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)
Wie viele unterschiedliche Neurotransmitter gibt es?
mehr als 60
Azetylcholin
- Im zentralen und peripheren Nervensystem
- Alzheimer durch Abbau von Neuronen, die Azetylcholin absondern
- Wirkt exzitatorisch an Verbindungen zwischen Nerven und Muskeln, wo es Muskelkontraktionen verursacht
- Gifte beeinflussen synaptische Tätigkeit des Azetylcholins
o Botulinumtoxin: verhindert Freisetzung von Azetylcholin im Atmungssystem > Tod durch Ersticken
o Curare: lähmt Atemmuskeln durch Besetzung von wichtigen Azetylcholinrezeptoren
GABA
- Gammaaminobuttersäure
- Bekanntester inhibitorischer Neurotransmitter im Gehirn
- Kann als Botenstoff in etwa einem Drittel aller Synapsen des Gehirns eingesetzt werden, v. a. im Thalamus, Hypothalamus und Okzipitallappen
- Hemmt neuronale Aktivität -> wenn GABA-Konzentration im Gehirn sinkt, empfinden Menschen womöglich Angst oder Depression
- Angsstörungen mit Benzodiazepinen wie Valium oder Xanax behandelt, die GABA-Aktivität steigern
o Binden nicht direkt an GABA-Rezeptoren
o Bewirken, dass GABA sich effektiver an Rezeptoren binden kann
Glutamat
- Häufigster exzitatorischer Neurotransmitter im Gehirn
- Trägt dazu bei, Informationen innerhalb des Gehirns zu übertragen > Wichtige Rolle bei emotionalen Reaktionen, Lernen und Gedächtnis
- Lernen geht langsamer von statten wenn Glutamat-Rezeptoren nicht funktionieren
- Zusammenhang mit Schizophrenie und Drogenabhängigkeit
Katecholamine
Dopamin (-) und Norepinephrin (+)
o Angststörungen, Stimmungsschwankungen und Schizophrenie
o Mehr Norepinephrin: bessere Stimmung, weniger Depressionen
o Mehr Dopamin: Schizophrenie
Serotonin
- Alle Neurone, die Serotonin produzieren, befinden sich im Hirnstamm, der für Erregungsniveau und viele autonome Prozesse wichtig ist
o LSD unterdrückt Wirkweise der Serotonin-Neurone > diese hemmen normalerweise andere Neurone
o Stimmungsschwankungen, zu wenig: Depressionen
o Antidepressiva wie Prozac erhöhen Wirkung von Serotonin, indem sie die Wiederaufnahme aus dem synaptischen Spalt verhindern
Endorphine
kurz für: endogene Morphine
- Neuromodulatoren: modifiziert oder moduliert die Aktivität des postsynaptischen Neurons
- Wichtig bei Kontrolle emotionalen Verhaltens und Schmerzempfinden
- Opium und Morphine binden an denselben Rezeptoren im Hirn an
- Naloxon hält Morphine und Endorphine von Bindung an Rezeptoren ab
Repetitive transkraniale Magnetstimulation (rTMS)
ruft bei menschlichen Versuchspersonen vorübergehende „Läsionen“ mithilfe von magnetischen Stimulationspulsen hervor
Cappelletti et. Al., 2008: Nutzung von rTMS, um Hypothese zu testen, ob bei Substantiven und Verben verschiedene Hirnregionen am Werk sind
- Vervollständigen von Sätzen (mit und ohne rTMS)
- drosselte Leistung bei Verben, aber nicht bei Substantiven
- > Unterscheidungen im Gehirn bei Verarbeitung von Verben und Substantiven
Walter Hess (18881-1973): 1950er Plantieren von Elektroden in Katzenhirnen
In Abhängigkeit von Platzierung Schlaf, Sexualtrieb, Angst, Furcht auf Knopfdruck
Elektroenzephalogramm (EEG)
- Elektroden außen auf dem Schädel, um größere, zusammenhängende Muster elektrischer Aktivität aufzuzeichnen
- Zur Untersuchung der Beziehung zwischen psychischer Aktivität und Reaktion des Gehirns
Experiment Hajcak & Olvet, 2008 mit EEG: Emotionsaufgeladene Bilder
Gehirne von Menschen reagieren unterschiedlich beim Betrachten emotionsaufgeladener Bilder: Probanden widmeten (un-)angenehmen Bildern mehr Aufmerksamkeit als neutralen und hielt auch noch an
Computertomografien (CT oder CAT)
