Informationsübermittlung im Körper Flashcards
Nervenzelle = Neuron
Spezialisierte Zellen
Bestehen aus:
- Zellkern
- Zellplasma
- Zellmembran
(- Zellkörper=Soma)
Ihre Aufgabe ist es, Informationen, zum Beispiel Steuerungssignale an Muskeln („Befehle“) im Organismus weiterzuleiten
Dazu verfügen sie über
- Dendriten
- Axone
- evtl. von einer Myelinscheide umgeben
- Synyapsen
Es gibt vielfältige Formen und Bezeichnungen für Nervenzellen
Dendriten
kurze, baumartig verzweigte Auswüchse einer Nervenzelle
Axon
- bis zu 1 Meter lang
- kann Kollaterale/Seitenäste ausbilden
- ist bei bestimmten Nervenzellen von einer Myelinscheide umgeben
Myelinscheide
umgibt bei bestimmten Nervenzelle das Axon
Synapse
Kontaktstelle zw. zwei Nervenzellen oder einer Nervenzelle mit einem Effektorgan
Soma
Zellkörper eines Neurons/einer Nervenzelle
Gliazellen
- sind diffus im Nervengewebe verteilt
- Hilfsfunktionen für Nervenzellen, wie Ernährung, Stützfunktion
- verschiedene Formen
Schwann-Zellen
- Gliazellen
- bilden die Myelin- oder Markscheide um die Axone von Neuronen im peripheren Nervensystem
Oligodendrozyten
Gliazellen des zentralen Nervensystems
Ruhepotential / Ruhemembranpotential
- Im Ruhezustand besteht zwischen dem Inneren eines Neurons und der Zellumgebung eine elektrische Spannung von –70 mV
- beruht auf der Verteilung bestimmter Ionen (elektrisch geladener Teilchen) innerhalb und außerhalb der Nervenzelle
- wird durch verschiedene elektrochemische Mechanismen aufrechterhalten. So können bestimmte Proteine in der Membran der Nervenzellen Moleküle entgegen ihrer elektrochemischen Gradienten transportieren (z.B. „Natrium-Kalium-Pumpe“)
Depolarisation
- Veränderung/Reiz in der Umgebung der Nervenzellen
- ein zusätzlicher Membranstrom kann zu einer Verschiebung des Membranpotentials in Richtung positiverer Werte führen
- setzt sich entlang der Zellmembran fort und wird durch elektrochemische Mechanismen abge- schwächt und schließlich ausgeglichen
Aktionspotential
- erreicht die Depolarisation einen kritischen Schwellenwert von ca. ca. - 40 mV
»_space;> überschießende Reaktion»_space; das Potential kann positive Werte von etwa +,30 mV erreichen - dieses Aktionspotential folgt einem Alles- oder-Nichts-Prinzip, d.h. egal, wie weit die Schwelle der Depolarisation überschritten ist, das Aktionspotential wird ausgelöst
- Reizintensitäten werden durch die Frequenz von Aktionspotentialen, nicht durch die Höhe deren Spannung kodiert (Impulsfrequenzkodierung)
- nach Überschreiten der Schwelle, schneller Anstieg bis zum Maximum
- Repolarisation, unterschreitet im Nachpotential das Ruhemembranpotential
- Ruhepotential wird wieder erreicht
- Refraktärphase - Bereich ist nicht wieder erregbar
Der Prozess läuft in wenigen Millisekunden ab
Impulsfrequenzkodierung
Reizintensitäten werden durch die Frequenz von Aktionspotentialen, nicht durch die Höhe deren Spannung kodiert
Ausbreitung des Aktionspotentials
- benachbarte Membranbereiche werden ebenfalls überschwellig erregt, dadurch verbreitet sich das Aktionspotential über die gesamte Nervenzelle
- lineare Ausbreitung in eine Richtung Membranbereiche in der Refraktärphase können nicht wieder erregt werde, d.h. die Erregung kann nicht wieder zurücklaufen
Ausbreitungsgeschwindigkeit des Aktionspotentials
Ausbreitungsgeschwindigkeit nimmt mit der Dicke der Nervenfasern zu
Bis auf die dünnsten Nervenfasern sind alle anderen von einer Myelinscheide umgeben, so dass diese höhere Geschwindigkeiten erreichen als marklose Fasern.
Dies wird durch die saltatorische Erregung der myelinisierten Fasern erreicht. An einigen Stellen ist die Myelinscheide von Einschnürungen unterbrochen (Ranviersche Schnürringe); die Erregung „springt“ von Einschnürung zu Einschnürung und erreicht dadurch die hohen Geschwindigkeiten
Dickste Nervenfasern:
-Durchmesser von 13 – 20 µm (= Mikrometer oder 10-6m oder eintausendstel mm)
- möglichen Leitungsgeschwindigkeiten von 80 – 120 m/s
Dünnste Nervenfasern:
- Durchmesser von 0.2 – 1.5 µm
- mögliche Leitungsgeschwindigkeit 0.5 – 1.5 m/s
Klassifikation der Nervenfasern
erfolgt nach den drei korrelierten Kriterien
- Dicke
- Geschwindigkeit
- Myelinscheide mit Schnürringen
- markhaltige = schnelle Nerventypen
- marklose = langsame Nerventypen
Synapse
Die Verbindungs- oder Schaltstelle zwischen einer Nervenzelle und einer weiteren Nervenzelle oder einem Effektororgan (=Ausführungsorgan)
- elektrische Synapse
- geringer Zwischenraum zw. den beiden Zellen, ca. 2 Nanometer
- Kontaktmoleküle überbrücken den Zwischenraum
- geladene Teilchen können von einer Zelle zur anderen und auch wieder zurück wandern - chemische Synapse
- synaptischer Spalt von 20-50 nm Breite
- überbrückt durch chemische Botenstoffe (Moleküle) = (Neuron-)Transmitter
- Information wird nur in eine Richtung übertragen
>informationssendendes Neuron > präsynaptische Endigung
< informationsempfangendes Neuron < postsynaptischer Membranbereich
- häufigerer Synapsentyp
Die chemische Synapse besteht aus einer präsynaptischen Endigung mit transmittergefüllten Vesikeln sowie einer postsynaptischen Membran mit spezifischen Rezeptoren für die jeweilige Transmittersubstanz. Zwischen beiden liegt der synaptische Spalt (aus: Schandry, 2006, S. 72; vgl. Schandry, 2011, S. 85).
