03 - Die biologischen und evolutionären Grundlagen des Verhaltens Flashcards
Charles Darwin
Charles Darwin (1809-1882)
- 1835 auf Meeresforschungsschiff HMS Beagle von England nach Küste Südamerika
- Bücher von Geologie über Emotionen bis Zoologie
- bekanntestes Buch: Die Entstehung der Arten (1859)
- > bedeutendste naturwissenschaftliche Theorie: Die Evolution des Lebens
Natürliche Selektion
- Anpassung an stark variierende ökologische Nischen (z.B. Futterquellen und Lebensbedingungen)
- Variation mit bester Anpassung produziert mehr Nachkommen
- Organismen, die gut an Umwelt angepasst sind, produzieren mehr Nachkommen, als schlechter angepasste
Natürliche Selektion: Peter und Rosemary Grant (2006)
natürliche Selektion kann sogar in kurzen Abschnitten bemerkenswerte Effekte nach sich ziehen
Natürliche Selektion: Hoffmann & Willi (2008)
Einfluss der Umwelt auf natürliche Selektion bei verschiedenen Spezies: bspw. Fruchtfliegen, Moskitos, Flundern und Zwergbeutelratten
Wie entsteht eine neue Spezies (zB bei Finken)?
durch geografische Isolation oder Paarung mit ähnlichen Finken
Genotyp
genetische Struktur; Zusammenspiel mit Umwelt -> Phänotyp
Phänotyp
äußeres Erscheinungsbild und Verhaltensrepertoire
“Phasen” der natürlichen Selektion
- Äußerer Druck
- Konkurrenz (um Ressourcen)
- Auswahl des leistungsfähigsten Phänotypen 4. Fortpflanzungserfolg (Genotyp des leistungsfähigsten Phänotypen wird weitergegeben)
- Häufigkeit dieses Genotyps (und des Phänotyps) nimmt zu
Die menschliche Evolution
Hauptsächlich zwei Anpassungen:
- Gang auf zwei Beinen (vor 5-7 Millionen Jahren)
- > Erkundung neuer Umgebungen und dadurch neue Rohstoffe
- Ausbildung des Großhirns > größeres Gehirn
- > Intelligenter, mehr Kapazitäten für komplexes Denken, Schlussfolgern, Gedächtnis und Planen
- > Intelligenter nur durch Art und Beschaffenheit des Gewebes
- Außerdem: Evolution der Sprache
- > Basis für kulturelle Evolution
- > Angewiesen auf Genotyp, der Kapazitäten für Lernen und abstraktes Denken in sich trägt
Vererbung
Übernehmen von körperlichen und psychischen Eigenschaften von unseren Vorfahren
Genetik und Wissenschaftler
Wissenschaft von den Mechanismen der Vererbung
Gregor Mendel (1822-1884)
Genetik menschlichen Verhaltens
Forschungsfeld, das Genetik und Psychologie vereint, um kausale Verbindungen zwischen Vererbung und Verhalten zu verstehen
Soziobiologie
evolutionäre Erklärungen für soziales Verhalten und soziale Systeme von Menschen und anderen Spezies
Evolutionäre Psychologie
weiten evolutionäre Erklärungen auf Aspekte der menschlichen Erfahrung aus
Genetische Grundlagen
- DNS besteht aus Genen
- Gene enthalten Instruktionen zur Produktion von Proteinen
- > Proteine regulieren die physiologischen Prozesse des Körpers und die Ausprägung der phänotypischen Eigenschaften
- Chromosomen: stäbchenartige Strukturen, auf denen man Tausende von Genen findet
- > Geschlechtschromosomen
- Mehr als nur ein Paar an Genen trägt zu einer bestimmten Eigenschaft bei
- > Polygenetische Eigenschaften (mehr als ein Gen beeinflusst Phänotyp)
- Ab 1990: internationales Forschungsvorhaben Human Genome Project (HGP)
- Genom eines Organismus: vollständige Gensequenz auf den Chromosomen mit zugehöriger DNS
- 2003: HGP erreicht Ziel, komplette Sequenz des menschlichen Genoms nachzubilden
