des Menschen P hysio log ie Springer Ro be r t F. Sc h m i d t (H rsg.) Florian Lang (Hrsg.) Gerhard Thews (Hrsg.)

Transkript

1 Ro be r t F. Sc h m i d t (H rsg.) Florian Lang (Hrsg.) Gerhard Thews (Hrsg.) P hysio log ie des Menschen 29., vollständig neu bearbeitete und aktualisierte Auflage Mit 598 vierfarbigen Abbildungen in Einzeldarstellungen und 78Tabellen Springer

2 XVII Inhaltsverzeichnis Grundlagen der Zellphysiologie... 3 H. Oberleithner 6.3 Bestandteile einer Zelle Zytoskelett und Zelldynamik... Funktionelle Systeme der Zelle... Zellreproduktion und Wachstum Regulation des Zellvolumens... Literatur... Signaltransduktion E. Gulbins. E Lang Regulation der Aktivität und Expression von Effektormolekulen Calcium-vermittelte Signale... Eikosanoide Literatur... Transport in Membranen und Epithelien M. Fromm TransmembranaleTransportproteine Zusammenspiel von Transport und Barrierefunktion in Epithelien Aktiver und passiver Transport Typische Anordnung epithelialer Transporter Literatur Grundlagen zellulärer Erregbarkeit B. Fakler. C. Fahlke 7.7 Funktionsprinzipien von lonenkanälen Aufbau spannungsgesteuerter Kationenkanäle Gating von Kationenkanälen Spannungsgesteuerte Anionenkanäle Ligandaktivierte lonenkanäle Grundlagen des Ruhemembranund Aktionspotentials Literatur Erregungsleitung und synaptische Übertragung J. Dudel. M. Heckmann Reiz und Elektrotonus Fortleitung des Aktionspotentials Auslösung von lmpulsserien durch langdauernde Depolarisation Chemische synaptische Übertragung. erregend undhemmend Synaptische Überträgerstoffe Interaktionen von Synapsen Mechanismus der Freisetzung der Überträger- Stoffe. synaptische Bahnung Synaptische Rezeptoren Synaptische Plastizität Elektrische synaptische Übertragung Literatur Kontraktionsmechanismen W. A. Linke. G. Pfitzer Muskelarten und Feinbau der Muskelfasern... Molekulare Mechanismen der Kontraktion quergestreifter Muskeln... Kontraktionsaktivierung im quergestreiften Muskel... Zentralnervöse Kontrolle der Skelettmuskelkraft Skelettmuskelmechanik... Energetikder Skelettmuskelkontraktion... Bau. Funktion und Kontraktion der glatten Muskulatur Regulation der Kontraktion der glatten Muskulatur Literatur II lntegrative Leistungen des Nervensystems Motorische Systeme M. Wiesendanger Funktionelle und strukturelle Organisation der Motorik im Überblick Stehen und Gehen Propriospinaler Apparat des Rückenmarks Spinale Reflexe Sensomotorische spinale Integration und Hemm-Mechanismen Zielbewegungen des Armes und Greifen Funktionelle Organisation der motorischen Rindenfelder Funktionelle Organisation des Zerebellums Funktionelle Organisation der Basalganglien Bereitschaft und Einstellung zum Handeln Literatur Allgemeine Physiologie der Großhirnrinde 187 N. Birbaumer. R. E Schmidt Aufbau der Großhirnrinde Analyse der Großhirnaktivität mit EEG und MEG 192 Analyse der Großhirntätigkeit mit EKP Analyse der Großhirntätigkeit mit bildgebenden Verfahren Literatur Wachen. Aufmerksamkeit und Schlafen N. Birbaumer. R. E Schmidt Zirkadiane Periodik als Grundlage des Wach-Schlaf-Rhythmus Wach-Schlaf-Verhalten des Menschen Die physiologischen Aufgaben der Schlafstadien 21 3 Neurobiologie der Aufmerksamkeit Subkortikale Aktivierungssysteme Literatur