synaptische Übertragung
- Aktionspotential erreicht präsynaptische Endigung
- die in Bläschen (Vesikeln) gespeicherten Transmitter werden in den synaptischen Spalt freigesetzt
- diffundieren in diesen und lagern sich an speziellen Empfängermolekülen des postsynaptischen Bereichs, den Rezeptoren, an
- Rezeptoren (Empfängermoleküle) reagieren nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip auf den für sie spe- zifischen Botenstoff oder diesem sehr ähnliche Stoffe
- Teile des Transmitters, die nach der Freigabe in den synaptischen Spalt nicht an Rezeptoren gebunden wurden, diffundieren aus dem Spalt, werden enzymatisch ab- gebaut oder enzymatisch aufbereitet wieder in die abgebende Zelle aufgenommen (Re-Uptake)
Ein Aktionspotential läuft ein. Es kommt zu einem massiven Einstrom von Kalziumionen. Die Lipidmembranen der Vesikel verbinden sich mit der Lipiddoppelschicht der Zellmembran. Die Vesikel öffnen sich zum Extrazellulärraum hin, der Transmitter wird in den synaptischen Spalt ausgeschüttet (aus: Schandry, 2006, S. 73; vgl. Schandry, 2011, S. 86).
Agonisten
Ersatzstoffe mit ähnlicher Wirkung, wie der eigentliche / spezifische Transmitter
Anhand der Bindungsfähigkeit verschiedener, agonistischer Transmitter lassen sich Subtypen von Rezeptoren unterscheiden
Antagonisten
Ersatzstoff löst keine Wirkung aus, blockiert aber den Rezeptor
Hyperpolarisation des Empfängerneurons
Wirkung einer synaptischen Übertragung
d.h. das Membranpotential des Empfängerneurons wird in Richtung eines stärker negativen Werts verschoben
da bei der Hyperpolarisation die Erregungsschwelle deutlich erhöht wird, spricht man von einem inhibitorischen postsynaptischen Potential (= IPSP)
Depolarisation des Empfängerneurons
Wirkung einer synaptischen Übertragung
d.h. dessen Membranpotential wird in Richtung eines stärker positiven Werts verschoben
Im Fall der Depolarisation wird die Erregungsschwelle deutlich gesenkt, üblicherweise spricht man von einem exzitatorischen postsynaptischen Potential (= EPSP).
Mechanismen für das Zusammenwirken von Neuronen
Die Zelle ist im Regelfall von zahlreichen Synapsen mit dicht angeordneten Rezeptoren überzogen. So trifft eine Vielzahl von Informationen (Impulsfrequenzen) auf eine Zelle. Ob sich im Zielneuron ein Aktionspotential ausbildet, hängt davon ab, ob sich die elektrischen Potentiale summieren oder gegenseitig aufheben. Für das Zusammenwirken von Neuronen wurden verschiedene Mechanismen gefunden.
- räumliche Summation
(über mehrere Synapsen werden erregende Impulse abgegeben bzw. exzitatorische postsynaptische Potentiale ausgelöst, die sich gegenseitig verstärken und ein Aktionspotential im Zielneuron auslösen, Konvergenz vorausgesetzt - zeitliche Summation
(in so schneller Folge werden postsynaptische Po- tentiale erzeugt, dass die Depolarisation beziehungsweise die Hyperpolarisation zunimmt und der Effekt verstärkt wird, unter Umständen bis zur Auslösung eines Aktionspotentials. Diese zeitliche Summation kann durch Prozesse im prä- oder postsynaptischen Bereich begründet sein. Bisweilen kann durch eine schnell wiederholte synaptische Aktivierung jedoch auch der umgekehrte Fall eintreten, dass auf Grund des dann eintretenden Mangels an Transmittersubstanz eine zeitlich begrenzte, reduzierte Erregbarkeit besteht) - Verteilung auf mehrere oder viele andere Zellen, Divergenz vorausgesetzt
- Vorwärtshemmung
(Aktivität eines Neurons wird durch die Aktivität eines anderen Neurons gehemmt, präsynaptischen Hemmung, wobei das hemmende Neuron eine Synapse kurz vor der axonalen Synapse des erregenden Neurons auf dem Zielneuron hat. Das hemmende Neuron löst ein IPSP an der Synapse des erregenden Neurons aus und hemmt dadurch die Weitergabe eines Reizes des erregenden Neurons an das Zielneuron, z.B. bei Muskeln die antagonistisch wirken) - laterale Hemmung
(Mechanismus, bei dem sich benachbarte Zellen über ein zwischen ihnen befindliches Neuron (Interneuron) gegenseitig hemmen. Wenn ein Neuron aktiv ist, wird die Erregbarkeitsschwelle seines Nachbarn erhöht. Dieser Mechanismus ist vor allem bei Sinneszellen zu beobachten, er verstärkt Kontraste und lässt Übergänge deutlicher erscheinen
Konvergenz
Zusammentreffen mehrerer Nervenfasern auf einem Zielneuron
Divergenz
Ausbildung entsprechender Kontakte einer mit mehreren anderen Zellen
Divergenzen sind bei Neuronen zu beobachten, die Muskelfasern innervieren (Motoneurone). Im Bereich wenig differenzierter Muskeln zum Beispiel im Bereich des Rückens kann ein Motoneuron einige tausend Muskelfasern innervieren. Auch die von Sinneszellen wegleitenden Neurone (Afferenzen) können divergieren; dadurch wird Redundanz geschaffen, indem ein wichtiger Sinneseindruck über mehrere Kanäle vermittelt wird
Wichtige Transmitter-Rezeptoren-Systeme
- Transmitter: Acetylcholin (ACh)
Rezeptoren: nikotinerg, muskatinerg - Transmitter Katecholamine (Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin)
Rezeptoren: adrenerge Rezeptoren - Transmitter: Serotonin ???
