Biologische Psychologie, Vorstellung

Transkript

1 Kurze Wiederholung: Biologische Psychologie, Vorstellung Bedeutung und Integration in andere Fachbereiche Ordnungsgesichtspunkte der Biologischen Psychologie Konfounds und alternative Erklärungen.

2 Evolution, Genetik, Erfahrung Zusammenspiel von Physiologie, Psychologie, Lernen, Vererben Evolutionäre Grundgedanken, Darwin Menschliche Evolution Wirbeltierklassen Primaten, Menschenaffen, Homo Sapiens Unser Gehirn und Intelligenz Mendel,...

3 Evolution, Genetik, Erfahrung... Begriffsklärungen Genetik Chromosomen Mitose, Meiose Ursachen der genetischen Vielfalt Geschlechtschromosomen Replikation der DNA Strukturgene, Operatorgene Transkription, Translation Interaktion Genetik/Erfahrung

4 Literaturempfehlung Sexualität als elementare Triebkraft der Evolution. Auch andere Tiere haben so ihre Fragen...

5 Literaturempfehlung... ein fundamentaler Darwinist...

6 Kleiner Nachtrag zur Evolution... Evolutionäre Altlasten, Der Fisch in uns... Aus Spektrum, 2009

7 Biologische Psychologie I Kapitel 3 Die Anatomie des Nervensystems

8 Biologische Psychologie I Themen für heute: Allgemeiner Aufbau des ZNS Peripheres NS Hirnhäute, Ventrikel, Liquor Blut-Hirn-Schranke Zellen des Nervensystems Gliazellen Darstellung von Neurone Lage-und Richtungsbeziehungen Aufbau des ZNS Rücknmark Das Gehirn

9 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Das Wirbeltiernervensystem besteht aus 2 Teilen: Zentrales Nervensystem (ZNS) befindet sich im Schädel und der Wirbelsäule Peripheres Nervensystem (PNS) befindet sich außerhalb des Schädels und der Wirbelsäule Das ZNS besteht aus dem Gehirn (Encephalon) und dem Rückenmark (Medulla spinalis)! Das periphere Nervensystem besteht aus dem somatischen (SNS) und dem autonomen (ANS) Nervensystem!

10 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems

11 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Das SNS interagiert mit der Umwelt besteht aus afferenten (zum ZNS) Nerven die sensorische Signale zum ZNS leiten und aus efferenten (weg vom ZNS) Nerven, die motorische Signale von ZNS an die Muskeln leiten!

12 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Das ANS reguliert das innere Milieu besteht aus afferenten Nerven die sensorische Signale von den Organen zum ZNS leiten und aus efferenten Nerven, die motorische Signale vom ZNS zu den Organen übertragen!

13 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems

14 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Das ANS besitzt 2 efferente Nerventypen: sympathische Nerve parasympathische Nerven Beide Nerventypen werden auf ihrem Weg zum Zielorgan einmal umgeschaltet: Projektionen sympathischer Nerven werden in einiger Entfernung von ihrem Zielorgan umgeschaltet, Projektionen parasympathischer Nerven werden in der nahen Umgebung ihrer Zielorgane umgeschaltet

15 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems

16 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Vegetatives Nervensystem Sympathisch: mobilisieren von Energieressourcen Parasympathisch: Energiereserven aufbauen

17 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems

18 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Periphere Nerven Die meisten peripheren Nerven entspringen dem Rückenmark! (dazu später mehr) Ausnahmen: es gibt 12 paarige Hirnnerven, die direkt vom Gehirn ausgehen: (bitte aus eigener Initiative nachschlagen!)

