Sinnessysteme Flashcards
Sinnessysteme
ermöglichen
- Umwelt
- Körper wahrzunehmen
Empfindungen der Sinnesmodalitäten, Schmerzwahrnehmung, Wahrnehmung der Haltung unserer Muskeln beruht auf der Tätigkeit der Sinnesorgane und der Aktivierung von Sinneszellen
-mögl Unterscheidung in primäre u sekundäre Sinneszellen / Sensoren
Primäre u sekundäre Sinneszellen
Primäre Sinneszellen:
Transformation des Sensorpotentials in Aktionspotential in ein und derselben Zelle
>sinnvolleres Unterscheidungskriterium als
histologische Kriterien
modifizierte Nervenzellen (z. B. Stäbchen, Zapfen der Retina), sekundäre sind keine Nervenzellen (z. B. Geschmackszellen)
“Sensoren”: “S., in denen die Umwandlung des Sensorpotentials in Aktionspotentiale (Transforma- tion) im S. selbst stattfindet, werden als primäre S. bezeichnet. S., bei denen das Sensorpotential nicht im S., sondern in einem synaptisch nachgeschalteten Neuron in Aktionspotentiale umgewandelt wird, werden sekundäre S. genannt. Zu den sekundären S. zählen Photorezeptoren, Haarzellen und Geschmackssinneszellen.”
“Handbuch Biopsychologie und Neurowissenschaften” (2002) von S. Gall, R. Kerschreiter und A. Mojzisch
adäquater Reiz
führt zum entsprechenden Sinneseindruck
Spezielle Sinne verfügen über ein eigenes Organ, andere teilen sich ein Organ
Einteilung der Sinne
Unterscheidung danach, wo die Reizung, die zu einer Sinnesempfindung führt stattfindet
- fern > Teleceptor
- nah > Exterozeptor
- innerhalb des Körpers > Propriozeption und Interozeption
Fernsinne - Telezeptoren
Fernsinne
- Hören
- Sehen
- Riechen
- Sinneszellen: Telezeptoren
Exterozeption
Hautsinne
- betreffen direkt die Haut
- liegen außerhalb des Körpers
Propriozeption und Interozeption
Sinne, die Reize innerhalb des Körpers wahrnehmen, viscerale Sinne
Propriozeption
-Empfindung der Körperhaltung durch Muskelspindeln und Golgi-Sehnenapparate
Interozeption
- Geschmackssinn
- Viszerozeption
- Ableitung der Zustände der Gefäße (z. B. Dehnung)
- bestimmte chemischer Zustände (z. B. Blutzuckerkonzentration)
Bedeutung der Aktivität der Sinneszellen
- kann unbewusst bleiben, z.B. viszerale Afferenzen
- sind bewußt, z.B. Propriozeption wie Biofeedback
- Verknüpfung mit Gelerntem u Erfahrungen
- Unterscheidung von
- Empfindung eines physikalisch oder chemisch definierbaren Reizes von der Wahrnehmung dieses Reizes, die von Verarbeitungs- und Bewertungsmechanismen bestimmt wird
Sehen / Auge
adäquater Reiz
adäquter Reiz
- Licht beziehungsweise Strahlungsenergie des Wellenlängenbereichs zw 380 nm u 760 nm
- Wellenlänge (bestimmt die Farbe)
- Intensität (Amplitude der Welle) (bestimmt die Helligkeit)
Farbe und Helligkeit sind Interpretationen bestimmter physikalischer Eigenschaften der Wellen
Selbstleuchter
- selten
- das Licht wird Beleuchtungsstärke (Illuminanz) genannt, Maßeinheit ist lumen/m2 oder lux
Reflektiertes Licht
-Intensität des Lichts, das von einer definierten Fläche zurückgeworfen wird, wird als Leuchtdichte (Luminanz) bezeichnet, die Einheit ist candela pro m2 (cd/m2)
Auge, Stäbchen und Zapfen
Sehen / Auge
Das Auge ist aus verschiedenen Bestandteilen zusammengesetzt, die die Aufnahme und Weiterleitung optischer Reize ermöglichen
- mechanisch-optischer Apparat, für die Ausrichtung des Sinnesorgans auf interessierende Objekte
- Membran, in der Sehrezeptoren sitzen, die Lichtmuster aufnehmen und weiterleiten
- kugelige Form
- von verschiedenen Häuten umgeben
- im Inneren Glaskörper, durchsichtige, gallertartige Masse
- kugelige Gestalt wird durch den Innendruck des Auges erreicht
- am vorderen Teil des Auges ist die Linse
- 6 Augenmuskeln
- Augenbewegungen mit dem Ziel interessierende Gegenstände zu fixieren (Sakkaden)
6 Augenmuskeln
Sehen / Auge
- setzen an den das Auge umgebenden Häuten an
- bewegen das Auge innerhalb der Augenhöhle
- Augenmuskeln werden durch
- Nervus oculomotorius
- Nervus trochlearis
- Nervus abducens innerviert
- bewegen das Auge in horizontaler, vertikaler oder rollender Richtung
Sakkaden
Sehen / Auge
-das Auge bewegt sich bewusst oder unbewusst von einem Fixpunkt zum nächsten, z.B. Lesen
Folgebewegungen
Sehen / Auge
interessierendes Objekt bewegt sich langsam
optokinetischen Nystagmus
Sehen / Auge
langames Objekt bewegt sich schneller, (langsame) Folgebewegungen wechseln mit Sakkaden
Oder bei schneller Bewegung, Zugfahren
Optokinetische Antworten
Sehen / Auge
gleichen Bewegungen des Kopfes aus, dazu werden Informationen aus dem Gleichgewichtsorgan herangezogen
Vergenzbewegungen
Konvergenz
Divergenz
Sehen / Auge
-Augen bewegen sich gegensinnig zueinander
Nähert sich ein Gegenstand den Augen
- bewegen sich die Linsen aufeinander zu (Konvergenz)
- voneinander weg, wenn er sich entfernt (Divergenz)
Muskeln innerhalb des Auges
Sehen / Auge
ringförmiger Ziliarmuskel
- wölbt durch Kontraktion die Linse stärker und verändert dadurch die Brechkraft der Linse
- naheliegende Gegenstände werden scharf gesehen
- durch parasympathische Fasern des 3. Hirnnervs (Nervus oculomotorius) versorgt