- Transmitter: Aminosäuren (Glutamat, GABA (Gamma-Amino-Buttersäure), Glycin)
- Neurotransmitter: Hormone ((Neuropeptide): Endorphin, die an Morphinrezeptoren bindenden Enkephaline, Substanz P, Oxytocin, Neuropeptid Y)
Acetylcholin (ACh)
Transmitter bei Übertragung
- von Nerven- auf Muskelzellen
- im VNS
- bei Nervenzellen, die auf Drüsen wirken
- im Gehirn
Rezeptoren (in VNS, Großhirnrinde, Striatum, Hippocampus)
- nikotinerg (= Nikotin wirkt als Agonist, d.h. aktiviert auch den ACh-Rezeptor)
- erregende Wirkung auf Muskelzellen
- entspannende auf ZNS
- muskarinerg (= Muskarin wirkt als Agonist)
Wirkung ist je nach Subtyp des Rezeptors erregend oder hemmend.
Katecholamine
Dopamin
- Rezeptoren zu Dopamin finden sich selten im Gehirn
- dopaminerge Neuronen sind weit verzweigt
- Wirkung bei Willkürmotorik
Noradrenalin
- gebildet im Nebennierenmark+in Neuronen
- wirkt bei der Übertragung von sympathischen Nerven auf die Erfolgsorgane, +innere Organe (Herz, Niere, Bauchspeicheldrüse und Gefäße), Muskelzellen, Zellen des Fettgewebes.
Im Gehirn findet sich Noradrenalin im Locus coeruleus.
Adrenalin
- Hormon, das im Nebennierenmark gebildet wird; als Transmitter wirkt es vor allem im Hirnstamm
Serotonin
- produziert in sog. Ralphe-Kernen
- serotonerge Verbindungen im gesamten Gehirn u. Rückenmark
- reguliert den Schlaf-Wach-Rhythmus
- emotionale Befindlichkeit
- Schmerzwahrnehmung
- Wahrnehmung von Hunger und Durst
(adrenerge Rezeptoren)Rezeptoren, die auf Adrenalin + Noradrenalin reagieren
- verschiedene Haupttypen mit unterschiedlichen Affinitäten (a1, a2, b1, b2, usw.) + unter-schiedlicher u. gegensätzlicher Wirkung
- relevant im VNS
Aminosäuren
Glutamat
- exzitatorische Transmittersubstanz
- Wirkung bei Lernvorgängen
GABA (Gamma-Amino-Buttersäure)
- hemmende Wirkung
- beruhigende Medikamente (Tranquillantien) genutzt
Glycin
- inhibitorisch
Neurotransmitter / Neurooeotide
Endorphin
die an Morphinrezeptoren bindenden
- Enkephaline
- Substanz P
- Oxytocin
- Neuropeptid Y
meist ohne direkten Effekt
modellieren Wirkung von Transmittern, d.h. vermindern oder erhöhen dessen Wirkung
Lernfähigkeit von Nervenzellen
Die Verbindung von Nervenzellen miteinander oder mit Effektorzellen ist nicht statisch, sondern veränderbar. Anders ließen sich Gewöhnungs- oder Lerneffekte nicht erklären
- Reaktion von Rezeptoren kann bei wiederholter Reizung abnehmen
- Dichte von Rezeptoren kann herauf- oder heruntergesetzt werden
- Zahl der Synapsen, die an einem Vorgang beteiligt sind, kann zu- oder abnehmen
Desentivierung
durch anhaltende Aktivierung das Rezeptormolekül unempfindlich gegenüber dem Transmitter werden
Down-Regulation
Reduktion der Rezeptorenanzahl durch geringere Produktion der entsprechenden Rezeptorenproteine durch das Neuron
neuronale Plastizität
- Bildung neuer Verbindungen zwischen Neuronen
- durch Aussprossung können neue Dendriten „wachsen“ und sich neue Synapsen bilden
Neuronales Netz
Die Kopplung von aktivierten Neuronen bildet ein temporäres neuronales Netz (assembly) und ist ein Erregungsmuster, das wiederum als Ganzes größere Informationseinheiten kodieren kann.
Auf einer höheren Ebene können wiederum aktive Nervennetze mit einander gekoppelt werden, so dass temporäre aktivierte Nervennetz-Netze entstehen
dynamische hierarchische Musterbildung
Die Entstehung von Nervennetz-Netzen ist wahrscheinlich die Grundlage unterschiedlicher Phasen der Integration von Teilinformationen zu einer Struktur, die man phänomenal beispielsweise als bewussten Wahrnehmungseindruck beschreiben könnte
Zentrales Nervensystem / ZNS
Nervensystem = Informationsverbund von Neuronen
Steuernder Teil des Nervensystems
- Gehirn
- Rückenmark
Rückenmark / RM
- besteht aus Neuronen
- durchzieht den Wirbelkanal (In der schmetterlingsförmigen grauen Substanz befinden sich die Zellkörper von Neuronen, in der sie umgebenden weißen Substanz auf- und absteigende Fasern (Pyramidenbahn))
- Umgeben sind diese Neuronen von der Rückenmarksflüssigkeit und Häuten (Meningen)
- zw. den Wirbeln verlassen Spinalnerven das RM
- Nach ihren Ausgangs- oder Zielorganen richtet sich die Unterscheidung in sensorische (afferent, dorsal) und motorische (efferent, ventral) Nerven
- Spinalnerven versorgen (afferent-sensorisch und efferent-motorisch) jeweils einen bestimmten Bereich des Körpers, ein Dermatom
Pyramidenbahn
Absteigende Fasern des RM
- Axone max 1 Meter lang
- fast direkte Verbindung zw. Ursprung der Bahn im Cortex und den Motoneuronen
Spinalnerven
- verlassen das RM zw. den Wirbeln
- afferente Fasern: nehmen Informationen aus der Peripherie auf und leiten diese ans ZNS
- efferente Fasern: vermitteln Reaktionen vom ZNS an die ausführenden Organe
- versorgen (afferent-sensorisch und efferent-motorisch) jeweils einen bestimmten Bereich des Körpers, ein Dermatom
afferente Fasern
nehmen Informationen aus der Peripherie auf und leiten diese ans ZNS
- nehmen die sensorische Informationen auf und treten von der Rückenseite her kommend (dorsal) in das Rückenmark ein
- Die afferenten Fasern der Spinalnerven ziehen durch die Hinterwurzeln in das Rückenmark. Die sensorisch innervierten Hautbezirke einzelner Hinterwurzeln (Dermatome) überlappen sich
efferente Fasern
vermitteln Reaktionen vom ZNS an die ausführenden Organe
- Bauchwärts (ventral) verlassen die efferenten Fasern das RM und geben die Information für die Muskeln weiter, weswegen sie motorische Nerven genannt werden
Dermatom
Dermatome werden anhand der Wirbelabschnitte des Rückenmarks bezeichnet, beginnend
- Wirbeln des Halses (Cervicalsegmente 1 bis 8)
- Segmente des Brustraums (Thorakalsegmente 1 bis 12)
- Lenden- (Lumbal-)Segmente 1 bis 5
- Sakralsegmente (1 bis 5)
Neuronen im RM
- Motoneurone
- sensible Neurone
- Interneurone
Motoneuronen
- aktivieren die Muskeln des Bewegungsapparates - Muskulatur der inneren Organe und Drüsen
- verlassen das RM in Richtung Bauch (ventral)
- werden direkt durch efferente Neurone oder durch absteigende Fasern aus den höheren Hirnregionen aktiviert
Sensible Neuronen
- empfangen Reize aus der Peripherie
- leiten diese dorsal (von der Rückenseite her kommend) ins RM
- im RM sind sie mit aufsteigenden Neuronen, mit Interneuronen oder mit Motoneuronen verschaltet
Interneuronen
- keine Fortsätze aus dem RM
- Weiterleitung von afferenten oder efferenten Aktivierungen oder deren Verschaltung
Aufgabe des RM
Weitergabe von Informationen, von der Peripherie in das Gehirn über die verschiedenen Strukturen des Gehirns, die Weiterleitung von Aktivierungen aus dem Gehirn in die Peripherie, aber auch die direkte Verarbeitung von Informationen aus der Peripherie durch die (nahezu) unmittelbare Verschaltung afferenter mit efferenten Neuronen.