19 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems 12 paarige Hirnnerven Birbaumer)

20 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Darstellung des peripheren Nervensystems von Andreas Vesalius (1543), wikipedia

21 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Ein erster Blick in ein echtes Gehirn Grau vs. weiss Abschnitte des Gehirns, erster Eindruck Ventrikel für zu Hause: BrainTutor, sehr gut für Cortex,

22 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Hirnhäute, Ventrikel und Cerebrospinalflüssigkeit (als Schutz des ZNS neben Schädel und Wirbel!) 3 Hirnhäute (Meningen) Dura mater Arachnoidea mater Pia mater Zwischen Pia mater und Arachnoidea mater befindet sich der Subarachnoidalraum

23 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Hirnhäute

24 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Ventrikel (4 grosse Kammern des Gehirns): 2 Seitenventrikel, 3ter Ventrikel und 4ter Ventrikel Cerebrospinalflüssigkeit (Liquor cerebrospinalis): Füllt den Subarachnoidalraum, den Zentralkanal und die Ventrikel

25 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Subarachnoidalraum, Zentralkanal und die Ventrikel sind miteinander verbunden und bilden ein zusammengehörendes Reservoir!

26 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Birbaumer Ventrikel

27 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Die Cerebrospinalflüssigkeit wird kontinuierlich vom Plexus choroideus produziert! ein Kapillarnetz, welches von der Pia mater in die Ventrikel ragt! Überschüssige Cerebrospinalflüssigkeit wird aus dem Subarachnoidalraum in so genannte Sinusräume absorbiert!

28 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Birbaumer

29 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Wie entsteht ein so genanter Wasserkopf (Hydrocephalus)? aus wikipedia

30 Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Blut-Hirn-Schranke physiologische Barriere zwischen dem Blutkreislauf und dem Zentralnervensystem ein weiterer Schutzmechanismus! Schützt vor dem Übertritt toxischer Substanzen aus dem Blut in das Gehirn Cerebrale Blutgefäße haben eng nebeneinander liegende Zellen in den Gefäßwänden, sodass die meisten Proteine und andere grosse Moleküle nicht passieren können (Schranke!). Medikamente, die im Gehirn wirken sollen, müssen die Blut-Hirn- Schranke passieren können! Wichtige natürliche Proteine können aktiv durchgeschleust werden!

31 Zellen des Nervensystems Zellen des Nervensystems: Es gibt NEURONEN und GLIAZELLEN Neuronen: sind spezialisiert auf Empfang, Weiterleitung und Übertragung elektrochemischer Signale! Äußere Anatomie (details auf nächster Folie)

32 Zellen des Nervensystems

33 Zellen des Nervensystems

34 Zellen des Nervensystems Birbaumer. Verbindungsarten

35 Zellen des Nervensystems Wichtige Strukturen im Zellinneren: -Cytoplasma - Endoplasmatisches Reticulum - Ribosomen - Golgi-Apparat - Nucleus - Mitochondrien - Mikrotubuli - Synaptische Vesikel - Neurotransmitter Innere Anatomie

36 Zellen des Nervensystems

37 Zellen des Nervensystems

38 Zellen des Nervensystems Birbaumer. Synapsen zum Neuron

39 Die Zellmembran: Die Anatomie des Nervensystems Zellen des Nervensystems besteht aus einer Lipid-Doppelschicht (zwei Schichten von Fettmolekülen) Entscheidenderweise sind in die Lipid-Doppelschicht Proteinmoleküle eingebettet, die für viele Funktionen der Membran wichtig sind: Kanalproteine zum Passieren bestimmter Moleküle Signalprotein, leiten Signale an das Zellinnere weiter, wenn bestimmtes Molekül aussen andockt.

40 Zellen des Nervensystems Die wichtigsten Klassen von Neuronen auf Basis morphologischer Unterschiede: - Anzahl der Fortsätze: - Unipolare Neuronen - Bipolare Neuronen - Multipolare Neuronen - Multipolare Neuronen (als Interneuronen) Funktionelle Bedeutung morphologischer Unterschiede: Mit Axon Weiterleitung über lange Distanzen! Ohne Axon Integration innerhalb einer Gehirnstruktur!

41 Zellen des Nervensystems Darstellug im Birbaumer.

42 Zellen des Nervensystems Im Gehirn gibt es zwei grob zu unterscheidende Arten neuronaler Strukturen: - Aus Zellkörpern bestehend im ZNS im PNS Nucleus Ganglion - Aus Axonen bestehend im ZNS im PNS Trakt Nerv Graue Substanz Weisse Substanz Gut zu sehen im Brain Tutor!