- Nun: Identifizierung aller 20.500 Gene des Menschen, Ziel: vollständige Auflistung von Anordnung und Funktionen sämtlicher Gene
Erblichkeit
- Wird auf Skala von 0 bis 1 gemessen (0=Umwelteinflüsse, 1=genetische Einflüsse)
- Adoptionsstudien: Vergleich von Ähnlichkeit mit leiblichen Eltern (G) und Adoptiveltern (U)
- Zwillingsstudien: Vergleich von MZ- und DZ-Zwillingen hinsichtlich Ähnlichkeit in bestimmten Eigenschaften > ermöglicht Abschätzung von Erblichkeit
Vink et al., 2009: Erblichkeit
Fragebogen über täglichen Tee- und Kaffeekonsum
o Bei jedem Vergleich höhere Korrelation für MZ-Zwillinge
o „moderater“ Erblichkeitswert von 0,39 für Kaffeekonsum
o „eher hoher“ Schätzwert von 0,62 für Vorliebe für Kaffee gegenüber Tee
- Hypothese: bestimmte Genvariante lässt Menschen mehr Kaffee trinken, weil ihr Körper das Koffein besser verstoffwechseln kann
Kochanska Grazynka et al. 2011
Kinder von 15. Bis 67. Lebensmonat, die sich in Gen unterscheiden, dass sich auf den Neurotransmitter Serotonin auswirkt
o Kinder mit zwei langen Versionen vs. Kinder mit mind. 1 kurzen Version des Gens
- Erfassung der Zuwendung der Mutter im Alter von 15, 25, 38 und 52 Mon.
- 67 Monate: Erfassung der Schulleistung
- Bei Kindern mit mind. 1 kurzen Variante des Gens beträchtliche Auswirkungen der Zuwendung (mehr Zuwendung=mehr Schulerfolg), bei Kindern mit 2 langen kein Einfluss
- Verhalten geht aus Interaktion von Anlage und Umwelt einher
Neuron
- Zelle, die darauf spezialisiert ist, Informationen zu empfangen, zu verarbeiten und/oder an andere Zellen innerhalb des Körpers weiterzuleiten
- Besitzen unterschiedliche Formen, Größen, chemische Zusammensetzungen und Funktionen
- > Alle Neuronen besitzen dieselbe grundlegende Struktur
- Zwischen 100 Milliarden und 1 Billion Neurone in unserem Gehirn
Dendriten
empfangen Erregung von Sinnesrezeptoren oder anderen Zellen
Soma
= Zellkörper
- enthält Zellkern (Nukleus) und Zytoplasma, das Zelle am Leben erhält
- > Integriert Informationen über die Stimulation (empfangen von Dendriten oder direkt von anderen Neuronen) und leitet sie über das Axon weiter
Axon
leitet Information seiner Länge nach weiter
-> Im Rückenmark: über 1m, im Gehirn: weniger als 1mm
Endknöpfchen
- am Ende des Axons
- Neuron stimuliert über sie angrenzende Drüsen, Muskeln oder andere Neuronen
Welche drei Arten von Neuronen gibt es?
Sensoneurone, Motoneurone, Interneurone
Sensorische Neurone
- übermitteln Botschaften von Sinnesrezeptorzellen ans Zentralnervensystem
(Sinnes-)Rezeptorzellen
hoch spezialisierte Zellen, die auf Licht, Geräusche oder Körperpositionen reagieren
Motoneurone
- leiten Botschaften weg vom ZNS zu Muskeln und Drüsen
- Auf jedes Motoneuron im Körper kommen 5.000 Interneurone
Interneurone
- Mehrzahl im Gehirn
- leiten Botschaften von sensorischen Neuronen an andere Interneurone oder Motoneurone
Spiegelneurone
Giacomo Rizzolati entdeckte in 90ern neuen Neuronentyp > Spiegelneuronen
- Werden aktiviert sobald jemand beobachtet, wie Anderer Handlung ausführt
- Erlauben möglicherweise, Absichten des Anderen zu begreifen
- Möglicherweise Ursache für Lernen durch Beobachtung
Hauptaufgabe von Gliazellen
Halten Neuronen an ihrem Platz (Glia=Klebstoff)
Welche wichtigen Funktionen erfüllen Gliazellen bei Wirbeltieren?