Reflex
Bei der Verschaltung afferenter Informationen über eine oder nur wenige Synapsen zu den Effektoren, also Muskeln oder Drüsen
- ohne den „Umweg“ über das Hirn zu nutzen
- Reflexe werden automatisch ausgelöst
- Reflexreaktion erfolgt schnell
- Bahnung zw. Reizorgan u. Reflexorgan ist angeboren und relativ starr angelegt
Eigenreflex
das Organ der Reizentstehung ist auch das Organ der reflektorischen Aktivität
- laufen schnell ab
- ermüden wenig
- Patella-Reflex (Schlag unterhalb der Kniescheibe)
Fremdreflex
Reiz- und Effektorgan sind nicht identisch
- mehrere Neuronen sind an der Entstehnung beteiligt
- das bedingt eine längere Reaktionszeit
Reaktionszeit / RT
Zeit von der Veränderung des Rezeptors (=Reizung) bis zur Veränderung des Endorgans (Effektors) (=Reaktion)
Reflexbogen
Bahn vom Reizorgan/Rezeptor zum Erfolgsorgan/Effektor
Diese Grundstruktur eines einfachen neuronalen Schaltkreises (Rezeptor - Afferenz - Efferenz - Effektor) wiederholt sich vielfach im Nervensystem.
Einfach ist dieser Schaltkreis deshalb, weil es nur wenige Interneurone zwischen afferenter und efferenter Struktur gibt.
Bei vielen Nerven oder gar Nervennetzen zwischen afferenten und efferenten Strukturen kann nicht mehr von einem Reflexbogen gesprochen werden. Es finden vielfache Transformationen statt und es ist meist nicht möglich, einen „Schaltplan“ dieser Zwischenprozesse zu ermitteln.
Gehirn
besteht aus
- Nervenzellen
- Gliazellen
Kerne
an den Kernen findet man dicht gepackte Ansammlungen von Nervenzellkörpern
Gehirnmasse
- ist stark gefurcht
- wie das Rückenmark von Flüssigkeit (Liquor cerebrospinalis) umgeben die auch die Hohlräume (Ventrikel) ausfüllt
- Gehirnmasse und Liquor sind von Hirnhäuten (Meningen) umgeben und in den knöchernen Schädel eingepasst
- Blutversorgung über 4 große Atrien
- Blut-Hirn-Schranke verhindert, dass bestimmte Giftstoffe mit dem Blut zu den Nervenzellen des Gehirns gelangen können
“Aufbau” des Gehirns
Oberste Struktur
- Großhirn (Telencephalon) mit der Großhirnrinde (Kortex)
- hier sind vermutlich integrative, unter kognitiver, sogar willentlicher Beteiligung des Menschen ablaufende Kontroll- und Steuerungsmechanismen angesiedelt
Untere Strukturen
-Steuerung von „einfachen“, unbewusst ablaufenden, aber für die Lebenserhaltung notwendigen Prozesse
Nach vorne/ zentral: eher die motorischen Kontrollfunktionen angeordnet
rückwärtig (dorsal): eher die sensorischen Verarbeitungsbereiche
Im Gegensatz zum Rückenmark befinden sich aber zahlreiche komplexe neuronale Netzwerke zwischen diesen beiden Hauptverarbeitungsbereichen
der menschliche Organismus wird weitestgehend über Nerven versorgt, die vom oder zum Rückenmark gehen
12 Hirnnerven
laufen nicht durch das RM und wirken afferen oder efferent
-sie sind im Wesentlichen für die sensorische und motorische Versorgung von Kopf und Hals und der dort angesiedelten Sinne und Reaktionen zuständig
I Nervus olfactorius
(Riechnerv) sensorisch Geruch, Geschmack
II Nervus opticus
(Sehnerv) sensorisch Gesichtssinn
III Nervus oculomotorius
(Nerv für die Augenmotorik) motorisch Augen- und Augenlidbewegung; Anpassung an die Entfernung
IV Nervus trochlearis motorisch oberer schräger Augenmuskel
V Nervus trigeminus
(‘Dreigeteilter Nerv’) sensorisch / motorisch sensorisch: Gesichtshaut
motorisch: Kaumuskeln, Gaumen, Schlund
VI Nervus abducens motorisch äußere gerade Augenmuskeln
VII Nervus facialis
(Gesichtsnerv) sensorisch / motorisch sensorisch: vorderer Teil der Zunge
motorisch: mimische Gesichtsmuskeln
VIII Nervus vestibulocochlearis
(Gehör- und Gleichgewichtsnerv) sensorisch Gleichgewichtsorgan (Vestibulum) und Gehörschnecke (Cochlea)
IX Nervus glossopharyngeus
(Zungengeschmacksnerv) sensorisch / motorisch sensorisch: hinterer Teil der Zunge, weicher Gaumen, Pharynx und Schlund
motorisch: Schlund
X Nervus vagus
(‘Herumschweifender Nerv’) sensorisch / motorisch sensorisch: Eingeweide
motorisch: Kehlkopf, Rachen, Eingeweide
XI Nervus accessorius motorisch Nacken (Kopfdreher) und Achsel; Ergänzung des Vagus
XII Nervus hypoglossus
(Zungenschlundnerv) motorisch Zunge
Nervus Trigeminus (5. Hirnnerv)
- Sinnesempfindungen in Gesicht und Mund (Zähne!)