- Erhalt von dreidimensionalen Bildern des Gehirns -> Lokalisation von genauer Stelle und Ausmaß von Gehirnschädigung/-abnormitäten
- Gezielte Röntgenstrahlen passieren Kopf des Untersuchten, Computer fügt sie zu zusammenhängenden Bild zusammen
Positronen-Emissions-Tomografie (PET)
- Probanden werden radioaktive Substanzen injiziert, die über Blut ins Gehirn wandern, wo sie von aktiven Gehirnzellen aufgenommen werden
- Aufzeichnungsgeräte außerhalb des Schädels erfassen Radioaktivität, während unterschiedlichen geistigen und verhaltensbezogenen Aufgaben
- PET-Scan, wo die verschiedenen Arten psychischer Aktivitäten stattfinden
- Genauere Informationen über Funktionen
Magnetresonanztomografie (MRT, auch MRI)
- Nutzt Magnetfelder und Radiowellen, um Energieimpulse im Gehirn zu erzeugen
- Magnetimpuls wird auf verschiedene Frequenzen eingestellt -> einige Atome richten sich im Magnetfeld aus
- Magnetimpuls wird abgeschaltet -> Atome vibrieren (erzeugen Resonanz), wenn sie sich in Ursprungslage zurückorientieren
- Spezielle Wellenempfänger orten diese Resonanz und leiten Info an Computer weiter, der Bildern der Positionen unterschiedlicher Atome in den Hirnaeralen generiert
- Forschende können Hirnstrukturen mit psychischen Prozessen in Verbindung bringen
- Deutlichste Bilder anatomischer Details
Funktionale Magnetresonanztomografie (fMRT, auch fMRI)
- Vereint einige Vorteile von PET und MRT, indem magnetische Veränderungen im Blutfluss zu den Zellen im Gehirn gemessen werden können
- Erlaubt präzisere Aussagen über Struktur und Funktion des Gehirns
- Forscher nutzen es, um Hirnregionen zu entdecken, die für viele der wichtigsten kognitiven Fähigkeiten wie Aufmerksamkeit, Wahrnehmung, Sprachverarbeitung und Gedächtnis verantwortlich sind
Zentrales Nervensystem (ZNS)
- Umfasst alle Neurone des Gehirns und des Rückenmarks
- Integration und Koordination aller körperlichen Funktionen
- Verarbeitung aller eintreffenden neuronalen Informationen
- Entsendungen von Befehlen an unterschiedliche Bereiche des Körpers
- Sendet und erhält neuronale Informationen über das Rückenmark:
Strang von Neuronen, der Gehirn mit PNS verbindet
Befindet sich in Hohlraum der Wirbelsäule
Spiralnerven des RM treten zwischen jedem Wirbelpaar aus, verzweigen sich und stehen mit Sinnesrezeptoren, Muskeln und Drüsen in Verbindung
Koordiniert Aktivität der linken und rechten Körperseite
Ist für einfache, schnelle reflektorische Aktionen ohne Beteiligung des Gehirns verantwortlich
Peripheres Nervensystem (PNS)
- Umfasst alle Neurone, welche die Nervenfasern bilden, die das ZNS mit dem Körper verbinden
- Umfasst zwei Arten von Nervenfasern: Somatisches und Autonomes Nervensystem
Somatisches Nervensystem
Reguliert Aktivität der Skelettmuskulatur
Autonomes Nervensystem (ANS)
- Überwacht grundlegende Lebensfunktionen rund um die Uhr, z.B. Atmung, Verdauung und Erregungsniveau
- Unterteilt in sympathisches und parasympathisches Nervensystem
Sympathisches Nervensystem
Dirigiert Reaktionen in Notfallsituationen (Kampf-oder-Flucht-Reaktion)
Parasympathisches Nervensystem
Überwacht Routinefunktionen des Körpers
Pupille, Tränendrüsen und Speichel: Sympathikus + Parasympathikus
Sympathikus:
Erweitert die Pupillen
Stimuliert die Tränendrüsen
Hemmt die Speichelproduktion
Parasympathikus:
Verengt die Pupillen
Hemmt die Tränendrüsen
Regt die Speichelproduktion an
Schwitzen, Herzschlag, Bronchien: Sympathikus + Parasympathikus
Sympathikus:
Erhöht das Schwitzen
Erhöht die Herzschlagfrequenz
Erweitert die Bronchien
Vermindert die Herzschlagfrequenz
Verengt die Bronchien
Verdauung, Adrenalin, Blase: Sympathikus + Parasympathikus
Sympathikus:
Vermindert die Verdauungsfunktion des Magens und des Darms
Schüttet Adrenalin aus
Hemmt das Kontrahieren der Blase
Parasympathikus:
Regt die Verdauungsfunktion des Magens und des Darms an
-
Kontrahiert die Blase
Hirnstamm
- bei allen Wirbeltieren
- enthält Strukturen, die gemeinsam interne Prozesse des Körpers regeln:
- Medulla oblongata (verlängertes Rückenmark)
- Brücke (lat. Pons)
- Formatio reticularis
Medulla oblongata
= verlängertes Rückenmark
o Zentrum für Atmung, Blutdruck und Herzschlag
o Nervenfasern, die vom Körper aufsteigen und vom Gehirn hinabführen, kreuzen sich in der Medulla
Pons
o Liegt über der Medulla
o Leitet ankommende Informationen in andere Strukturen des Hirnstamms und in das Kleinhirn
Formatio reticularis
o Dichtes Netzwerk von Nervenzellen, das als Wächter des Gehirns dient
o Regt celebralen Cortex an, Aufmerksamkeit auf neue Stimulation zu richten
o Hält das Gehirn während des Schlafes aufmerksam
Thamalus
o Lange Nervenfasern der Formatio reticularis führen hierhin
o Kanalisiert eintreffende sensorische Information und leitet sie an entsprechende Areale des Cortex zur Verarbeitung weiter, z.B. von Augen zu kortikalen Arealen der visuellen Verarbeitung
Cerebellum
= Kleinhirn
o Koordiniert Körperbewegungen
o Kontrolliert Haltung
o Hält Gleichgewicht aufrecht
o Wichtig beim Erlernen und Ausführen einzelner Sequenzen von Körperbewegungen
o Wahrscheinlich auch an höheren kognitiven Funktionen wie Sprachverarbeitung oder Erleben von Schmerz beteiligt
Das limbische System
- Vermittelt zwischen motiviertem Verhalten (Hy), emotionalen Zuständen (A) und Gedächtnisprozessen (Hi)
- Regelt Körpertemperatur, Blutdruck, Blutzuckerspiegel usw.
- Hippocampus, Amygdala, Hypothalamus
Hippocampus
- Größte Struktur des limbischen Systems
- Wichtig beim Erwerb von Erinnerungen
- H. M. wurden Teile des Hippocampus entfernt
Neues Wissen nur durch massives Wiederholen speicherbar
Konnte neue Fähigkeiten aneignen, aber sich nicht an Übung erinnern
Erschwerte Sprachproduktion und -verständnis
Amygdala
= Mandelkern
o Maßgeblich an emotionaler Kontrolle beteiligt
o Schädigung beeinträchtigt Fähigkeit, zu erkennen, wenn Gesichtsausdrücke negative Emotionen wie Trauer und Angst kommunizieren
o Ausschlaggebend beim Bilden und Erhalten emotional eingefärbter Emotionen
Hypothalamus
- eine der kleinsten Strukturen des Gehirns
- Aus verschiedenen Kernen, kleinen Neuronenbündeln, zusammengesetzt
- Regulieren physiologische Prozesse des motivationalen Verhaltens (Essen, Trinken, Regelung der Temperatur und sexuelle Erregung)
- Erhält inneres Gleichgewicht des Körpers > Homöostase
Großhirn
- Beansprucht zwei Drittel der Gehirnmasse für sich
- Regulierung höherer kognitiver und emotionaler Funktionen
- Enthält:
-> Cerebralen Cortex (Großhirnrinde): Frontal-, Partial-, Okzipital- und Temporallappen
-> Assoziationscortex - unterteilt in zwei fast symmetrische Hälften > cerebrale Hemisphären
o verbunden über gewaltigen Strang aus Nervenfasern -> Corpus callosum (Balken)
Über diese Verbindung vollzieht sich Infoaustausch zwischen Hemisphären
o Für jede Hemisphäre 4 wichtige Bereiche oder Lappen
Cerebraler Cortex
= Großhirnrinde
äußere Oberfläche des Großhirns aus Milliarden von Zellen in 3mm-Schicht -> reich an Nervenzellen
Frontallappen
= Stirnlappen
- Beteiligt an motorischer Kontrolle und kognitiven Aktivitäten wie Planen, Entscheiden, Setzen von Zielen
- Oberhalb der Fissura lateralis, vor dem Sulcus centralis
- Schädigungen haben verheerende Folgen auf Handeln und Persönlichkeit
- Enthält Broca-Areal
- Enthält motorischen Cortex
Muskeln der unteren Körperhälfte mit oberen Bereich gesteuert (v.v.)