Akkomodation
Sehen / Auge
- Auge wird auf die jeweilige Sehentfernung “scharf” gestellt
- Mit dem Alter reduziert sich die Brech- kraft der Linse
Auge / optischer Apparat
Sehen / Auge
- durch die Pupille fällt Licht ins Auge
- Pupille ist von d Iris umschlossen
- sympathisch innervierter Musculus dilatator pupillae erweitert die Pupillenöffnung
- parasympathisch innervierte Musculus sphincter pupillae verengt sie (Intensität des Lichteinfalls ins Auge wird gesteuert)
Sinnesrezeptoren des Auges
Sehen / Auge
- Zapfen
- Stäbchen
- sitzen im hinteren Teil der Retina, der inneren Haut des Auges
- sind nicht gleichmäßig über die Retina verteilt
- In der Sehgrube (Fovea centralis), der Stelle des schärfsten Sehens, befinden sich ausschließlich Zapfen
- An der Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt (Papille, Papilla nervus optici), fehlen die Lichtrezeptoren»_space; blinder Fleck
Stäbchen
Sehen / Auge
Sehen in der Dämmerung (skotopisches Sehen)
- Photorezeptor
- Sehpigment Rhodopsin
Zapfen
Sehen / Auge
Sehen am Tage (photopisches Sehen) sowie das Farbensehen
- Photorezeptor
- Sehpigment Iodopsin
- drei Typen von Zapfen
- unterschiedliche Empfindlichkeitsmaxima für verschiedene Wellenlängen
- Blau-Zapfen bei 440 nm
- Grünzapfen bei 535 nm
- Rotzapfen bei 565 nm
Elemente der Netzhaut und deren Verschaltungen > retinales Neuronennetzwerk
Sehen / Auge
- Über Bipolarzellen geben die Photorezeptoren ihre Informationen an Ganglienzellen
- deren Axon ist das erste Neuron der zentralen Sehbahn
- Horizontalzellen und amakrine Zellen verbinden Photorezeptoren beziehungsweise Bipolarzellen untereinander u mit Ganglienzellen
- die verbindenden beziehungsweise weiterleiten- den Neurone liegen über den in die Haut eingebetteten Photorezeptoren liegen (also dem Glaskörper näher), daher Inversion der Retina
- Lichteinfall > in den Photorezeptoren eingelagerte Photopigmente werden umgewandelt und es erfolgt (über mehrere Zwischenschritte) eine Hyperpolari- sation
- Im Gegensatz zu bisher beschriebenen Prozessen entspricht die Aktivierung eines Photorezeptors einer Hyperpolarisierung, die erst bei der Weitergabe an das nächste Neuron die für ein Aktionspotential typischen Depolarisationen auslöst
- durch amakrine Zellen werden die Stäbchen während des photopischen Sehens gehemmt
Rezeptives Feld
Sehen / Auge
- Jede Ganglienzelle fasst die Informationen aus verschiedenen Sinneszellen zusammen, die über ein bestimmtes Netzhautareal, das rezeptive Feld, verteilt sind
- rezeptive Felder des Auges überlappen sich
- Ihre Ausdehnung auf der Netzhaut ist in der Sehgrube am geringsten, nach außen nimmt sie zu
- sind in Zentrum und Umfeld aufgeteilt
- On-/Off-Zentrum
Ganglienzellen
Sehen / Auge
drei Grundtypen
- M-Zellen (Zellen vom magnozellulären Typ)
- großen Zellkörper
- große rezeptive Felder
- kontrast- und bewegungsempfindlich
- P-Zellen (Zellen vom parvozellulären Typ)
- etwa 80% der Zellpopulation
- räumliche Auflösung
- Formwahrnehmung
- Farbwahrnehmung
- koniozelluläre Zellen
- blauempfindlich
- leiten Informationen weiter zu höheren Hirnregionen
- die u.a. visuelle Reflexe auslösen
On- / Off-Zentrum (rezeptive Felder)
Sehen / Auge
Ganglienzelle mit einem On-Zentrum
- Licht-Punkt im Zentrum des rezeptiven Feldes führt zu einer Erregung der Ganglienzelle führt
- Lichtpunkt im Umfeld, im äußeren Teil des rezeptiven Feldes, hemmt diese Ganglienzelle
Ganglienzelle mit einem Off-Zentrum
-Lichtpunkt im Umfeld des rezeptiven Feldes aktiviert diese Ganglienzelle
- Werden sowohl Umfeld als auch Zentrum des rezeptiven Feldes einer Ganglienzelle beleuchtet, erfolgt eine schwächere Aktivierung
- u.a. durch Horizontalzellen vermittelt
- Kontrastwahrnehmung
- Grundlage für die Sehschärfe, mit der Dichte der Photorezeptoren
Sehschärfe
Sehen / Auge
- räumliches Auflösungsvermögen des Auges
- bestimmt durch den Visus, Kehrbruch des minimalen Winkels, in dem das Auge zwei Lichtpunkte voneinander diskriminieren kann u nicht als einen Punkt wahrnimmt
- z.B. 2 Lichtpunkte, 10m entfernt, können noch diskriminiert werden, wenn sie nur einen Abstand von 2mm haben
- größte Sehschärfe in der Fovea
- nimmt rapide außerhalb der Fovea ab
- skotopische System (Stäbchen) eine höhere Leuchtdichteempfindlichkeit
- photopische (Zapfen) niedrige Leuchtdichteempfindlichkeit (besseres Sehen am Tage)
Beziehung zw Reizeigenschaften u Sehschärfe
Sehen / Auge
wichtige Reizeigenschaften
- Reizwellenlänge
- Reizintensität (Leuchtdichte)
- Reizdauer
- Reizgröße
- Reizkontrast
Reizkontrast
Sehen / Auge
-Verhältnis der Leuchtdichtedifferenz zwischen Hintergrund und Objekt
-∆L = Lh – Lo, zur Leuchtdichte des hel- leren Reizes L, also ∆L/L
-sehr hoch beim Verhältnis von Schwarz u Weiß
Größe des Reizes auf der Netzhaut gemeint. Diese Größe wird als retinale Bildgröße B bezeichnet, die die Größe der Projekktor b, die Bildweite, die beim menschli- chen Auge eine Konstante von 20 mm ist (= die Entfernung von der Linse zur Retina).