- motorische Efferenzen beim Kauen und der Drüsen des Gesichts (Tränen)
Nervus vagus (10. Hirnnerv) wirkt über den Bereich von Kopf und Hals hinaus
- sensorisch u. motorisch für die Eingeweide
- motorisch für die Herzmuskeln
Strukturen / Hirnteile vom RM ausgehend
Hirnstamm
- Verlängertes Mark (Medulla oblongata),
- Brücke (Pons),
- Mittelhirn (Mesenzephalon),
- Zwischenhirn (Dienzephalon)
- Kleinhirn (Zerebellum),
- Großhirn (Telencephalon).
Hirnstamm
Unter dem Begriff Hirnstamm werden bisweilen
- Medulla oblongata
- Brücke
- Mittelhirn
- Zwischenhirn zusammengefasst
Bezeichnungen und Einteilungen des Gehirns werden vor allem aus dessen anatomisch unterscheidbaren Strukturen und nicht so sehr aus der Funktion abgeleitet.
Außerdem schließt die bereits erwähnte neuronale Plastizität eine 1:1-Struktur- und Funktionsübereinstimmung aus.
Medulla oblongata
- kreuzt die Pyramidenbahn (Nervenstrang, d sich weiter in d Rückenmark erstreckt u für motorische Efferenzen zuständig ist, größenteils auf d andere Seite)
- sieben der zwölf Hirnnerven treten aus ihr aus
- u.a. Nervus vagus
Funktionen
- Steuerung von Atmung und Kreislauffunktion
- Reflexe wie Erbrechen, Schlucken oder Husten
- Steuerung des Wach- und Schlafrhythmusses
Pons / Brücke
- hat Faserbündeln die ins Zerebellum ziehen
- Ursprung von vier Hirnnerven
- versorgen den Kopfbereich sensorisch u motorisch
- u.a. Nervus trigeminus
Mittelhirn / Mesencephalon
- Schaltstellen des optischen Systems
- akustische u Schmerzwahrnehmung
- beteiligt an Steuerung der Bewegung, der Willkürmotorik
Formatio retikularis
- netzartige Struktur
- Raphe-Kerne, die Afferenzen aus dem Hypo- thalamus empfangen und Efferenzen in verschiedene Hirnregionen entsenden
- an Schmerzempfindung beteiligt
- steuern den Schlaf- Wach-Rhythmus
- eventuell auch aggressives, emotionales Verhalten
- hier ist Serotonin als Transmitter
- aktivierend-deaktivierendes Zentrum, gibt entsprechende Impulse nach oben bzw nach unten weiter u integrierend verarbeitet
- vermutlich fungiert sie bei der Bewusstwerdung peripherer Reize als Filter
weitere Substruktur ist der Locus coeruleus
- global aktivierende Funktion
- hier ist Noradrenalin vorherrschender Transmitter
Weitere Teile der Formatio retikularis leiten Impulse nach oben und unten weiter
-integrierende Funktion bei basalen vegetativen und grobmotorischen Funktionen
Kleinhirn / Zerebellum = „kleines Hirn“
- prägnante, fast in sich geschlossene Struktur mit stark gefalteter Oberfläche
- Verbindungen zu Regionen des Gehirns, die mit Motorik befasst sind
- über Kollaterale („Seitenäste“/Seitenfasern) m auf- u absteigenden motorischen Fasern verbunden
- Informationen aus d Großhirnrinde u d Peripherie über Lage u Bewegungszustand der Gliedmaße, Muskeltonus, Gleichgewichtszustand
Aufgabe
- Integration dieser Informationen zur Feinab-stimmung, körperlicher Koordination u zeitlicher Taktung
- vermutetlich Lernprozesse u Steuerung vegetative Reaktionen
Zwischenhirn / Dienzephalon
in verschiedene Strukturen unterteilt:
- Thalamus und Metathalamus,
- Epithalamus und Epiphyse
- Subthalamus
- Hypothalamus und Hypophyse
Thalamus
- mit Kortex (Rinde des Großhirns) u mit Hirnstamm. in Verbindung
- sortiert sensorische Informationen (außer des Geruchs) vor u leitet sie an die Strukturen d Kortexes weiter, dort werden die Informationen aus der Peripherie verarbeitet, dass sie bewusst werden können
- als „Tor zum Bewusstsein“ bezeichnet
- moduliert den Informationsfluss zw motorischen Zentren des Gehirns u erhält durch abzweigende Nerven eine sog. „Efferenzkopie“, d. h. Informationen über efferente Signale aus dem Gehirn an die Peripherie (Efferenzkopie = Kopie eines Bewegungsprogrammes, das mit der Bewegungsprogrammausführung über eine Feedbackschleife verglichen wird u d Organismus weiß, ob es sich um eine eigene oder fremde Bewegung handelt)
- Einfluss auf die sog höheren psychischen Funktionen wie Emotion, Motivation und Kognition
Hypothalamus
- Steuerung vegetativer Funktionen
- Atmung
- Kreislaufaktivität
- Nahrungs- u Flüssigkeitsaufnahme
- Körpertemperatur
- für die Aktivierung der inneren Organe zuständige Nervensysteme (parasympathisch, sympathisch)
- Hormonausschüttung
Hypophyse / Hirnanhangdrüse
- Hypothalamus untergeordnet
- erhält über Nervenverbindungen u durch vom Hypothalamus ausgeschüttete Releasing- bzw. Inhibiting Factors (hormonelle Botenstoffe) Befehle zur Ausschüttung bzw. Nicht-Ausschüttung von Hormonen, die dann direkt oder indirekt wirken
-ADH (Adiuretisches Hormon = Vasopressin)
-Oxytocin
werden im Hypothalamus selbst gebildet
Epiphyse (= Zirbeldrüse)
produziert das Hormon Melatonin
- hat ein wichtige Bedeutung bei der Regulierung des Schlaf-Wach-Rhythmusses
Großhirn / Endhirn, Telenzephalon
- Großhirnrinde + Großhirnmark
- überwächst die anderen Hirnregionen
- durch eine große Furche in zwei Hälften (Hemisphären) geteilt
- zeichnet sich durch zahlreiche Sulci (Furchen) und Gyri (Windungen) aus
- das Großhirnmark ist vor allem für die Modulation der Impulse aus dem Kortex zuständig und ermöglicht koordinierte Bewegungen
- Kortex (Großhirnrinde) ist die flächenhaft ausgebreitete graue Substanz an der Oberseite des Endhirns
limbisches System
-Teil des Kortex mit Substrukturen Hippocampus, Gyrus cinguli, Amygdala etc.