2 größten Areale zuständig für Finger (Daumen!) und „Vokalmuskeln“
Partiallappen
= Scheitellappen
- Verantwortlich für Empfindungen wie Berührung, Schmerz und Temperatur
- Befindet sich hinter Zentralfurche
- Enthält somatosensorischen Cortex
Verarbeitet Info über Schmerz, Berührung, Temp., Position im Raum
Oberer Teil steuert untere Körperbereiche vv
Größte Teil repräsentiert Lippen, Zunge, Daumen, Zeigefinger
Okzipitallappen
= Hinterhauptslappen
- Endstation für visuelle Informationen, liegt am Hinterkopf
- Enthält visuellen Cortex
Größter Bereich für Input von Retina > detaillierteste Information
Temporallappen
= Schläfenlappen
- Verantwortlich für das Hören
- Befindet sich unter der Lateralfurche auf jeder Hemisphäre
- Enthält Wernicke-Areal
Carl Wernicke (1848-1905)
Geschädigte sprechen flüssig, aber ohne Bedeutung > Gestörtes Sprachverständnis
- Enthält auditorischen Cortex
Enthält in jeder Hemisphäre Info von beiden Ohren
Assoziationscortex
- Größter Teil des Cortex
- Interpretation und Integration von Informationen
- Über unterschiedliche Areale des Cortex verteilt
- Ermöglicht Informationen aus verschiedenen sensorischen Modalitäten zu kombinieren, um geeignete Reaktionen auf Umweltreize zu planen und auszuführen
Broca-Aphasie
- gestörte Sprachproduktion: Wortfindungsstörungen, Telegrammstil (unflüssig und kurz)
- nur bei Schädigung linker Hemisphäre, nicht bei rechts
Wernecke-Aphasie
- gestörtes Sprachverständnis
Behandlung bei schwerer Epilepsie
Durchtrennung des Corpus callosum
- Überträgt Informationen zwischen Hemisphären
- Heftige elektrische Aktivität geht bei Anfall nicht auf andere Hemisphäre über
Roger Sperry (1968) & Michael Gazzaniga (1970): Versuch mit Split-brain-Patienten
o Bei jeder Hemisphäre separate Präsentation von visuellen Infos
o Linke Hemisphäre konnte benennen, rechte Hemisphäre manuelle Aufgaben
Welche Funktionen hat die linke, welche die recht Hirnhälfte?
- Viele Sprachfunktionen in linker Hemisphäre lateralisiert (=übergeordnete Rolle bei Ausübung), Umgang mit Sprache = die stärkste lateralisierte Funktion
o 5% Rechtshänder & 15% Linkshänder rechts, 15% Linkshänder beide
o Auch bei Gebärdensprache links - Rechte Hemisphäre bei Einschätzung von räumlichen Beziehungen und Gesichtsausdrücken
- Links: Problemlösung, rechts: kreative Lösungen, plötzliche Geistesblitze
Das endokrine System
- Zweites, hoch komplexes Regulationssystem, das Arbeit des Nervensystems unterstützt
- Netzwerk von Drüsen, das Hormone bildet und ans Blut absondert
Funktionen von Hormonen
o Wichtig für tägliches Funktionieren
o Beeinflussen Körperwachstum
o Initiieren, erhalten und beenden Entwicklung von primären und sekundären Geschlechtsmerkmalen
o Beeinflussen Erregungsniveau und Bewusstsein
o Dienen als Basis für Stimmungsschwankungen
o Regulieren Stoffwechsel
o Hilft beim Kampf gegen Infektionen und Krankheiten
o Regulation des Sexualtriebs, Produktion von Fortpflanzungszellen und Produktion von Milch bei stillenden Müttern
Wie reguliert sich das endokrine System?