Reizgröße
Sehen / Auge
Größe des Reizes auf der Netzhaut
- retinale Bildgröße B = Größe der Projektion des Reizobjektes G auf der Netzhaut
- Sehwinkel ist gleich der retinalen Bildgröße B bis auf einen Proportionalitätsfaktor b, die Bildweite, die beim menschlichen Auge eine Konstante von 20 mm ist (= die Entfernung von der Linse zur Retina)
Berechnung des Sehwinkels
Sehen / Auge
Bezeichnet man mit G die Größe des Reizobjektes und mit D die Distanz zw Auge u Reizobjekt, so ist der Sehwinkel definiert über die trigonometrische Beziehung:
Sehwinkel a = tan (a/2) = (G/2) / D = G/(2D)
Darstellung in Grad
Sehwinkel a° = (G/(2∏ D)) * 360°
Warum kann man die retinale Bildgröße B weitgehend mit dem Sehwinkel a gleichsetzen (bis auf den Proportionalitätsfaktor b)? Dies zeigt folgende Beziehungen an:
G/D = B/b, umgeformt: B = b * G/D
Farbensehen
Sehen / Auge
- durch retinale Vernetzung möglich
- die 3 Zapfentypen repräsentieren 3 Farbbereiche
- 2 Farbtheorien, wie durch diese drei Farben die integrierte Farbwahrnehmung des Menschen entsteht
- trichromatische Farbtheorie
- Mischung von drei Grundfarben
- je nach deren Intensität alle möglichen Farben herstellbar
- ein Farbeindruck entsteht durch die unterschiedliche Aktivität der beteiligten Zapfen
- Gegenfarbtheorie
- Farb-Gegensatzpaare Schwarz-Weiß, Rot-Grün u Gelb-Blau
- Farben eines Paars werden im Zentrum bzw im Umfeld d rezeptiven Feldes einer On- oder Off-Ganglienzelle abgebildet
- durch Verrechnung d Informationen aus den verschiedenen Varianten der farbempfindlichen Ganglienzellen kommt die Farbempfindung zustande
- Kries- Zonentheorie
- vereint beide Farbtheorien
- in zentralen Bereichen des Sehens (an der Sehgrube) wird eher gegenfarblich organisiertes, in der Peripherie eher trichromatisches Farbensehen angenommen
Sehbahn
Sehen / Auge
Nachdem bereits auf der Ebene der Retina einfache Verarbeitungsschritte visueller Reize stattgefunden haben, werden visuelle Reize in die höheren Regionen des Gehirns geleitet und dort weiterverarbeitet
- Axone der Ganglienzellen der Retina bilden die Axone des Sehnerven (Nervus opticus), der an der den blinden Fleck erzeugenden Stelle (Papille, Papilla nervus optici) das Auge verlässt
- Der blinde Fleck entsteht im Gesichtsfeld, weil sich an der Papille keine Lichtrezeptoren befinden
- Im Chiasma opticum kreuzen jeweils die Hälfte der Nervenfasern auf die andere Seite, und zwar jeweils die Fasern, die von der der Nase zugewandten Hälfte der Retina stammen
- Danach ziehen die Fasern als Tractus opticus weiter
- Ein Teil der Fasern zieht in den Nucleus suprachiasmaticus des Hypothalamus und stellt eine Verbindung zur Epiphyse her
- Ein von den M-Zellen stammender Teil der Ganglienzellaxone zweigt zu den Colliculi superiores im Mittelhirn ab
- Bewegungen
- stimmen die visuelle mit somatosensitiven und akustischen Signale ab
- Einfluss auf Blickmotorik
- hier werden Reflexe ausgelöst, mit denen die Augen durch Sakkaden auf neuartige Reize fokussiert werden
- Der größte Teil der Fasern des Tractus opticus (circa zwei Drittel) zieht in das Corpus geniculatum laterale im Thalamus
- synaptische Schaltstelle zw Retina und visuellem Kortex
- Projektion von der Retina in das Corpus geniculatum laterale (sowie auch weiter in den visuellen Kortex) erfolgt retinotop
- Aufgabenteilung zwischen magnozellulärem u parvozellulärem System bleibt erhalten
- Aufgabe des Corpus geniculatum laterale, Verstärkung der komplexen retinalen Reize
- Corpus geniculatum erreichen laterale Projektionen aus anderen Hirnarealen, z B aus dem Hirnstamm (Anpassung d visuellen Signalübertragung, visuellen Kortex zur selektiven Beeinflussung der Übertragung aus bestimmten Hirnregionen)
- In der Sehstrahlung (Radiatio optica) werden die Informationen vom Corpus geniculatum laterale zum visuellen Kortex gebracht
Retinotop
Sehen / Auge
- nebeneinander liegende Retinaareale werden auch in nebeneinander liegende Areale projiziert
- Bereich um die Sehgrube wird disproportional groß repräsentiert
Visueller Kortex / Sehrinde
Sehen / Auge
Im Okzipitallappen der Hirnrinde befindet sich der primäre visuelle Kortex (Sehrinde)
- retinotop aufgebaut
- rezeptiven Felder der visuellen Kortexneurone reagieren auf komplexe Muster oder bestimmte Anordnungen (nicht auf (Nicht-)Vorhandensein von Lichtreizen)
- erhält Afferenzen aus anderen Hirnarealen als dem Corpus geniculatum laterale
- Orientierung eines visuellen Reizes im Raum, auf den orientierungsspezifische Kortexneuronen reagieren
- primärer visueller Kortex (V1) besteht (wie die anderen Kortexareale) aus 6 übereinanderliegenden Schichten
- übereinanderliegende Neuronen jeweils den gleichen Bereich der Netzhaut repräsentieren, werden als Säule bezeichnet
- Zellen in okularen Dominanzsäulen werden vorzugsweise durch ein Auge (rechtes oder linkes) aktiviert
- innerhalb der okularen Dominanzsäulen sind Orientierungssäulen, mit orientierungsspezifischen Neuronen
- Zwischen je zwei Dominanzsäulen sind ebenfalls säulenförmige farbempfindliche Blobs
- beide okulare Dominanzsäulen (rechtes, linkes Au- ge) werden zu Hypersäulen zusammengefasst
- okulare Dominanzsäulen, Orientierungssäulen u Blobs könnten ein kortikales Modul bilden
Ein 2 Kubikmillimeter großer „Würfel“ aus V1 sei notwendig und hinreichend, um das Abbild eines punktförmigen Objektes im Raum zu verarbeiten, so Hubel und Wiesel (nach Bear, Conners und Paradiso, 2007, S. 332). Notwendig deswegen, weil der Ausfall eines kortikalen Moduls zu einem blinden Fleck im Gesichtsfeld führen würde und hinreichend, weil er alle neuronalen Korrelate zur visuellen Analyse enthalte.
-Im primären visuellen Kortex erfolgt eine Parallelverarbeitung von Form, Farbe, Tiefe und Bewegung. Dann trennen sich die Wege in Was- und Wo-System
orientierungsspezifische Kortexneuronen
Sehen / Auge
- Bewegungs- oder richtungsspezifische Neuronen bei Bewegungen spezifischer Richtung
- längenspezifische Neuronen Identifikation von Ecken und Konturen, sie werden gehemmt, wenn ein Objekt eine bestimmte Länge überschreitet
Was-System
Wo-System
Sehen / Auge
„Was- System“
- inferotemporal
- Farbe, Form und Details
„Wo-System“
- parietal
- Ort, Bewegung und Tiefe
Dabei werden neben den visuellen Kortexarealen auch andere beteiligt, was sich in der Namensgebung der beiden System abbildet
Verarbeitungsmechanismen im visuellen System
Sehen / Auge
- Farbkonstanz
- räumliches Sehen
- Querdisparation
Auf der Ebene der kortikalen Bearbeitung visueller Reize können weitere Fähigkeiten bzw. Eigenschaften des visuellen Systems verortet werden. Hierbei werden neben den unmittelbaren Empfindungen auch o. g. Erfahrungen herangezogen, um visuelle Empfindungen wahrzunehmen.
Farbkonstanz
Sehen / Auge
- Farbe eines bestimmten Objekts wird immer identisch wahrgenommen
- unabhängig von Beleuchtung und daraus resultierend Energie und Wellenlänge, die das Objekt abstrahlt
räumliches Sehen
Sehen / Auge
- Informationen unterschiedlichster Ebene u Herkunft wirken zusammen, um eine Empfindung, eine Wahrnehmung zu erzeugen
- Informationen aus beiden Augen werden miteinander verglichen
- bei Gegenständen nahe am Auge, liefern die beiden korrespondierenden Photorezeptoren unterschiedliche Informationen, da nur einer von ihnen von dem durch den Gegenstand gesendeten Lichtreiz aktiviert wird
- das Gehirn nutzt die Informationen von nicht korrespondierenden Photorezeptoren, die vom selben Reiz aktiviert werden, um einen kohä- renten Seheindruck zu erzeugen.