43 Zellen des Nervensystems Gliazellen (4 Arten) Oligodendrocyten (ZNS) Schwann-Zellen (PNS) Astrocyten (größte Gliazellen) Mikroglia (kleinste Gliazellen) es gibt ca. 10 mal mehr Gliazellen als Neurone!

44 Zellen des Nervensystems Oligodendrocyten (ZNS) Jeder Oligodendrocyt bildet mehrere Myelinsegmente, die sich um die Axone von Neurone wickeln (oft an mehreren Axonen) dadurch wird die Leitungsgeschwindigkeit der Neurone vergrößert! Oligodendrocyt

45 Zellen des Nervensystems Schwann-Zellen (PNS) Jede Schwann-Zelle bildet ein Myelinsegment können nach Verletzung axonale Regeneration einleiten deshalb neuronale Regeneration nur im PNS! Schwann-Zelle

46 Zellen des Nervensystems Astrocyten (größte Gliazellen) Ummanteln Blutgefäße im Gehirn und nehmen Kontakt mit Neuronen auf. Sind an der Passage chemischer Verbindungen vom Blut in die ZNS-Neuronen beteiligt! Mikroglia (kleinste Gliazellen) Entfernen abgestorbene Neuronen und lösen Entzündungsprozesse aus.

47 Zellen des Nervensystems Astrocyten

48 Methoden und Richtungsbeziehungen Neuroanatomische Methoden: Wie können Neurone sichtbar gemacht werden? Schwierigkeit ist nicht die geringe Größe, sondern die enge Verflochtenheit der Neurone! durch bestimmte Präparationstechniken können Neuronen sichtbar gemacht werden!

49 Methoden und Richtungsbeziehungen Golgi-Färbung ( nach Camillo Golgi) wollte eigentlich Meningen färben, indem er Kaliumdichromat und Silbernitrat verwendete Daraus entstand Silberchromat, welches nur wenige Neuronen schwarz färbt und so prinzipielle Darstellungen ermöglicht. Vorteil: zeigt Struktur der einzelnen Neurone Nachteil: Keine Auskunft über Zahl der Zellen.

50 Methoden und Richtungsbeziehungen Camillo Golgi * Nobelpreis 1906 Zeichnung Hippocampus von Golgi

51 Methoden und Richtungsbeziehungen Nissl-Färbung (Franz Nissl): Kresylviolett (hauptsächlich verwendeter Farbstoff) dringt in alle Zellen eines Gewebeschnitts ein lagert sich an Strukturen in den Zellkörpern Unter dem Mikroskop kann dann die Zahl der Neuronen sehr gut eingeschätzt werden. (dient der Ermittlung der Zelldichte!) Vorteil: Anzahl der Zellen ermittelbar Nachteil: genaue Struktur nicht sichtbar

52 Methoden und Richtungsbeziehungen Nissl-Färbung

53 Methoden und Richtungsbeziehungen Elektronenmikroskopie: Dünne Gewebsabschnitte werden mit einer elektronen-absorbierenden Substanz beschichtet. Die Substanz wird von verschiedenen Neuronenteilen unterschiedlich aufgenommen. Ein darauf gerichteter Elektronenstrahl wird dann durch das Gewebe auf einen Film gelenkt und erzeugt detailierte Strukturabbildungen. (dient der Abbildung von Details!)

54 Methoden und Richtungsbeziehungen Tracing-Verfahren: Anterogrades Tracing ermöglicht das Verfolgen der Axone, die von den Zellkörpern eines bestimmten Gebiets entspringen (vom Zellkörper zu den Endknöpfchen). Retrogrades Tracing ermöglicht das Verfolgen der Axone von den Endknöpfchen zum Zellkörper. dient der Beschreibung von Projektionen!

