Hormone und Verhalten Hormone sind chemische Signalsubstanzen Endokrines System und Zentralnervensystem interagieren miteinander Prinzipien der hormonellen Wirkungsweisen Spezifische Hormonsysteme
Ein erstes Experiment (1849) Arnold Adolph Berthold (1849)
Endokrine Drüsen Zirbeldrüse Hirnanhangdrüse Schilddrüse Nebenniere Bauchspeicheldrüse Gonaden
Chemische Kommunikation
Prinzipien der Hormonwirkung 1. Hormone wirken graduell und beeinflussen Verhalten lange nachdem ihre Konzentration im Blut abgenommen hat 2. Hormone ändern die Intensität oder Häufigkeit von Verhaltensweisen. Sie dienen nicht als An- oder Ausschalter
Prinzipien der Hormonwirkung 3. Hormone beeinflussen Verhalten und Verhalten beeinflusst Hormone (Aggression, Sportzuschauer) 4. Jedes Hormon beeinflusst verschiedene Gewebe, Organe und Verhaltensweisen. Genauso kann eine einzelne Verhaltensweise von vielen verschiedenen Hormonen beeinflusst werden
Prinzipien der Hormonwirkung 5. Hormone werden in kleinen Mengen produziert und in Stößen sekretiert 6. Die Konzentration von vielen Hormonen variiert rhythmisch 7. Hormone führen zu langfristigen Veränderungen des Stoffwechsels 8. Hormone interagieren
Prinzipien der Hormonwirkung 9. Die chemische Struktur eines Hormons ist bei allen Wirbeltieren ähnlich, obwohl die Funktion sich deutlich unterscheiden kann 10. Hormone können nur Zellen beeinflussen die Rezeptoren dafür haben und die Funktion der Zellen ändern. Bei verschiedenen Wirbeltieren besitzen die selben Hirnregionen ähnliche Rezeptoren
Unterschiede neuronales und endokrines System Neurone haben relativ feste Verbindungen (Telefon), Hormone senden Informationen im ganzen Körper (Fernsehen) Neuronale Verbindungen sind schnell (msec), hormonelle sind langsam (Sekunden/Minuten) Neuronale Nachrichten sind binär, hormonelle variieren graduell in ihrer Stärke Hormonelle Reaktionen können nicht willkürlich ausgelöst werden, neuronale meist schon
Gemeinsamkeiten Hormone und Neurone produzieren und lagern chemische Botenstoffe für spätere Freisetzung Hormone und Neurone werden stimuliert und setzen dann ihre Botenstoffe frei Es gibt eine große Vielfalt an chemischen Stoffen die als Transmitter oder Hormone oder als beides dienen Die Botenstoffe reagieren mit spezifischen Rezeptormolekülen Die gleichen Substanzen fungieren als sekundäre Botenstoffe
Neuroendokrine Interaktionen Nervensystem und Hormonsystem sind mittels neuroendokriner Zellen miteinander verbunden. Der Hypothalamus ist Teil des Nervensystem und gleichzeitig oberste Kontrollinstanz über das Hormonsystem
Klassen von Hormonen
Wirkungsweisen
Übersicht
Hypophyse (Hirnanhangdrüse) Sitzt direkt unter dem Hypothalamus Wiegt ca. 1 g und ist 1 cm 3 groß Wird vom Hypothalamus kontrolliert und ist die wichtigste neuroendokrine Schnittstelle Besteht aus Adenohypophyse (anterior) und Neurohypophyse (posterior)
Neurohypophyse
Oxytocin Verstärkt Geburtswehen Führt zur Ausschüttung von Milch Kontaktanregend ( Schmusehormon ) Wird während des Orgasmus bei Männern und Frauen freigesetzt Wird auch von hypothalamischen Zellen als Neurotransmitter benutzt und von dort ins gesamte Gehirn projiziert
Adenohypophyse Freisetzende oder hemmende Hormone zur Hypophyse Endotrope (gerichtete) Hormone zu den endokrinen Drüsen
Ausschüttungen der Adenohypophyse
Rückkoppelung
Hormonelle Störungen
Homöostatische Kontrolle Verschiedene Körperzustände (Temperatur, Flüssigkeit, Energiereserven) müssen innerhalb enger Grenzen konstant gehalten werden. Dazu werden Systeme mit negativer Rückkoppelung benutzt. Redundante System sorgen für hohe Ausfallsicherheit.