- korrespondierende Rezeptoren sitzen bei beiden Netzhäuten an der gleichen Stelle
- Abweichung wird verrechnet + ausgeglichen (man sieht keine Doppelbilder) u für die Abschätzung des Abstands vom Auge verwendet
Korrespondierende Netzhautbereiche
Sehen / Auge
Korrespondierende Rezeptoren werden aktiviert, wenn ein unendlich weit entfernter Lichtpunkt (= weiter als 6 m entfernt) auf die Netzhäute beider Augen fällt.
Bei einem nahe gelegenen punktförmigen Objekt werden auf den beiden Netzhäuten Punkte getroffen, die deutlich voneinander abweichen (aus: Schandry, 2006, S. 268; vgl. Schandry, 2011, S. 262).
Querdisparation
Sehen / Auge
- Projektion eines nicht fixierten Gegenstands auf die Netzhaut u der Erschließung der relativen Tiefe anderer Punkte im Raum aus der Querdisparation
- Abweichung nach nasal vom Abbild des Fixationspunktes wird das Objekt als weiter entfernt erkannt
- Abweichung nach temporal vom Abbild des Fixationspunktes wird das Objekt als näher entfernt erkannt
Informationen zur Tiefe bzw. Entfernungen beim Sehen
Sehen / Auge
- Verdeckung / Interposition
- Verdeckt ein Objekt ganz oder teilweise ein zweites, so wird das erste Objekt als näher liegend wahrgenommen
- Größe
- eines uns in seiner Größenausdehnung bekannten Objektes
- Perspektive
- z.B. parallele Linien werden als zusammen-laufend gesehen
- Hilfsmittel zur räumlichen Wahrnehmung
- Farbton
- Verteilung v Licht u Schatten, Texturen können als Hinweis auf d Entfernung genutzt werden
- Bewegungsparallaxe
- aus der eigenen Bewegung auf die Entfernung schließen
- je weiter ein Objekt von uns entfernt ist, desto langsamer wird es sich auf unserer Netzhaut verschieben
- passive Bewegung, z.B. sehen aus dem Fenster eines fahrenden Zuges
Adäquater Reiz
Hören / Ohr
-Schall
kann beschrieben werden durch:
- Amplitude
- der Differenz zwischen maximalem und minimalem Druck, die dem Schalldruck entspricht
- Frequenz
- als Zahl der Schwingungen pro Sekunde
- Menschen hören Frequenzen zw 20 u 16.000 Hertz
Begriffe
Hören / Ohr
Ton
-Schall mit nur einer Frequenz
Klänge
-Gemeinsam erklingende Töne, die jeweils ein ganzzahliges Vielfaches einer Grundfrequenz abbil- den
Geräusche
-aus verschieden frequenten Tönen u Klängen zusammengesetzt
weißes Rauschen
-Geräusch, bei dem viele Töne u Klänge mit jeweils gleichem Anteil gleichzeitig vorkommen
Schalldruckpegel
- gegebener Schalldruck wird logarithmiert und auf einen festgelegten Bezugsschalldruck bezogen
- in Dezibel (db) angegeben
- entwickelt, um den menschlichen Hörbereich in handhabbaren Zahlen abzubilden
- Rascheln von Blättern = 20 db
- Gespräch = 60 db
- Starten eines Propellerflugzeugs = 120 db
- Ab ungefähr 140 db beginnen Geräusche zu schmerzen
Ohr
Hören / Ohr
Außenohr
- Ohrmusche
- Bündelung der Schallwellen
- äußerer Gehörgang bis zum Trommelfell
Mittelohr
- ein luftgefüllter Raum
- mit 3 Gehörknöchelchen Hammer, Amboss u Steigbügel
- Hammer setzt auf dem Trommelfell auf, ist gelenkartig mit dem Amboss verbunden
- Amboss ist gelenkartig mit dem Steigbügel verbunden
- Steigbügel setzt auf dem ovalen Fenster auf, das das Mittelohr zum Innenohr hin abschließt
- verstärken auf das Trommelfell auftreffende Schallwellen u leiten sie in das Innenohr weiter
Innenohr
- Gleichgewichtsorgan
- Hörorgan, der Kochlea (Schnecke)
- wg der Form dieser Organe wird der Aufbau als Labyrinth bezeichnet
Kochlea
Hören / Ohr
- wie ein eingerollter Schlauch
- mit einer Trennwand, die den mit Flüssigkeit gefüllten Innenraum in zwei Gänge trennt
- Scala vestibuli u Scala tympani
- mit Perilymphe gefüllt
- umschließen Scala media, mit Endolymphe gefüllt
- am Helikotrema (äußerstes Ende der Kochlea) sind die Gänge verbunden
- am anderen Ende begrenzt durch das ovale Fenster (Scala vestibuli) bzw das runde Fenster (Scala tympani)
- in der kochleären Trennwand findet man einen weiteren, jedoch kleineren flüssigkeitsgefüllten Hohlraum, die Scala media
- auf der Basilarmembran, die diesen Hohlraum von der Scala tympani trennt, befindet sich das Corti-Organ, das durch die Tektorialmembran abgedeckt wird
Corti-Organ
Hören / Ohr
- reizaufnehmendes Organ des Ohrs
- Haarzellen
- Stereozilien (feine Härchen an der Spitze)
- längere Stereozilien heften an der Tektorialmembran
- Haarzellen sind sekundäre Sinneszellen
- bilden Synapsen mit dem Hörnerv
Reizaufnahme im Ohr
Hören / Ohr
-Reizaufnahme durch das Corti-Organ
>Schall bzw mit dem Schall verbundene Druck trifft auf’s Ohr
>Weiterleitung über
-Trommelfell
-Gehörknöchelchen des Mittelohrs
-auf das ovale Fenster
-auf die Perilymphe, die bewegt wird
-bewirkt Auslenkung der kochleären Trennwand
-Verschiebung der Tektorialmembran gegenüber der Basilarmembran
-Stereozilien werden auch ausgelenkt
-das verändert das elektrische Potential der Haarzelle
-über synaptische Verschaltung mit Fasern d Hörnervs, Auslösung von Aktionspotentialen

Aufgrund ihrer Schwingungseigenschaften (Resonanz) gerät die Basilarmembran je nach Frequenz des eingehenden Schalls unterschiedlich in Schwingung.
- Töne höherer Frequenz schwingen die mittelohrnahen Bereiche
- tiefen Frequenzen die Bereiche am Helikotrema
-Tonhöhen werden daher über den Ort, an dem sie eine Aktivierung auslösten, kodiert (Ortsprinzip).