- Vorverarbeitung sensorischer Informationen
- Steuerung von Bewegungen
- vegetative Funktionen
- Beteiligung an psychischen Vorgängen, wie Gedächtnisprozessen, Lernen, Emotionen
Neokortex
-oberste Struktur des Kortex
vier Bereiche, die sogenannten Lappen
- Frontallappen (= Stirnlappen)
- Parietallappen (= Scheitellappen)
- Temporallappen (=Schläfenlappen)
- Okzipitallappen (= Hinterhauptslappen)
-denen jeweils spezifische Funktionen zuordenbar sind, die Zuordnung nicht unveränderbar, kann von Individuum zu Individuum variieren u sich (z.B. durch Übung oder nach Verletzungen) auch bei einem Menschen verändern (Plastizität des Gehirns)
- Steuerung der anspruchsvollsten geistigen Leistungen
- sensorisch-wahrnehmend
- motorisch-handelnd
Okzipitallappen (Neokortex)
- optisches System
- primäre Sehrinde
- Verarbeitung der visuellen Reize nach physikalischen Eigenschaften, Farbe, Helligkeit o Kontrast
- Weiterverarbeitung in der sekundären Sehrinde
- visuelles Material wird „erkannt“ oder klassifiziert, Gelerntem verknüpft.
Temporallappen
-akustisches System aus
-primäre Hörrinde
-erster Höreindruck
-Weiterverarbeitung in der sekundäre Hörrinde Wörtern, Melodien etc.
-Großteil der sekundären Hörrinde bildet das Wernicke-Sprachzentrum
Sprachwahrnehmung und Sprachverstehen/ Sprachrezeption
Parietallappen
- umfasst zu einem großen Teil den primären somatosensorischen Kortex
- zu ihm führen afferente Fasern aus Haut, Sehnen, Gelenken u Muskeln
-somatosensorische Kortex ist somatotop gegliedert, d h, dass jedem Bereich dieses Kortexareals ist ein bestimmter Bereich des Körpers zugeordnet
-Ausmaß der Sensibilität, nicht räumliche Größenverhältnisse werden abgebildet
(Zunge ist als ausgesprochen sensibles Organ durch ein fast ebenso großes Areal repräsentiert wie der gesamte Rumpf)
Frontallappen
- umfasst den motorischen Kortex (ähnlich wie der sensorische Kortex)
- entsprechend der funktionellen Bedeutung im motorischen System somatotop
- Bewegungsimpulse an den gesamten Körper
- prämotorischer Kortex bereitet Bewegungen vor u steuert deren sequenzielle Abfolge
- frontales Augenfeld veranlasst Augenbewe- gungen
- Broca-Sprachzentrum ist die motorische Entspre- chung zum Wernicke-Sprachzentrum
- Sprachproduktion: komplexes Zusammenwirken von Lippen, Zunge, Kehlkopf, Atmung etc. bei der Generierung, Produktion von Sprachsignalen
- präfrontaler Kortex ist die Struktur, die mit höheren kognitiven Prozessen in Zusammenhang gebracht wird
- Kurzzeit- bzw. Arbeitsgedächtnis
- Vorbereitung komplexer Handlungen hat ihre neuronalen Korrelate
- emotionale und motivationale Impulse
- Konzentration und Antrieb
- neuronale Korrelate der Fähigkeit des Menschen zu ethisch-moralischer Einsicht und Handlungsfähigkeit
Brodmann-Areale
Neben der Einteilung des Kortex anhand der Grobstruktur in Lappen wird zunehmend eine Einteilung der Hirnrinde verwendet, die sich an Gestalt und Struktur der Nervenzellen orientiert
- Brodmann (Neuroanatom) hat um 1900 den Kortex in 52 Areale eingeteilt=Brodmann-Areale
- i d R werden 44 (bzw. 47) verwendet
Vegetatives (viszerales, autonomes) Nervensystem / VNS
- Steuerung der inneren Organe (Herz, Leber, Lunge, Verdauungsorgane, Drüsen, Blutgefäße
- autonom=Großteil der Aktivität unbewusst und ohne willentliche Steuerung
- “arbeitet” mit dem ZNS
- wird durch die Strukturen des Gehirns gesteuert
- Hypothalamus steuert vegetative Prozesse durch Hormone u Nerven
- +steht in Verbindung mit u.a. kortikalen Strukturen, Kleinhirn, Formatio retikularis u limbischem System
- Hirnnerv, Nervus vagus (entspringt d Medulla oblongata) leitet Informationen aus dem Verdauungstrakt ins Hirn u aktiviert Eingeweide, Herz u Kehlkopf
- Nervenfasern sind nicht myelinisiert, werden häufiger verschaltet, haben längere Übertragungszeiten an den Synapsen
- damit ist die Leitungsgeschwindigkeit geringer als im willkürlichen Nervensystem
- Sympathikus und Parasympathikus
- Darmnervensystem (Steuerung des Verdauungssystems mit der Kontrolle über die Darmbewegungen und die Sekretions- und Absorptionsprozesse in Leber und Bauchspeicheldrüse)
- bis auf Schweißdrüsen und die meisten Blutgefäße (sympathische Steuerung) werden die meisten vom VNS gesteuerten Organe von sympathischen als auch parasympathischen Nerven versorgt
- wesentliche Transmitter Noradrenalin, Acetylcholin
- Effektor u.a. glatte Muskulatur der Gefäße u.d. Magen-Darm-Traktes
- Afferenzen führen meist zur Medulla oblongata
- Projektionen in in höhere Gebiete des Gehirns führen zu Hypothalamus, Thalamus sowie zum somatosensorischen Kortex
- Vegetative Funktionen u psychische Prozesse sind miteinander verknüpft (starke Gefühle (Emotionen) können „auf den Magen schlagen“)
- Veränderungen im VNS wirken auch auf das Immunsystem, da an der Immunabwehr beteiligte Organe wie Milz oder Lymphknoten beeinflusst werden oder die Transmitter des VNS direkt an Immunreaktionen beteiligt sind»_space; Zusammenhang zw. somatischen Erkrankungen u psychischen Ursachen/Auslösern
Aufgabe des VNS
Gleichgewicht (Homöostase) zwischen Verbrauch und Bereitstellung von Energie zu halten
Energie bereitzustellen oder verbrauchte Energie wieder aufzubauen
Sympathikus
Aktivierung»_space; Anstieg
- Herzleistung
- Blutdruck
- Körpertemperatur
- Blutzuckerspiegel
- Erweiterung der Pupillen
Voraussetzungen für körperliche Aktivität werden geschaffen»_space; ergotroper (leistungsvorbereitender) Zustand
Parasympathikus
Senkung von
- Pulsfrequenz
- Magen-Darm-Motilität steigt (!)