- helfen neu gebildeten Neuronen, richtigen Ort im Gehirn zu finden
- wenn Neuronen geschädigt sind und absterben, vermehren sich die Gliazellen in diesem Bereich und entsorgen übrig gebliebenes zelluläres Abfallmaterial, können zudem überschüssige Neurotransmitter und andere Substanzen aus synaptischen Spalt zwischen Neuronen aufnehmen
- Isolierung: bilden um einige Arten von Axonen eine Hülle aus Fett > Myelinscheide, erhöht ganz enorm Geschwindigkeit der Übertragung von Nervensignalen > von Ranvier’schem Schnürring zu R S
- Verhinderung , dass giftige Substanzen im Blut empfindliche Gehirnzellen erreichen > Astrozyten (spezialisierte Gliazellen) bilden Blut-Hirn-Schranke, indem sie die Blutgefäße im Gehirn mit beständiger Hülle aus Fett umgeben > weil viele Gifte nicht fettlöslich sind, gelangen sie nicht ins Hirn
Welche Rolle spielen Gliazellen bei der neuronalen Kommunikation?
Gliazellen spielen bei neuronaler Kommunikation womöglich eine aktive Rolle -> beeinflussen möglicherweise Konzentration von Ionen, welche die Übertragung von Nervenimpulsen ermöglichen -> einige Gliazellen generieren wahrscheinlich dieselbe Art elektrochemischer Signale wie Neurone
Die biochemische Basis der Aktionspotenziale
- Ruhepotenzial: mehr K+ innen, mehr Na+ außen, innen im Vergleich zu außen leicht negativ geladen > „polarisiert“ (-70 mV) (Na-K-Pumpe)
- Inhibitorische Inputs sorgen dafür, dass Ionenkanäle die negative Ladung im Zellinneren behalten (hält die Zelle vom Feuern ab)
- Mehr exzitatorische Inputs verursachen, dass Ionenkanäle Natrium einströmen lassen (Zelle kann feuern) > Depolarisation (auf -55 mV) > Nervenimpuls wird entlang des Axons weitergeleitet, indem ein Segment nach dem anderen auf diese Weise depolarisiert wird
- Sobald Nervenimpuls weitergeleitet wurde, Na+ Kanäle zu, K+-Kanäle auf, um Ruhepotenzial wieder herzustellen
- Sobald das Ruhepotenzial wieder hergestellt ist, ist das Segment des Axons bereit, den nächsten Impuls weiterzuleiten
Eigenschaften des Aktionspotenzials
- Alles-oder-nichts-Gesetz
- > Größe des Aktionspotenzials verändert sich über Länge des Axons hinweg nicht >selbst-propagierend
- Unterschiedliche Neurone leiten unterschiedlich schnell weiter: 200m/s bis 10cm/s
- Refraktärphase nach Passierung des Aktionspotenzials
Wie hängt Multiple Sklerose mit dem Aktionspotenzial zusammen?
Degeneration der Myelinscheide
Was ist die Refraktärphase und welche Arten gibt es?
Refraktärphase nach Passierung des Aktionspotenzials
- Absolute Refraktärphase: neue Stimulation, gleich wie intensiv, kann kein weiteres Aktionspotenzial hervorrufen
- Relative Refraktärphase: feuert nur auf Stimulus, der stärker als üblicherweise nötig
Synapse
Spalt zwischen präsynaptischer Membran (Endknöpfchen) und postsynaptischer Membran (Dendrit)
Synaptische Übertragung
- eintreffendes Aktionspotenzial regt synaptische Vesikel an, sich an innerer Membran des Endknöpfchens anzuheften -> In jedem Vesikel befinden sich Neurotransmitter > stimulieren andere Neurone
- AP verursacht, dass Ionenkanäle sich öffnen, Ca-Ionen strömen ein > Platzen der Vesikel > Freisetzung der Neurotransmitter darin
- Neurotransmitter binden sich an Rezeptormoleküle in der postsynaptischen Membran nach Schlüssel-Schloss-Prinzip > gibt Information weiter
- Neurotransmitter gehen zurück in synaptischen Spalt > Aufspaltung durch Enzyme oder Aufnahme vom präsynaptischen Endknöpfchen
- In Abhängigkeit von Rezeptormolekül hat Neurotransmitter exzitatorischen oder inhibitorischen Effekt (derselbe NT kann an einer Synapse exzit., an anderer inh. Input geben)