Ortsprinzip
Hören / Ohr
Tonhöhen werden über den Ort, an dem sie eine Aktivierung auslösen, kodiert
-Verarbeitungsmechanismus
Reizweiterleitung / Hörbahn
Hören / Ohr
- Dauer eines Hörreizes wird über die Aktivierungs-dauer, die Intensität (Schalldruckpegel), über die Entladungsfrequenz der jeweiligen Faser kodiert
- Fasern des Hörnervs ziehen > Kochlea > Nuclei cochleares d Medulla oblongata > erste synaptische Umschaltung > Großteil der Fasern kreuzt auf die gegenüberliegende Seite
- Akustische Signale > Lemniscus lateralis > Colliculi inferiores > Corpus geniculatum mediale d Thalamus
- Hörstrahlung v Thalamus > primäre Hörrinde des Temporallappens
- Informationen > sekundäre auditorische u Assoziationsareale + Areale, die für Spracherkennung (Wernicke-Zentrum) u Sprachproduktion (Broca-Zentrum)
Periodizitätsanalyse
Hören / Ohr
- in Nuclei cochleares u Colliculi inferiores
- zweite Art der Tonhöhenunterscheidung
- Verarbeitungsmechanismus
- Ausbreitung einer Welle über die Basilarmembran dauert
- führt in Abhängigkeit von der Tonhöhe zu bestimmten zeitlichen Mustern bei der Erregung der Fasern des Hörnervs
- durch Verrechnen kann dadurch die Tonhöhe bestimmt werden
räumliche Ortung
Hören / Ohr
-räumliche Ortung von Schallquellen
-Verarbeitungsmechanismus
>Analyse der Laufzeitunterschiede u Intensitäts-unterschiede erlauben die örtliche Zuweisung
- Analyse der Unterschiede in den Empfindungen beider Ohren
- liegt eine Schallquelle nicht genau vor oder hinter dem Hörenden, trifft der Schall in zeitlichem Abstand u mit unterschiedlicher Intensität an den Ohren ein
-Faltung der Ohrmuschel, mit der Geräusche auf das Trommelfell reflektiert werden, führt zu Verzerrungen in Abhängigkeit davon, ob sich die Schallquelle vor uns, hinter uns oder über uns befindet
Reizverarbeitung
Hören / Ohr
- beginnt mit ersten Informationen auf der Ebene der Fasern des Hörnervs (Nervus cochlearis), die in der Basilarmembran an die Haarzellen anschließen
- Ortsprinzip der Frequenzkodierung
- auf der Ebene der Olivenkerne
- im Verlauf des Lemniscus laterale
- Colliculi inferiores
- werden Informationen aus beiden Ohren verarbeitet (z.B. durch rückkreuzende Fasern)
- akustische Signale u Aktivierung werden vermtl. in Kollateralen zum Kleinhirn und zur Formatio retikularis verknüpft
- Reizbeginn, Reizende, Frequenzänderungen
- werden auf der Ebene der Nuclei cochleares identifiziert
- Zeitliche Merkmale
- analysiert in den Colliculi inferiores
- Periodizitätsanalyse
- in Nuclei cochleares u Colliculi inferiores
- räumliche Ortung
Prinzip der Reizweiterleitung und Reizerkennung im auditiven System
Hören / Ohr
- wichtige Informationen aus Schalldruckmustern identifizieren und weiter leiten
- unwichtige Informationen ausfiltern
- Identifikation von wichtigen Informationen anhand von Merkmalsmustern des Schalls und nicht einzelner Merkmale wie Dauer, Frequenz, Frequenzänderung, Intensität
- Auf kortikaler Ebene ausgeprägteste Form der Schallmuster-Erkennung, die zur (bewussten) Wahrnehmung und Interpretation von auditiven Reizen und evtl zu Reaktionen führt.
- Spracherkennung und das Verstehen der gesprochenen Sprache sind von Bedeutung für den Menschen.
adäquater Reiz
Riechen / Nase
- in der Luft enthaltene Moleküle eines Geruchsstoffs (Geruchsmoleküle)
- gaslöslich sein
- mit dem Sekret der Nasenschleimhaut in Lösung gehen
- sehr geringe Konzentrationen genügen
- ca. 10.000 Gerüche sind für d Menschen unterscheidbar
- einzelne Gerüchen sind jeweils Mischgerüche, die aus verschiedenartigen Geruchsmolekülen zusammengesetzt sind
Nase
Riechen / Nase
- Riechepithel, die für das Riechen spezialisierte Zellschicht, das eigentliche Riechorgan
- im hinteren obereren Teil der Nasenhöhle
- in der Luft gelöste Geruchsmoleküle gelangen mit der Atemluft in die Nase
- beim normalen Atmen strömt nur wenig Luft an das Riechepithel
- durch Schnüffeln wird der Atemstrom umgelenkt, so gelangen mehr Geruchsmoleküle an das Riechepithel.
Riechepithel
Riechen / Nase
- verschiedene Zelltypen
- mit Sekret aus Bowman-Drüsen überzogen
- Stützzellen
- Basalzellen
- Riechsinneszellen
Riech(sinnes)zellen
Riechen / Nase
- olfaktorischen Sensoren
- kurze Lebensdauer von einem Monat
- durch Teilung der Basalzellen nachgebilde
- Neurone
- bipolar aufgebaut
- primäre Sinneszellen
- Dendriten sind zu einem Endkolben mit jeweils 5 bis 20 Zilien (Riechhärchen) verdickt
- auf den Zilien sitzen Rezeptorproteine, ca. 350 verschiedene beim Menschen
-bindet ein Geruchsmolekül an sein korrespondie- rendes Rezeptorprotein werden intrazelluläre Verstärkungsmechanismen in Gang gesetzt, die ein Aktionspotential der Riechzelle auslösen können, das über deren Axon weitergeleitet wird
Aufbau der Riechschleimhaut mit den zentralen Verbindungen
Riechen / Nase
- Riechsinneszellen
- Stützzellen
- Basalzellen
- Drüsenzellen
- am apikalen dendritischen Ende der Riechsinneszellen ragen die ziliären Fortsätze in den Schleim
- jede Riechsinneszelle sendet einen Nervenfortsatz zu den Mitralzellen im Riechkolben
- periglomeruläre Zellen stellen meist inhibitorische Verbindungen zwischen Mitralzellen her
- inhibitorisch wirkenden Körnerzellen bilden dendrodendritische Kontakte aus
- Erregungseingang steht unter Kontrolle efferenter Fasern von anderen Gehirnregionen
Weitere Geruchsrezeptoren
Riechen / Nase
- vomeronasales Organ
- beim Menschen rudimentär
- Tieren dient dieses Organ der Aufnahme von Phe- romonen (d.h. zur Kommunikation)
- Funktionieren beim Menschen nicht nachgewiesen
- weiteres „Geruchssystem“
- freie Endigungen des Nervus trigeminus (des 5. Hirnnerven) in der Riechschleimhaut
- Schmerzreize
- Duftstoffe in hohen, als unangenehm emp- fundenen Konzentrationen, wie stechend-beißend oder brennend-scharf
Reizweiterleitung
Riechen / Nase
- Axone der Riechzellen (Fila olfactoria) ziehen als Nervus olfactorius in Bündeln zu den Glomeruli im Bulbus olfactorius
- Glomeruli > komplexe Umschaltstation
- dort konvergieren bis zu 1000 Fasern auf einer Mitralzelle > Weiterleitung an Periglomeruläre u Körnerzellen
- Axone der Mitralzellen ziehen als Tractus olfactorius weiter
- Hauptast kreuzt zum Bulbus olfactorius der anderen Hirnseite, die anderen Fasern ziehen zum Riechhirn
- Fasern aus diesem Bereich bilden eine Verbindung zur Formatio reticularis
- vom Riechhirn wird die Information in das limbische System, Hypothalamus u Hippocampus getragen
- u in den Thalamus + (entweder direkt oder über den Thalamus vermittelt) in den Neokortex (orbitofrontaler Kortex und Insel).