> > trophotropen (erholungsstützender) Zustand
beide Systeme ergänzen sich, arbeiten jedoch nicht antagonistisch
Hormonsystem /Endokrines System
- zentrales Steuerungsorgan: Hypothalamus
- Hypothalamus setzt Hormone frei
Hormone
- Hormone können als Transmitter bei der synaptischen Übertragung wirken
- Neuromodulatoren: Hormone, die die Wirkung von Transmittern verstärken oder dämpfen
- werden in bestimmten Zellen synthetisiert, ins Blut abgegeben und über den Blutkreislauf zu den Zielzellen befördert
- 2 Gruppen von Hormonen:
- Lipophile Hormone
- hydrophile Hormone
- 4 Übertragungswege der hormonellen Botenstoffe
- autokrine Übertragung
- parakrine Übertragung
- endokrine Übertragung
- neuroendokrine Übertragung
Lipophile Hormone
können direkt in die Zielzelle gelangen
Hydrophile Hormone
docken an der Membran einer Zelle an und aktivieren dort weitere Vermittlungsstoffe (sog. Se- cond Messenger)
Autokrine Übertragung hormoneller Botenstoffe
Botenstoffe senden Signale an die sezernierende Zelle selber
Parakrine Übertragung hormoneller Botenstoffe
Botenstoffe senden Signale an benachbarte Zellen der sezernierende Zelle
Endokrine Übertragung hormoneller Botenstoffe
Hormone werden von bestimmten Zellen sezerniert und gelangen über das Blut in weit entfernte Zielzellen
Neuroendokrine Übertragung hormoneller Botenstoffe
Nervenzellen sind Empfänger oder sogar Sender von Hormonen
Releasing Hormone
durch den Hypothalamus freigesetzte Hormone,die selber wiederum die Freisetzung von Hormonen aus dem Hypophysenvorderlappen bewirken pder als inhibitorische Releasinghormone deren Freisetzung hemmen
Hormone des Hypophysenvorderlappens / HVL / Adenohypophyse
- werden durch die Releasinghormone freigesetzt oder gehemmt
- wirken direkt auf die Zielzellen / nicht-glandotrope Hormone
- regen die Tätigkeit endokriner Drüsen an / glandotrope Hormone (Glandula=Drüse)
Hypophysenhinterlappen / HHL / Neurohypophyse
- wird durch den Hypothalamus neuronal gesteuert
- die vom Hypothalamus produzierten Hormone werden dort gespeichert
- bei Bedarf werden die Hormone ausgeschüttet
Hormonsteuerung im Hypothalamus
- nach Art eines Regelkreises mit negativer Rückkoppelung werden Informationen über den Hormonstatus spezifischer Hormone verarbeitet
- sinkt die Hormonkonzentration ab, wird das Hormonsystem angeregt, die Produktion und Sezernierung zu fördern, bis der Sollwert wieder erreicht ist
Produktion der Hormone
- durch Synthese in den produzierenden Zellen oder die Verwandlung vorn Vorgängerstoffen, die z.B. aus der Nahrung ausgenommen werden
- Verfügbarkeit von Hormonen im Organismus kann gesteuert werden durch
- Des-/Aktivierung der produzierenden Zellen
- Veränderung der Aktivität von Syntheseenzymen
- Bindung von Hormonen an Speicher- oder Transportproteine erhöht die Verfügbarkeit
- Abbaugeschwindigkeit durch Des-/ Aktivierung von Abauenzymen
Wachstumshormon / Somatotropin
Nicht-glandotrope Hormone des Hypophysenvorderlappen
Hypophysenhormone
- verantwortlich für d menschl. Wachstumsprozesse durch seine Wirkung vor allem auf d Knorpelzonen des Körpers, Muskeln u Knochen
- Beim Erwachsenen beeinflusst d Wachstums-hormon die Energiebereitstellung
- Das die Ausschüttung von Somatotropin inhibierende Hypothalamus-Hormon Somatostatin wird als Neuromodulator wirksam
Prolaktin
Nicht-glandotrope Hormone des Hypophysenvorderlappen
Hypophysenhormone
- Anregung des Brustwachstums bei der Frau in der Pudertät
- Stimulation der Milchdrüsen nach der Geburt
- Prolaktinspiegel kann bei Stress ansteigen
- evtl. Auswirkung auf das Immunsystem
follikelstimulierende Hormon / FSH
gonadotrope Hormone des Hypophysenvorderlappen
Hypophysenhormone
- Reifung des Follikels bei der Frau
- Biosynthese des Östrogens (mit Luteinisierungshormon)
- Spermienproduktion beim Mann
gonadotrope Hormone
=Gonadotropine
- wirken auf die Keimdrüsen von Männern und Frauen
- auf Nervenzellen vor allem des limbischen Systems und des Hypothalamus
- steuern damit das Sexualverhalten beziehungsweise dessen Voraussetzungen
Luteinisierungshormon / LH
gonadotrope Hormone des Hypophysenvorderlappen
Hypophysenhormone
- Östrogenproduktion bei der Frau
- löst den Eisprung aus
- regt Gelbkörperbildung an
- Synthese und Ausschüttung der Androgene (männl. Sexualhormone), u.a. Testosteron
Menstruationszyklus
- -12. Tag des Zyklus / Follikelphase
- FSH fördert Reifung einer Eizelle (Schicht um das Ei, die Östrogene (Östradiol) erzeugt
- vermehrt FSH und LH»_space; Follikel platzt / Eisprung - -28. Zyklustag / Lutealphase
