Pharmakodynamik des Coffeins Toleranz und Abhängigkeit Nicotin Pharmakokinetik des Nicotins Pharmakodynamik des Nicotins Toleranz und Abhängigkeit Opiate Pharmakokinetik der Opiate Pharmakodynamik der Opiate Toleranz und Abhängigkeit Cannabis Pharmakokinetik des Cannabis Pharmakodynamik des Cannabis Toleranz und Abhängigkeit Zusammenfassung und Ausblick 501 KAPITEL 18: Psychische und neurologische Erkrankungen Depression Theorien zur Entstehung der Depression Wirkprinzipien von Antidepressiva Hirn-und Funktionsänderungen depressiver Patienten Schizophrenie Neurochemische Theorien der Schizophrenie Hirn- und Funktionsänderungen schizophrener Patienten Verlauf und Therapie der Schizophrenie 519

9 XVI Inhalt Parkinson'sche Erkrankung Pathogenese der Parkinson'schen Erkrankung Klinische Symptome von Parkinson-Patienten Verlauf und Therapie der Parkinson'schen Erkrankung Alzheimer'sche Erkrankung Definition und Klassifikation Pathogenese der Alzheimer'schen Erkrankung Klinische Symptome von Alzheimer-Patienten Verlauf und Therapie der Alzheimer'schen Erkrankung Korsakow-Syndrom Pathogenese des Korsakow-Syndroms Klinische Symptome des Korsakow-Syndroms Verlauf und Therapie des Korsakow-Syndroms Zusammenfassung und Schlusswort Literatur Personenregister Sachregister