Reizverarbetiung
Riechen / Nase
- Periglomeruläre u Körnerzellen bewirken laterale Hemmungen
- eingehende Efferenzen höherer Hirnregionen bewirken auch laterale Hemmungen
- vermtl. gibt es Glomeruli spezifisch für jeweils einen Rezeptortyp bzw einen Duftstoff
- durch einen Geruch (der ja aus verschiedensten Geruchsmolekülen besteht) wird ein spezifisches Glomeruli-Muster aktiviert
Funktionen des Geruchssinns
Riechen / Nase
-eingebundene Gehirnstrukturen erlauben Rückschlüsse auf d Funktionen d Geruchssinns
- Verbindung zur Formatio retikularis > Gerüche können Aktivierungen bis hin zu Weckreizen auslösen
- emotionale Bewertung > limbisches System
- Anregung des Appetits > Hypothalamus
- Gerüche bleiben sehr gut im Gedächtnis haften > Beziehung zu Hippocampus-Strukturen
- orbitofrontaler Kortex > bewusste Wahrnehmung u Bewertung eines Geruchs
Riechhirn
Riechen / Nase
- primärer olfaktorischer Kortex
- Tuberculum olfactorium
- Areale der Amygdala
- präpiriformer Kortex
Musterbildung und Verschaltung des neuronalen Netzwerks im Bulbus olfactorius
Riechen / Nase
- Verstreut liegende Riechsinneszellen mit gleicher Rezeptorspezifität projizieren in gleiche Glomeruli
- Aktivität der Fasern des Tractus olfactorius bildet ein komplexes Muster > unterschiedlich starke Aktivierung der Riechrezeptoren durch eine Substanz
- Afferente Verschaltung u laterale Hemmung im Glomerulus
- apikale Dendriten der Mitralzellen erhalten Afferenzen vieler gleichartiger Sinneszellen
- laterale Hemmung durch Körner- u periglomeruläre Zellen wird teilweise über dendro-dendritische Synapsen vermittelt
adäquter Reiz
Schmecken
- spezifische, wasserlösliche Moleküle
- in Speichel gelöst
- werden zu den für Geschmacksempfindung ver- antwortlichen Rezeptoren gebracht
Geschmacksqualitäten
Schmecken
- mindestens vier Geschmacksqualitäten
- „süß“, „salzig“, „sauer“ und „bitter“
- „umami“ (jap., fleischig und herzhaft, wohlschmeckend)
- 1908 vom japanischen Forscher Kikunae Ikeda beschriebene Geschmacksrichtung
-evl. noch weitere
Intensität des Geschmacks / Geschmackseindruck
Schmecken
- Konzentration der Geschmacksmoleküle im aufgenommenen Stoff
- Geschmacksqualität
- Temperatur
- Einwirkdauer
Menschen unterscheiden sich hinsichtlich Sensibilität für Geschmacksqualitäten u Adaption
Geschmacksknopsen
Schmecken
Geschmacksknospen befinden sich
- in verschieden geformten Papillen
- auf der Zunge (Pilzpapille, Blätterpapille, Wallpapille)
- am weichen Gaumen
- am Eingang der Speiseröhre
Zahl der Geschmacksknospen -nimmt mit dem Alter ab -bei Kindern: 8000 bis 10000 -beim Erwachsenen zw 3000 u 8000 bei Hochbetagten: 2000
eine Geschmacksknospe besteht aus
-Versorgungszellen
-Stützzellen
-Basalzellen
-ca. 50 gustatorische Sensoren
(-Sinneszellen, die Geschmackseindrücke aufnehmen)
-Zellen bilden die Form einer Knospe mit einer Öffnung, dem Porus, am oberen Ende. Über den Porus erreichen die im Speichel gelösten Geschmacksmoleküle die Sinneszellen
gustatorische Sensoren / Sinneszellen
Schmecken
-haben am oberen, in den Porus ragenden Ende kleine Fortsätze > Mikrovilli
an denen sind spezifische Proteine > Geschmacksrezeptormoleküle
-gustatorische Sinneszellen werden ständig erneuert
-nach circa 10 Tagen sterben sie ab und werden durch eine von der Basalzelle neu gebildete ersetzt
- Die Geschmackssinneszellen werden durch afferente Nervenfasern innerviert
- Verbindung hat alle Eigenschaften einer chemischen Synapse
- Einzelne afferente Fasern können mehrere Sinneszellen versorgen
- sekundäre Sinneszellen
- cheinen auf alle vier Grundgeschmacksqualitäten ansprechen zu können, allerdings mit unterschiedl. Intensitäten
Reizweiterleitung und Reizverarbeitung
Schmecken
Geschmacksbahn
-Neuronen, die die Erregung von den gustatorischen Sinneszellen aufnehmen, werden
weitergeleitet
-Nervus glossopharyngeus (9. Hirnnerv)
-Nervus facialis (7. Hirnnerv)
-Nervus vagus (10. Hirnnerv).
-im Nucleus tractus solitarii der Medulla oblongata > Umschaltung auf das zweite Neuron der Geschmacksbahn
-aus diesem Bereich werden Informationen an viszeromotorische u sekretorische Kerne weitergeleitet
(Beziehung zu den verschiedenen Reflexe d Verdauungsapparates wie Speichelfluss, Magensaftsekretion oder Speiseröhrenperistaltik)
-Zahl der zweiten Neuronen der Geschmacksbahn ist geringer als die der ersten (Konvergenz)
-im weiteren Verlauf kreuzen sie auf die Gegenseite zum selben Bereich wie die olfaktorischen Afferenzen in Hypothalamus, Thalamus und limbischen System
(Beziehung zu Hypothalamus und limbischem Sytem > erklärt vegetative u affektive Begleiter- scheinungen einer gustatorischen Reizung
- vom Thalamus werden gustatorische Informationen > in die primäre Geschmacksrinde
- ist neben den Projektionsfeldern der Mundhöhle im sensorischen Kortex
- hier wird die ausdifferenzierte Wahrnehmung von Geschmacksnuancen angenommen
Geschmacksprofil
Schmecken
-ein ableitendes Neuron weist ein Geschmacksprofil mit mehr oder weniger hoch ausgeprägten Empfindlichkeiten für die vier Geschmacksqualitäten auf
Erst die Zusammenführung der Informationen aus verschiedenen Nervenfasern beziehungsweise den von ihnen gemeldeten Erregungsmustern erlaubt die Beurteilung eines Geschmacks hinsichtlich Qualität und Intensität
- Mehrere Sinneszellen, meist sogar mehrere Geschmacksknospen werden von einem afferenten Nerv versorgt.
- die von Neuronen versorgten rezeptiven Felder überlappen sich.