55 Methoden und Richtungsbeziehungen Lage-und Richtungsbezeichnung Unterschied Katze und Mensch Aufrechter Gang

56 Methoden und Richtungsbeziehungen Richtungsbezeichnungen im Nervensystem: Wirbeltiernervensysteme werden auf die Orientierung der Wirbelsäule bezogen! Es gibt drei Achsen: anterior-posterior dorsal-ventral medial-lateral

57 Methoden und Richtungsbeziehungen Richtungsbezeichnungen im Nervensystem: Wirbeltiernervensysteme werden auf die Orientierung der Wirbelsäule bezogen! Für Menschen gibt es dieselben Achsenbezeichnungen, nur sind diese durch den aufrechten Gang (Bipedie) für Kopf und Rumpf getrennt zu betrachten. anterior-posterior dorsal-ventral medial-lateral

58 Methoden und Richtungsbeziehungen Birbaumer

59 Methoden und Richtungsbeziehungen Weitere Begriffe: Die Anatomie des Nervensystems rostral-caudal (vorne-hinten), superior-inferior (oben-unten) proximal-distal (nah-entfernt) Schnittebenen: horizontal frontal sagittal Querschnitt

60 Methoden und Richtungsbeziehungen Zusammenfassend (Birbaumer)

61 Methoden und Richtungsbeziehungen Radiologische Konvention Betrachten der Schnittbilder Alternative: neurologische Konvention

62 Aufbau des ZNS Aufbau des Rückenmarks Aufbau des Gehirns vorher Pause machen???

63 Das Rückenmark Das Rückenmark: Grob betrachtet gibt es zwei Bereiche: H-förmiger Kern (graue Substanz) Umgebende weiße Substanz Die graue Substanz besteht hauptsächlich aus Zellkörpern und unmyelinisierten Interneuronen! Die weiße Substanz besteht hauptsächlich aus myelinisierten Axonen!

64 Das Rückenmark Man unterscheidet: Hinterhörner (dorsal) Vorderhörner (ventral)

65 Das Rückenmark Auf 31 Ebenen sind jeweils links und rechts Paare von Spinalnerven mit dem Rückenmark verbunden. Jeder der 62 Spinalnerven teilt sich und seine Axone ziehen entweder über die Hinterwurzel oder über die Vorderwurzel in das Rückenmark hinein!

66 Das Rückenmark Über die Hinterwurzel ziehen ausschließlich afferente sensorische unipolare Neuronen, deren Zellkörper unmittelbar außerhalb des Rückenmarks das Hinterwurzelganglion bilden! zum ZNS

67 Das Rückenmark Die Neuronen der Vorderwurzel sind efferent, motorisch und multipolar! Ihre Zellkörper liegen in den Vorderhörnern! Die somatischen Neuronen projizieren zu den Skelettmuskeln die autonomen Neuronen projizieren zu Ganglien, die über weitere synaptische Kontakte mit inneren Organen in Verbindung stehen! vom ZNS weg

68 Die Hauptstrukturen des Gehirns

69 Die Hauptstrukturen des Gehirns Zahlenspiele mit dem menschlichen Gehirn Quelle: Birbaumer

70 Die Hauptstrukturen des Gehirns Was wir bereits wissen:

71 Die Hauptstrukturen des Gehirns Das Gehirn; 5 Hauptabschnitte Telencephalon (Endhirn) Diencephalon (Zwischenhirn) Mesencephalon (Mittelhirn) Metencephalon (Hinterhirn) Myelencephalon (Nachhirn) = Medulla oblongata jung alt Entwicklungsgeschichtliche Reihe!

72 Die Hauptstrukturen des Gehirns

73 Die Hauptstrukturen des Gehirns Die Abschnitte ohne dem Telencephalon werden oft als Truncus encephali (Hirnstamm) bezeichnet! (!!!! Meist wird allerdings das Diencephalon auch nicht dazu gerechnet und der Rest als Truncus cerebri bezeichnet!) Das Myelencephalon wird oft auch alsmedulla oblongata (verlängertes Rückenmark) bezeichnet!

74 Die Hauptstrukturen des Gehirns Unterstrukturen der 5 Hauptabschnitte: Das Myelencephalon überträgt hauptsächlich Signale zwischen dem Rest des Gehirns und dem Körper! Wichtige Unterstruktur: Formatio reticularis Netzwerk aus ca. 100 kleinen Kernen, die sich von der posterioren Grenze des Myelencephalon bis zur anterioren Grenze des Mesencephalon erstrecken! Spielt eine wichtige Rolle bei der allgemeinen Aktivierung (aufsteigendes reticuläres Aktivierungssystem!). Die verschiedenen Kerne sind bsp. beteiligt am Schlaf, der Aufmerksamkeit, der Bewegung, der Aufrechterhaltung des Muskeltonus und diverser autonomer Reflexe!