- geplatztes Follikel wird zum Gelbkörper umgebildet
- produziert Progesteron und Östrogene
- ohne Befruchtung werden Gebärmutterschleimhaut und Eizelle abgestoßen
Adrenocorticotropes Hormon / ACTH
Glandotropes Hormone des Hypophysenvorderlappen
Hypophysenhormone
- wirkt auf Nebennierenrinde
- regt Synthese der Nebennierenrindenhormone an (u.a. Kortisol)
- hat eine circadiane Rhythmik
- vermehrte Ausschüttung bei Stress
- evtl. Zusammenhänge mit depressiven Erkrankungen
Thyreotropin
Glandotropes Hormone des Hypophysenvorderlappen
Hypophysenhormone
- Wachstum der Schilddrüse
- regt deren Hormonproduktion u Ausschüttung an
Adiuretin / Vasopressin
Glandotropes Hormone des Hypophysenhinterlappen
Hypophysenhormone
- verhindert Wasserausscheidung durch die Niere
- lässt glatte Muskulatur kontrahieren
- das erhöht den Blutdruck
- das verstärkt die Darmperistaltik
- Einfluss auf Lern- u Gedächtnisprozesse
Oxytocin
Glandotropes Hormone des Hypophysenhinterlappen
Hypophysenhormone
- Einfluss auf Lern- u Gedächtnisprozesse
- erhöht Brutpflege und Paarungsverhalten
- leitet die Geburt durch Anregung der Uteruskontraktionen/Wehen ein u fördert die Milchabgabe aus der Brustdrüse
Hormone der Bauchspeicheldrüse / Pankreas
Hormone der endokrinen Drüsen (geben ihre Hormone ohne Ausführungsgang direkt ins Blut ab (endokrin „nach innen abgebend“))
Hypophysenhormone
Insulin
- reduziert die Glukosekonzentration im Blut
- fördert die Proteinsynthese
- wichtiges anaboles Enzym, Stoff, zuständig, vom Körper verbrauchte Energie wieder aufzubauen
Glukagon
-Gegenspieler des Insulins
- Aktivität von Insulin u Glukagon wird nicht durch Hormone gesteuert
- Steuerung durch zentralnervöse Prozesse durch die Verfügbarkeit von Blutzucker im Blut
Hormone der Schilddrüse
Hormone der endokrinen Drüsen (geben ihre Hormone ohne Ausführungsgang direkt ins Blut ab (endokrin „nach innen abgebend“))
Hypophysenhormone
- Thyroxin u Trijodthyronin aus der Aminosäure Tyrosin u Jod
- Aktivierung des Organismus
- erhöhen Zucker-, Fettabbau
- steigern Herz-, Atemaktivität
- regen Synthetisierung von Enzymen u Proteinen an
- steigern dien Grundumsatz des Organismus
Hormone der Nebennierenmarks
Hormone der endokrinen Drüsen (geben ihre Hormone ohne Ausführungsgang direkt ins Blut ab (endokrin „nach innen abgebend“))
Hypophysenhormone
- besteht aus modifizierten Nervenzellen
- Katecholamine: Adrenalin und Noradrenalin
- vermitteln Wirkung des Sympathikus
- steigern Leistung Herz-Kreislaufsystem
- erweitern Bronchien
- senken Aktivtät Magen-Darm-Trakt
- Reaktion auf Gefahrensituationen
- Vorbereitung auf Flucht oder Kampf
Hormone der Nebennierenrinde
Hormone der endokrinen Drüsen (geben ihre Hormone ohne Ausführungsgang direkt ins Blut ab (endokrin „nach innen abgebend“))
Hypophysenhormone
-3 Gruppen von Hormonen
- Glukokortikoide
- u.a. Kortisol
- erhöhen Blutzucker-Konzentration
- hemmen Entzündungen
- können immunsuppressiv wirken (bei längerer Ausschüttung)
- Mineralkortokoide
- Wasserrückresorption durch die Niere
- Steigerung Blutvolumen u Blutdruck
- Androgene (männl. Geschlechtshormone)
- im geringeren Umfang als durch die Keimdrüsen
Hormone der Keimdrüsen
Hormone der endokrinen Drüsen (geben ihre Hormone ohne Ausführungsgang direkt ins Blut ab (endokrin „nach innen abgebend“))
Hypophysenhormone
- Östrogen
- Testosteron
- Ausbildung der primären u sekundären Geschlechtsorgane
- Klimakterium (ab ca 45J, Rückgang der Östrogenproduktion)
- Menopause
- Rückgang der Testosteronproduktion ab ca 55J
Die Keimdrüsenhormone sind wesentliche Voraussetzung für das Sexual- und Fortpflanzungs-verhalten.
Da diese Hormone die Blut-Hirn-Schranke passieren können, wird hier ein Weg gesehen, mit dem spezifisch männliches oder weibliches Verhalten begründet werden kann
Hormone, die nicht in eigenständigen Organen produziert werden
Hormone der endokrinen Drüsen (geben ihre Hormone ohne Ausführungsgang direkt ins Blut ab (endokrin „nach innen abgebend“))
Hypophysenhormone
-im Magen-Darm- Bereich werden verschiedene Stoffe hergestellt, die Verdauungs- und Resorptionsprozesse ermöglichen
- in der Niere wird Erythropoetin sezerniert
- Bildung roter Blutkörperchen
- Sauerstofftransport im Blut
- Nebenschilddrüse bildet Parathormon
- Verfügbarkeit von Kalzium
- Gegenspieler Kalzitonin, wird in der Schilddrüse produziert
- Epiphyse produziert Melatonin
- Steuerung des Tag-Nacht-Rhythmusses
- Gewebehormone, werden in verschiedenen Geweben produziert
- Entzündungsreaktionen
- Blutgerinnung
- Fettabbau
- u.a.Histamin
- Entzündungsmediator oder Schmerzstoff