Adäquater Reiz
Gleichgewicht und Bewegung
-Schwerkraft
-Drehmoment
(physikalische Größen)
- Informationen, über die Lage (in Bezug auf die Schwerkraft) u die Richtung seiner Bewegung werden verarbeitet
- ob aktive o passive Bewegung ist erst mal nicht von Interesse
Vestibularorgan (Makulaorgane, Bogengänge)
Gleichgewicht und Bewegung
- Kochlea u Vestibularorgan (Gleichgewichtsorgan) bilden das Labyrinth des Innenohrs
- Vestibularorgan besteht aus zwei funktionellen Teilen
- 2 Makulaorgane, mit Endolymphe gefüllt
- Bogengängen, mit Perilymphe gefüllt (wie die Kochlea)
-Makulaorgane
-Sacculus und Utriculus
-erfassen Informationen über Lage u Lageverän-derungen des Menschen im Raum
-Sinnesepithelien mit den Sinneszellen des Vestibularorgans = Haarzellen
am oberen Ende d Haarzellen befinden sich je 60 bis 100 Sinneshärchen (Stereozilien), deren längstes Kinozilium genannt wird
-Stereozilien ragen in die Otholitenmembran, gallertartige Masse, durch kleinste Kalkkristalle, die Otholiten, beschwert
Bei einer linearen Beschleunigung (Translationsbeschleunigung), wie sie zum Beispiel bei einem Sprung oder Sturz, beim Anfahren oder Bremsen eines Autos entsteht, werden die mit dem Körper fest verbundenden Sinneszellen mitbewegt. Die Otholitenmembran reagiert träger und bleibt zurück, wodurch die Stereozilien ausgelenkt werden. Die Auslenkung führt je nach Richtung zu einer Erregung oder Hemmung der ableitenden Nerven. Auch in der Ruhe verbleibt eine gewisse Grundaktivität.
Haarzellen
Gleichgewicht und Bewegung
- sekundäre Sinneszellen
- bewirken die Aktivierung der Fasern des afferenten Nervus vestibularis
- aufrechte Kopfhaltung > Sacculus ungefähr in senkrechter Stellung
- es gibt eine ständige Reizung der Haarzellen des Sacculus
- Utriculus ist nahezu waagrecht, seine Sinneszel- len sind nicht gebogen
- über die beiden Makulargane können Lage u Lageveränderungen im Raum vollständig abgebildet werden
- die drei Bogengänge (vorderer, hinterer u seitlicher Bogengang) verfügen ebenfalls über ein Sinnes-epithel, deren Haarzellen beziehungsweise Stereozilien in eine gallertartige Masse hineinragen=Cupula
- Cupula u Haarzellen bilden eine Art Sperrwand in jedem der Bogengänge
- Cupula ist nicht beschwert, reagiert nicht bei Translationsbeschleunigung, sondern auf Drehbeschleunigungen, wie sie bei Kopfdrehungen entstehen
- bei Kopfdrehungen machen die Bogengänge die Bewegung mit, die darin befindliche Endolymphe (umgeben von Perilymphe wie in der Kochlea) bleibt zunächst zurück, es entsteht Druck auf die Cupula > Auslenkung > Auslenkung der Stereozilien
- ableitender Nerv wird je nach Richtung der Auslenkung aktiviert
-die drei Bogengänge haben jeweils verschiedene Ausrichtungen, so dass sie in der Lage sind, die Gesamtheit aller möglichen Drehbewegungen vollständig abzubilden
Transduktion in den Stereozilien
Gleichgewicht und Bewegung
Auslenkung der Stereozilien in Richtung auf das Kinozilium > Dehnung der tip links ⇶⇶ (Erregung), Kaliumkanäle öffnen sich und Kaliumionen strömen aus der Endolymphe in die Haarzelle
- vermehrt wird Glutamat an der Synapse zur afferenten Faser ausgeschüttet, die Aktionspotentialfrequenz steigt
- werden die Stereozilien in die entgegengesetzte Richtung ausgelenkt > Dehnung der tip rechts ⇇⇇, nimmt entsprechend die Aktivität in der Afferenz ab (Hemmung)
Grundaktivität ⇈⇈
Reizweiterleitung und Reizverarbeitung
Gleichgewicht und Bewegung
- Haarzellen bewirken die Aktivierung der Fasern des afferenten Nervus vestibularis
- einige der Fasern des Nervus vestibularis ziehen direkt zum Kleinhirn, der größte Teil zu den Vestibularkernen der Medulla oblongata
- dort gehen Afferenzen aus dem visuellen System und den Propriozeptoren ein
- über Medulla oblangata erreichen Informationen aus dem Gleichgewichtsorgan das Kleinhirn, das seinerseits Informationen in die Vestibularkerne zurücksendet
- von den Vestibularkernen gibt es Verbindungen zu den Augenmuskelkernen im Mittelhirn sowie den Motoneuronen des RM
- hierüber werden Ausgleichsbewegungen der Augen und des Körpers eingeleitet
- bei Drehbewegungen des Kopfes werden durch vestibulookuläre Reflexe reflektorisch die Augen so bewegt, dass sich das Gesichtsfeld nicht verschiebt
- mit den vestibulospinalen Reflexen werden die Bewegungen zum Beispiel beim Übergang vom Stehen zum Gehen so koordiniert, dass man nicht stürzt.
- Informationen aus den Vestibulariskernen erreichen über den Thalamus den Kortex und dort die sensumotorischen Areale, wo die Informatio- nen aus den verschiedenen Systemen integriert werden
- man kann sich, auch bei geschlossenen Augen, die Körper- und Kopfhaltung jederzeit bewusst ma- chen.