Negative Rückkoppelung
Thermoregulation Körpertemperatur ist für alle biologische Prozesse kritisch Manche Tiere erzeugen Wärme (endotherm), andere passen ihre Temperatur der Umgebung an (ektotherm) Endothermie kostet sehr viel Energie, scheint aber mit längerer Ausdauer einherzugehen Temperatur wird durch Verhalten und durch autonome Prozesse reguliert
Stoffwechsel Nahrung wird dazu benutzt um Energie im Körper zu erzeugen Diesen Prozess nennt man Stoffwechsel Dabei wird auch (oder vor allem) Wärme erzeugt (wie z.b. beim Automotor) Es werden zwischen 60 und 600 kcal pro Stunde erzeugt (in Ruhe ein Drittel durch das Gehirn) Eine kcal erwärmt einen Liter Wasser um ein Grad
Reaktionen auf Hitze und Kälte
Volumen und Oberfläche Grösseres Volumen führt bei gleicher Körperform zu weniger Oberfläche pro Volumeneinheit. Das bedeutet weniger Wärmeverlust. Verschiedene Formen können bei gleichem Volumen aber unterschiedlich große Oberflächen haben (wie rechts in b).
Körpergrösse und Wärmeproduktion Kleine Tiere haben relativ zum Volumen eine größere Oberfläche. Sie geben daher mehr Wärme ab und müssen auch mehr Wärme produzieren.
Anpassungen Eine größere Körperoberfläche wie bei dem Wüstenfuchs rechts ermöglicht eine vermehrte Abgabe von Wärme. Beim Polarfuchs ist die Oberfläche kleiner, damit möglichst wenig Wärme verloren geht.
Verhaltensthermoregulation und physiologische Regulation
Multiple Thermostaten Das Nervensystem kontrolliert und reguliert alle Vorgänge, die den Wärmehaushalt betreffen. Dabei gibt es zur Sicherheit mehrere Kontrollkreisläufe. Im Normalfall werden dabei Sensoren im Hypothalamus benutzt. Es gibt aber auch antizipatorische Kontrollmechanismen, die auf Wärmerezeptoren in der Haut beruhen.
Thermoregulation
Flüssigkeitsregulation Die Funktion unserer Zellen ist auf eine salzhaltige Umgebung (Meer) abgestimmt. Salz und Wasser müssen gemeinsam reguliert werden. Durst entsteht wenn Flüssigkeit fehlt oder die Salzkonzentration der extrazellulären Flüssigkeit sich ändert.
Wasserhaushalt
Osmose
Zwei Arten von Durst
Flüssigkeitsregulation
Nahrungs- und Energiehaushalt Nahrung versorgt uns mit Energie und Nährstoffen (9 von 20 Aminosäuren!) Insulin ist kritisch für den Energiehaushalt Schnelles Lernen führt zur Vermeidung giftiger Nahrung Es gibt vielfältige Gehirnzentren zur Kontrolle des Hungers
Was passiert mit dem Essen? 25% können nicht verwertet werden und werden ausgeschieden 8% wird bei der Verdauung verbraucht Der größte Teil, 55%, werden verbraucht um den Körperzustand aufrecht zu erhalten (Wärme, Flüssigkeit, Ruhepotentiale) Der Rest, 12%, wird bei aktivem Verhalten verbraucht
Körpergrösse und Stoffwechsel
Diäten und Stoffwechsel
Die Rolle von Insulin Kurzzeitspeicher Langzeitspeicher
Glucagon und Insulin
Freisetzung von Insulin Insulin wird auch benötigt um Glukose ins Innere der Zellen zu bringen Antizipatorische Freisetzung von Insulin wenn wir Nahrung wahrnehmen Verdauungsorgane setzen Hormone frei, die wiederum Insulin freisetzen Glukodetektoren im Blut führen zur Ausschüttung von Insulin
Futteraversion
Kontrolle der Nahrungsaufnahme
Läsionen und Übergewicht
Läsionen und Untergewicht
Fettabsauger?
Homöostatische Kontrolle Verschiedene Körperzustände (Temperatur, Flüssigkeit, Energiereserven) müssen innerhalb enger Grenzen konstant gehalten werden. Dazu werden Systeme mit negativer Rückkoppelung benutzt. Redundante System sorgen für hohe Ausfallsicherheit. Das war s für heute!