3 XVlll Inhaltsverzeichnis 10 Lernen und Gedächtnis N. Birbaumer, R. E Schmidt 10.1 Formen von Lernen und Gedächtnis Plastizität des Gehirns und Lernen Zelluläre und molekulare Mechanismen von Lernen und Gedächtnis Neuropsychologie von Lernen und Gedächtnis 236 Literatur Motivation und Emotion W Jänig. N. Birbaumer 11.1 Emotionen als physiologische Anpassungsreaktionen Die zentralen Repräsentationen der Emotionen Die Emotionen Freude und Sucht Hunger Sexualverhalten Literatur Kognitive Funktionen und Denken N. Birbaumer. R. F. Schmidt 12.1 Zerebrale Asymmetrie Neuronale Grundlaqen von Kommunikation und Sprache Die Assoziationsareale des Neokortex: Höhere geistige Funktionen Literatur Allgemeine und Spezielle Si n nesp h ysiolog ie Allgemeine Sinnesphysiologie H. 0.Handwerker Sinnesphysiologie und Wahrnehmungspsychologie Sinnesmodalitäten und Selektivität der Sinnesorgane für adäquate Reizformen Informationsübermittlung in Sensoren und afferenten Neuronen Molekulare Mechanismen der Transduktion lnformationsverarbeitung im neuralen Netz Sensorische Schwellen Psychophysische Beziehungen integrierende Sinnesphysiologie Literatur Das somatoviszerale sensorische System M. Zimmermann Funktionelle Anatomie des somatoviszeralen Systems Der Tastsinn Thermorezeption Viszerozeption Propriozeption Somatoviszerale Funktion und Hirnstamm Das thalamokortikale somatosensorische System Zentrifugale Hemmsysteme kontrollieren den afferenten Zustrom Literatur Nozizeption und Schmerz H.-G. Schaible. R. F. Schmidt Die subjektive Empfindung Schmerz und das nozizeptive System Das periphere nozizeptive System Das spinale nozizeptive System Das thalamokortikale nozizeptive System und endogene Schmerzkontrollsysteme Klinisch bedeutsame Schmerzen Grundlagen der Schmerztherapie Literatur Die Kommunikation des Menschen: Hören und Sprechen H.2 Zenner Ohr und Schall Die Schallleitung zum lnnenohr Die Schalltransduktion im lnnenohr Signaltransformation von der Sinneszelle zum Hörnerven Frequenzselektivität: Grundlage des Sprachverständnisses Informationsübertragung und -Verarbeitung im ZNS Stimme und Sprache Literatur Der Gleichgewichtssinn und die Bewegungsund Lageempfindung des Menschen H.-RZenner Die Gleichgewichtsorgane im lnnenohr Gleichgewichtssinn durch Beschleunigungs messung Zentrales vestibuläres System Literatur Sehen und Augenbewegungen U. Eysel. U. Grüsser-Cornehls Licht Auge und dioptrischer Apparat... Reflektorische Einstellung von S und Pupillenweite... Augenbewegungen Die Netzhaut - Aufbau. Signalaufnahme und Signalverarbeitung Psychophysik der Hell-Dunkel-Wahrnehmung... Die Signalverarbeitung im visuellen System des Gehirns Klinisch-diagnostische Anwendung der elementaren Sehphysiologie Das Tiefensehen Das Farbensehen Hirnphysiologische Grundlagen kognitiver visueller Leistungen Literatur... Geschmack und Geruch H. Hatt Bau der Geschmacksorgane und ihre Verschaltung Geschmacksqualitäten und Signalverar- beitung Eigenschaften des Geschmackssinns Aufbau des Riechsystems und seine zentralen Verschaltungen

4 Inhaltsverzeichnis XIX 19.5 Geruchsdiskriminierung und deren neurophysiologische Grundlagen Funktional wichtige Eigenschaften des Geruchssinns Literatur iver 23.7 Blutgruppen des Menschen Literatur Immunsystem E. Gulbins. K. S. Lang 24.1 Angeborene Immunität Spezifisches Immunsystem Pathophysiologie des Immunsystems Literatur Vegetatives Nervensystem W. Jänig Peripheres vegetatives Nervensystem: Sympathikus und Parasympathikus Transmitter und ihre Rezeptoren in Symp im Rückenmark Miktion und Defäkation Genitalreflexe Hypothalamus Literatur Hormone E Lang, E Verrey Allgemeine Aspekte endokriner Regulation Hypothalamus und Hypophyse Schilddrüsenhormone Pankreashormone Nebennierenrindenhormone Literatur Reproduktion W. Wuttke Reproduktionsrelevante Hormone Regulation der Gonadenfunktion beim Mann Regulation der Gonadenfunktion bei der Frau Regulation von Schwangerschaft. Laktation und sexueller Differenzierung Regulation von Pubertät und Menopause Literatur Blut W Jelkmann Aufgaben und Zusammensetzung des Blutes Blutplasma Erythrozyten Leukozyten Thrombozyten Blutstillung und -gerinnung VI Herz und Kreislauf 25 Herzerregung H. M. Piper 25.1 Ruhe und Erregung der Arbeitsmyokardzelle Erregungsbildungs- und -leitungssystem des Herzens Das Elektrokardiogramm, EKG Literatur Herzmechanik H.-G. Zimmer 26.1 Aufgaben, Bau. Form und Lage des Herzens Kontraktion des Herzens Regulation der Herzfunktion Untersuchung des Herzens Herzhypertrophie und Herzinsuffizienz Literatur Herzstoffwechsel und Koronardurchblutung A. Deussen 27.1 Energieumsatz des Myokards Substrate und Stoffwechsel Koronardurchblutung Literatur Kreislauf R. Busse Einführung und Strömungsmechanik Eigenschaften der Gefäßwände und arterielle Mikrozirkulation Nerval vermittelte Durchblutungsregulation Komponenten des basalen Gefäßtonus Modulation des Gefäßtonus durch zirkulierende Hormone und vasoaktive Peptide Das Endothel: zentraler Modulator vaskulärer Funktionen... Synopsis der lokalen und systemisch Durchblutungsregulation... Langfristige Regulationsmech Anpassung des Kreislaufs an wechselnde Bedingungen Lungenkreislauf Spezielle Kreislaufabschnitte rößen