Haut
Hautsinne
- größtes Organ des Menschen
- beharte Haut, bedeckt den größten Teil des Körpers, z.T. mit sehr dünnen Haaren
- unbehaarte Haut an Handflächen, Fingertips, Fußsohlen, Genitalien
- Sinneseindrücke über die Haut
- Mechanorezeptoren
- taktile Reize
- Thermorezeptoren
- Temperaturänderungen
- Schmerzrezeptoren
- noxische Reize
Mechanosensoren
Hautsinne
- taktile Reize
- primäre Sinneszellen
- Freie Nervenendigungen
- Merkel-Tastzellen
- Meissner-Tastkörperchen
- Vater-Pacini- Lamellenkörperchen
- Ruffini-Körperchen
- afferente Nerven haben mehrere Aussprossungen, die gemeinsam sein rezeptives Feld versorgen, Größe des rezeptiven Feldes ist unterschiedlich, abhängig von der Art des Mechanosensors
- Zweipunktschwelle (ableitende Nerven konvergieren nicht, daher setzt sich diese hohe Auflösung bis in höhere Hirnstrukturen fort)
Freie Nervenendigungen
Hautsinne
- dünne, unmyelinisierte Enden von afferenten, myelinisierten Nervenfasern, die in die Haut hineinragen
- können den Schaft von Haarwurzeln umwickeln und reagieren, wenn sich das Haar aufgrund von Zug oder Druck verformt
-Funktion eines Berührungssensors
Merkel-Tastzellen
Hautsinne
- oval verformtes Ende eines Nervs
- hohe Empfindlichkeit auf Druck
- scharfe Begrenzung der rezeptiven Felder
Meissner-Tastkörperchen
Hautsinne
- lamellenförmiger Aufbau am Ende
- reagieren auf die Geschwindigkeit von Verformungen
- adaptieren schnell
- scharfe Begrenzung der rezeptiven Felder
Vater-Pacini- Lamellenkörperchen
Hautsinne
- lamellenförmiger Aufbau am Ende
- konzentrisch aufgebaut
- reagieren auf Druckänderungen
- Vibrationen
- breite Begrenzung der rezeptiven Felder
Ruffini-Körperchen
Hautsinne
- spindelförmig verformtes Nervenende
- reagieren auf Dehnung
- breite Begrenzung der rezeptiven Felder
Zweipunktschwelle
Hautsinne
-ableitende Nerven konvergieren nicht, daher setzt sich die hohe Auflösung der rezeptiven Felder bis in höhere Hirnstrukturen fort
-erfasst wird dies durch die Zweipunktschwelle:
>Abstand, den zwei simultane Berührungen haben müssen, um als zwei (und nicht nur als eine) wahrgenommen zu werden
- Zweipunktschwelle wird üblicherweise mit zwei Zirkelspitzen geprüft
- Funktion der verschiedenen Mechanosensoren kann aktiv genutzt werden, wenn zum Beispiel durch das Bestreichen von Oberflächen mit den Fingern Informationen unterschiedlicher Art erzeugt werden, z.B. wenn eine Münze in der Hosentasche hinsichtlich Größe und Randgestaltung identifiziert wird
Thermosensoren
Hautsinne
Temperaturerfassung
- Kaltsensoren
- Warmsensoren
- ungleich über die Körperoberfläche verteilt
- schnelle Temperaturänderungen werden schneller wahrgenommen
- eine bewußte Temperaturänderung nimmt mit der Größe des betroffenen Körperareals zu
Kaltsensoren
Hautsinne
- meist unmyelinisierte Nervenendigungen
- langsame Spontanaktivität steigt schnell an, wenn es zu einer Abkühlung kommt
- adaptieren relativ schnell
- Maximum ihrer Empfindlichkeit liegt bei 25° Celsius
- 3-5x so viele Kalt- wie Warmsensoren
- ungleich über die Körperoberfläche verteilt
Warmsensoren
Hautsinne
- Empfindlichkeitsmaximum von 50°
- adaptieren schnell
- ungleich über die Körperoberfläche verteilt
Nozizeptoren
Hautsinne
- noxische Reize
- in der Haut, Muskeln, Gelenken, inneren Organen, inneren Hohlräumen, Hirnhäuten, d.h. in allen Körpergeweben ohne Hirngewebe u Leberparenchym
- Unterscheidung nach auslösenden Reizen
- Nozizeptoren für mechanische Reize
- Thermonozizeptoren
- chemosensible Nozizeptoren
- mechanoinsensitiver Nozizeptoren
- die meisten sind polymodal, d.h. sie reagieren sowohl auf mechanische als auch auf thermische und chemische Schmerzreize
- mechanoinsensitive Nozizeptoren reagieren weder auf mechanische noch thermische Reize
Nozizeptoren für mechanische Reize
Hautsinne
starker (schmerzhaften) Druck
Thermonozizeptoren
Hautsinne
Hitze ab 45° Celsius
chemosensible Nozizeptoren
Hautsinne
reagieren auf bestimmte chemische Substanzen
Hyperalgesie
Hautsinne
- gesteigerte Schmerzempfindlichkeit
- entsteht bei Entzündungen durch die Anreicherung bestimmter, schmerzauslösender Substanzen, den sog Entzündungsmediatoren
- es werden jedoch auch vermehrt Rezeptoren für schmerzhemmende Substanzen wie Opioide gebildet
-Bei den Fasern, die die Erregung weiterleiten, handelt es sich um langsamleitende C-Fasern (unmyelinisiert) und in geringerer Zahl ebenfalls relativ langsam leitende, schwach myelinisierte Aố–Fasern. Der „helle“ erste Schmerz, der zum Bei- spiel der bei einem Schnitt zunächst entsteht, wird über die Aố–Fasern vermittelt und löst Schutzreflexe aus. Es folgt der über die C-Fasern vermittelte, dumpfe zweite Schmerz, der lange anhalten kann
Reizweiterleitung und Reizverarbeitung
Hautsinne
- (sensible) Fasern von Mechanosensoren, Thermosensoren und Nozizeptoren treten über das Hinterhorn ins RM
- ein Teil der von den Mechanosensoren ableitenden Fasern ist bereits im RM mit Interneuronen oder Motoneuronen verschaltet und bewirkt unmittelbare Reflexe auf Druck- oder Berührungsreize
- der andere Teil steigt im Hinterstrang zu den Hinterstrangkernen der Medulla oblongata auf, wo die Leitungsbahn nach einer synaptischen Verschaltung auf die Gegenseite kreuzt(Lemniscus medialis)
- von dort laufen die Bahnen in den ventrobasalen Teil des Thalamus und schließlich in den primären somatosensorischen Kortex
- mechanosensorische Informationen aus dem Kopf- und Halsbereich werden über den Nervus trigeminus in das zentrale Nervensystem geleitet
- die afferenten Nervenfasern werden in Mittelhirn synaptisch verschaltet bevor sie auf die Gegenseite kreuzen und ebenfalls über den Thalamus in den primären somatosensorischen Kortex ziehen
- wegen der Kreuzung (der Schleife) in der Medulla oblongata wird dieses System der Somatosensorik als lemniscales System bezeichnet
Zentralnervöse Weiterleitung der Somatosensorik. Die Information aus der Haut wird im Wesentlichen über das Vorderseitenstrangsystem sowie das Hinterstrangsystem zum Gehirn geleitet. Beide Systeme haben als Umschaltstelle den Thalamus und als Zielgebiete den primären und sekundären somatosensorischen Kortex (aus: Schandry, 2006, S. 237; vgl. Schandry, 2011, S. 234)
- die von Thermosensoren und Nozizeptoren ableitenden Fasern kreuzen bereits auf der Ebene des RMsegments, in das sie in das RMeintreten, bisweilen auch auf der nächsten oder übernächsten Ebene
- siee ziehen dann im Vorderseitenstrang zur Formatio retikularis und größtenteils zum ventrobasalen Thalamus und schließlich zum primären somatosensorischen Kortex
- auch in diesen Systemen wird der Kopf- und Halsbereich durch den Trigeminusnerv versorgt, der über eine Verschaltung und Kreuzung im Mittelhirn zum primären somatosensorischen Kortex weiterleitet
- in Abgrenzung vom lemniscalen wird hier vom extralemniscalen System gesprochen
Lemniscales System
Hautsinne
-wegen der Kreuzung (der Schleife) in der Medulla oblongata wird dieses System der Somatosensorik als lemniscales System bezeichnet
Kortikale Informationsbewertung
- Fasern des lemniscalen Systems sind myelinisiert und schnellleitend
- Sinn dieses Systems ist eine schnelle und genaue Identifikation der verursachenden Reize hinsichtlich ihrer Intensität und Lokalisation
- beim extralemniscalen System, leiten die Fasern Informationen langsamer und weniger präzise weiter
- hier sind in der Regel auch „gröbere“ Reaktionen nützlich
Besonders bei Schmerzen werden neben dem primären somatosensorischen Kor- tex auch weitere Gebiete des Kortex einbezogen. Sie sind für emotionale Bewertung, gedächtnismäßige Verarbeitung und Auslösung komplexer Verhaltensmuster zur Schmerzbekämpfung verantwortlich