75 Die Hauptstrukturen des Gehirns Das Metencephalon: beinhaltet viele auf- und absteigende Nerven und auch Teile der Formatio reticularis Auf der ventralen Seite befindet sich der Pons Auf der dorsalen Seite befindet sich das Cerebellum Das Cerebellum ist wichtig für die präzise Kontrolle von Bewegungen und ihrer Anpassung an sich verändernde Bedingungen (Sensomotorik). Seit einiger Zeit ist deutlich geworden, dass das Cerebellum auch bei vielen kognitiven Prozessen beteiligt ist!

76 Die Hauptstrukturen des Gehirns

77 Die Hauptstrukturen des Gehirns Das Mesencephalon: Ebenso 2 Abschnitte: dorsal liegt das Tectum ventral liegt das Tegmentum Das Tectum beinhaltet die Colliculi inferiores (auditorisches System) und die Colliculi superiores (visuelles System)! Das Tegmentum beinhaltet weitere Bereiche der Formatio reticularis, das periaquäduktale Grau (Opiate wirken!), die Substantia nigra (Sensomotorik) und den Nucleus ruber (Sensomotorik)

78 Die Hauptstrukturen des Gehirns Das Diencephalon: Auch 2 Strukturen: Thalamus und Hypothalamus Thalamus: besteht aus 2 Lappen (sitzt auf beiden Seiten des 3ten Ventrikels). Die beiden Lappen sind über die Adhesio interthalamica verbunden. Der Thalamus beinhaltet viele verschiedene paarige Kerngebiete, die meist zum Cortex projizieren. Sensorische Relaiskerne: Bsp.: Corpus geniculatum laterale und Corpus geniculatum mediale

79 Die Hauptstrukturen des Gehirns Ausflug in das Gehirn Diencephalon

80 Die Hauptstrukturen des Gehirns

81 Die Hauptstrukturen des Gehirns der Thalamus

82 Die Hauptstrukturen des Gehirns Hypothalamus: befindet sich unterhalb des Thalamus! besteht aus mehreren Nuclei und spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation verschiedener motivationaler Verhaltensweisen! steuert z.t die Freisetzung von Hormonen der Hypophyse, die sich direkt darunter befindet! 2 weitere Strukturen: Das Chiasma opticum als Ort, an dem sich die Sehnerven kreuzen und die Corpora mammillaria (paarige kugelförmige Nuclei!)

83 Die Hauptstrukturen des Gehirns Das Telencephalon: beim Menschen der grösste Abschnitt! Cerebraler Cortex (Grosshirnrinde): ist die tief gefaltete äußere Schicht (graue Substanz)! nicht alle Säugetiere besitzen einen gefalteten Cortex (lissencephal)!

84 Die Hauptstrukturen des Gehirns Die grossen Furchen heissen Fissurae, die kleinen heissen Sulci! Die Erhebungen heissen Gyri! Beide Hemisphären sind durch die Fissura longitudinalis cerebri beinahe getrennt! Verbindungen gibt es über so genannte cerebrale Commissuren! Die grösste Commissur ist das Corpus callosum (verbindet die Hemisphären)! Die markantesten Sulci sind: Sulcus centralis Sulcus lateralis

85 Die Hauptstrukturen des Gehirns Wir unterscheiden 4 grosse Lappen (cortical): Frontallappen, Parietallappen, Temporallappen und Occipitallappen! Markante Gyri sind: Gyrus precentralis, Gyrus postcentralis und Gyrus temporalis superior 90% des menschlichen cerbralen Cortex bestehen aus Neocortex! Dieser wiederum besteht aus 6 Schichten (siehe nächste Folie!) Es gibt zwei Arten von corticalen Neuronen: Pyramidenzellen und Sternzellen! Die Zahl beider Zelltypen variiert ja nach Schicht! Es gibt einen dominanten vertikalen Verlauf der Axone und Dendriten Kolumnenorganisation!

86 Die Hauptstrukturen des Gehirns Ideal zum Lernen der Grobanatomie BrainTutor

87 Die Hauptstrukturen des Gehirns... weiter in der nächsten Vorlesung