5 :X Inhaltsverzeichnis VII Regulation des Inneren Milieus Niere F. Lang. A. Kurtz Aufgaben und Bau der Niere Durchblutung und glomeruläre Filtration Transportprozesse im proximalen Tubulus Transportprozesse der Henle-Schleife und Harnkonzentrierung Transportprozesse im distalen Nephron Transportdefekte. Wirkung von Diuretika. Urolithiasis Stoffwechsel und biochemische Leistungen der Niere Regulation der Nierenfunktion Renale Hormone Messgrößen der Nierenfunktion Literatur Wasser- und Elektrolythaushalt E! B. Persson Flüssigkeits- und Elektrolytbilanz Flüssigkeitsräume Regelung der Wasser- und Kochsalzaus- Scheidung Regelung der Wasser- und Kochsalzaufnahme Entgleisung des Wasser-Elektrolythaushaltes IX Stoffwechsel, Arbeit Kaliumhaushalt Literatur 721 Altern Reflektorische Kontrolle der Atmung Literatur Atemgastransport W. Jelkmann Biophysikalische Grundlagen Hämoglobin Transport von O2 im Blut Transport von CO2 im Blut Fetaler Gasaustausch Literatur Säure-Basen-Haushalt E Lang Bedeutung und Pufferung des ph Regulation des ph Störungen des Säure-Basen-Haushaltes Literatur Der Sauerstoff im Gewebe: Substrat. Signal und Noxe J. Grote. U. Pohl Sauerstoffbedarf Sauerstoffversorgung der Gewebe Mangelwirkungen Sauerstoff als Signalmolekül Der Sauerstoff als Noxe Literatur Calcium- und Phosphat-Haushalt E Lang. H. Murer 31.1 Physiologische Bedeutung von Calciumphosphat Regulation des Calciumphosphat-Haushaltes Knochen Störungen des Calciumphosphat-Haushaltes Magnesium-Stoffwechsel Literatur Ernährung H. K. Biesalski Nahrungsmittel Makronährstoffe Vitamine Spuren- und Mengenelemente Literatur Lungenatmung G. Thews. 0. Thews 32.1 Grundlagen der Atmungsfunktion Ventilation Atmungsmechanik Pulmonaler Gasaustausch Lungenperfusion und Arterialisierung des Blutes Literatur Atemregulation D. W. Richter 33.1 Atemrhythmus Atemzentrum Chemische Kontrolle der Atmung Funktionen des Magen-Darm-Trakts E! Vaupel Allgemeine Grundlagen der gastrointestinalen Funktionen Gastrointestinale Motilität und Sekretion Mundhöhle. Pharynx und Ösophagus Magen Dünndarm Kolon und Rektum Absorption von Elektrolyten. Wasser. Vitaminen und Eisen Verdauung und Absorption von Nährstoffen intestinale Schutzmechanismen und Darmbakterien Literatur

6 Inhaltsverzeichnis Energie- und Wärmehaushalt. Thermoregulation I? B. Person Nährstoffbrennwerte Energieumsatz Körpertemperatur des Menschen Wärmeregulation Wärmebildung. Wärmeabgabe Physiologische und pathophysiologische Veränderungen der Temperaturregulation Literatur Sport- und Arbeitsphysiologie U. Boutellier, H.-Y Ulmer Leistung und Leistungsfähigkeit Energiebereitstellung Aerobe und anaerobe Leistungsfähigkeit Physiologische Anpassungen an körperliche Motorisches Lernen und Training Ermüdung, Erschöpfung. Übertraining und Erholung Literatur Alter und Altern Th. Nikolaus. T. von Zglinicki 41.1 Was ist Altern? Zelluläre und molekulare Ursachen des Alterns Physiologisches Altern Organveränderungen im Alter Funktionsbeeinträchtigung und Krankheit Intervention Literatur A Anhang Al Quellenverzeichnis A2 Abkürzungen A3 Sachverzeichnis