- Endokrine Drüsen: Reagieren auf Konzentration von chemischen Stoffen im Blut oder werden von anderen Hormonen oder von Nervenimpulsen angeregt
- Hormone werden an das Blut abgesondert und wandern zu mitunter weit entfernten Zielzellen, die mit spezifischen Rezeptoren ausgestattet sind
- Hormone üben Einfluss auf die chemische Regulation des Körpers nur an den Stellen aus, die genetisch dazu bestimmt sind, auf sie anzusprechen
- Durch Beeinflussen unterschiedlicher, aber spezifischer Zielorgane oder Gewebestrukturen, können Hormone enorme Bandbreite an biologischen Prozessen steuern
o Vielfältig agierende Kommunikation ermöglicht Kontrolle langsamer, kontinuierlicher Prozesse
Aufrechterhaltung des Blutzucker- und des Kalziumspiegels, des Kohlenhydratstoffwechsels und des allgemeinen Körperwachstums
o In Krisenzeiten entlässt endokrines System das Hormon Adrenalin in Blutbahn
Mobilisiert Körper > schnellere Reaktionen - Spezialisierte Zellen im Hypothalamus erhalten Botschaften von anderen Zellen, mit Befehl, eine Reihe verschiedener Hormone an die Hirnanhangsdrüse zu senden, wo sie die Freisetzung von anderen Hormonen stimulieren/hemmen
Hirnanhangsdrüse
= “wichtigste aller Drüsen”
- Produziert etwa 10 verschiedene Arten von Hormonen, welche Sekrete aller anderen endokrinen Drüsen beeinflussen
- Erzeugt Wachstumshormon (Fehlen: Kleinwüchsigkeit, Überfluss: Riesenwuchs)
- Beim Mann: Sekrete der HAD aktivieren Testikel zur Absonderung von Testosteron
Reguliert Spermienproduktion
Kann Aggressions- und Sexualtrieb steigern
- Beteiligt an Entwicklung männlicher sekundärer Geschlechtsmerkmale
Bartwuchs, Stimmbruch, körperliche Reife
- Bei der Frau: Hormon der HAD stimuliert Produktion von Östrogen
Essenziell für hormonelle Kettenreaktion, die die Freisetzung von Eizellen aus den Eierstöcken anregt und Frau fruchtbar macht
Antibabypillen blockieren Mechanismen in HAD, die diesen Hormonfluss kontrollieren und verhindern so den Eisprung
Plastizität
Änderungen in der Hirnleistung
-> Großteil neurowissenschaftlicher Forschung befasst sich mit physischen Grundlagen der Plastizität
Studie von Mark Rosenzweig: Ratten und Plastizität
- Cortex von Ratten, die in anregenden Umgebungen aufwuchsen, war im Durchschnitt dicker und schwerer als der ihrer reizarm aufgewachsenen Geschwister
- Menge an Umgebungsreizen hat auch noch Einfluss auf ausgewachsene Ratten
Studie zu Violinisten
Repräsentation der linken Finker von Geigern im Vergleich zu nicht Geige spielenden Menschen im sensorischen Cortex verstärkt (am größten, wenn vor 12. Jahren begonnen)
Wie kann sich das Gehirn manchmal selbst heilen?
- In manchen Fällen verfügen geschädigte Hirnareale genug Kapazitäten, um Erholung zu ermöglichen
- In anderen Fällen übernehmen andere Hirnareale Funktionen des geschädigten Bereichs
- Stammzellen als neue Neurone
Neurogenese
Produktion neuer Gehirnzellen aus natürlichen Stammzellen
o Findet auch in Gehirnen erwachsener Säugetiere – einschließlich Menschen- statt
o Bisher Ansicht, dass Gehirnzellen in adulter Phase nur absterben können
Hippocampus und Neurogenese
Hippocampus = wichtige Struktur für Aneignung bestimmter Arten von Gedächtnisinhalten
o Entstehen von neuen Neuronen im Hippocampus bei Erwachsenen belegt
o Wie bewerkstelligen neugeborene Neurone über die gesamte Lebensspanne hinweg das Aneignen neuer Erinnerungen? (Beispiel aus der Forschung)
