Sommersemester Flashcards
Was sind Psychologische Experimente?
- ermöglichen kausale Ursache-Wirkungs-Relationen zu untersuchen
- Unabhängige Variable
- Abhängige Variable
Was sind unabhängige Variablen in experimentellen Studien?
Bedingungen, die vom Experimentator manipuliert werden.
Was sind abhängige Variablen in experimentellen Studien?
Messgrößen, die gemessen werden, um Veränderungen zu beobachten.
Wie lassen sich Interaktionen zwischen Biologie und Psychologie untersuchen?
Variation somatischer Strukturen oder Funktionen -> Messung von Erleben und Verhalten
Messung somatischer Variablen <- Variation von Erleben und Verhalten
Soma <-> Erleben und Verhalten
Bsp 1: Interferenz mit Neurotransmittersystemen; Beruht der Placeboeffekt auf endogenen Opiaten?
Naloxon vs. Placebo -> Ausmaß des Placeboeffekts
Nenne relevante Untersuchungsmethoden der Biopsychologie (4)
- Pharmakologische Manipulationen
- Neurostimulation
- Läsionsverfahren
- Nicht-invasive Messungen physiologischer Vorgänge
Erkläre Einfache Dissoziation
Bsp Experimentelle Läsionen vs. Scham-OP
Manipulation der Struktur X:
- Funktion A verändert
- Funktion B nicht verändert
-> keine eindeutige Zuordnung von Hirnstruktur zu Funktionen A und B möglich
Erkläre Doppelte Dissoziation
Manipulation der Struktur X:
- Funktion A verändert
- Funktion B nicht verändert
Manipulation der Struktur Y:
-Funktion A nicht verändert
- Funktion B verändert
-> Hinweis auf Zuordnung der Funktionen A und B zu den Strukturen X und Y
Erkläre die Wechselwirkung zwischen Soma und Erleben + Verhalten
Korrelativer Ansatz zur Untersuchung der Interaktionen zwischen Biologie und Psychologie
-> keine Kausalschlüsse möglich!
Bsp: Wie unterscheiden sich die Gehirne von Schizophrenie-Patienten und psychisch gesunden Personen?
Beispiel für die Variation von Erleben und Verhalten durch Messung somatischer Variablen
Auswirkung von Stress auf körperliche Vorgänge
Trier Social Stress Test:
- Fiktive Bewerbungssituation
- Unangenehmes Setting
- Aufgaben: 5 -10 Min Antizipation, Freie Vorstellung der eigenen Person, Unangekündigte Kopfrechenaufgabe
Woraus besteht das zentrale Nervensystem?
Es besteht aus Rückenmark und Gehirn, umhüllt von Schädel und Wirbelsäule.
Woraus besteht das periphere Nervensystem?
Es besteht aus Nervenknoten und peripheren Nerven außerhalb des Gehirns und Rückenmarks.
Was sind die zwei Teile des vegetativen Nervensystems?
- Sympathisches Nervensystem (energiemobilisierend)
- Parasympathisches Nervensystem (Regeneration, Ruhr, Entspannung)
Was sind die Hauptsymptome des Parkinson-Syndroms?
- Akinese
- Rigor
- Ruhetremor
Was ist das Ruhepotential?
Das Membranpotenzial, das an einer Nervenzelle im Zustand des elektrochemischen Gleichgewichts gemessen werden kann.
Bzw. die elektrische Spannung, die in einer Zelle herrscht, wenn sie nicht erregt ist.
Was ist die Aufgabe der Natrium-Kalium-Pumpe?
Sie transportiert Na+-Ionen aus der Zelle und K+-Ionen in die Zelle, um das Ruhepotential aufrechtzuerhalten.
Was ist das limbische System?
Eine Gruppe heterogener Kerne, die an der Steuerung von Verhaltens- und Denkprozessen beteiligt sind.
Was sind die Hauptbestandteile einer Nervenzelle?
- Zellkörper (Soma)
- Dendriten
- Axon
- Endknöpfe
Was ist die Funktion von Gliazellen?
Sie unterstützen Neuronen in ihrer Funktion und Struktur.
Was beschreibt die Messung elektrischer Potentiale auf Neuronen?
Sie untersucht die Unterschiede in der Ionenkonzentration innerhalb und außerhalb der Zelle.
Fülle die Lücke: Das _______ ist der notwendige Hintergrund für alle signalübermittelnden Potentialänderungen.
Ruhepotential
Was sind interne Neuronen?
Neuronen, die Informationen innerhalb des zentralen Nervensystems verarbeiten.
Was ist die Funktion des Kleinhirns?
Es kontrolliert die Motorik und ist an der Bildung des motorischen Gedächtnisses beteiligt.
- intergriert sensorische und motorische Informationen, um Korrekturen an motorischen Programmen vorzunehmen
Was ist das Aktionspotential?
Eine plötzliche Änderung des Membranpotentials, die entlang des Axons fortgeleitet wird.
Welche Rolle spielt die Natrium-Kalium-Pumpe?
Die Natrium-Kalium-Pumpe transportiert Na+-Ionen aus der Zelle und K+-Ionen in die Zelle unter Verbrauch von Stoffwechselenergie.
-> Dies hilft, das Ruhepotential aufrechtzuerhalten.
Was charakterisiert das Aktionspotential?
regenerierbar und nimmt nicht ab
-> ermöglicht Fortleitung von Nervenimpulsen über lange Strecken
Es entsteht durch das Zusammenspiel spannungsgesteuerter Ionenkanäle.
Welche Phasen gibt es im Aktionspotential?
- Depolarisationsphase
- Repolarisationsphase
Die Depolarisation tritt ein, wenn das Ruhepotential auf etwa +30 mV ansteigt.
Was geschieht während der Depolarisationsphase?
In der Depolarisationsphase ist der Na+-Einstrom erhöht.
-> Erhöhung des Membranpotentials
Was passiert in der Repolarisationsphase?
In der Repolarisationsphase kommt es zu einem erhöhten K+-Ausstrom.
Dies führt zur Rückkehr des Membranpotentials zum Ruhepotential.
Was ist die Refraktärphase?
Die Refraktärphase ist der Zeitraum, in dem ein neues Aktionspotential nicht oder nur schwer ausgelöst werden kann.
Sie kann in absolute und relative Refraktärphase unterteilt werden.
Was sind exzitatorische postsynaptische Potentiale (EPSP)?
EPSPs sind elektrische Potentiale, die die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass ein Aktionspotential ausgelöst wird.
Sie resultieren aus der Depolarisation der postsynaptischen Membran.
Was sind inhibitorische postsynaptische Potentiale (IPSP)?
IPSPs sind elektrische Potentiale, die die Wahrscheinlichkeit verringern, dass ein Aktionspotential ausgelöst wird.
-> Sie resultieren aus der Hyperpolarisation der postsynaptischen Membran.
Was sind Neurotransmitter?
Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die die Erregung zwischen Nervenzellen übertragen.
Bsp.: Glutamat, GABA und Acetylcholin
Was ist der Unterschied zwischen agonistischen und antagonistischen Wirkstoffen?
- Agonistisch: Fördert die Wirkung eines Neurotransmitters.
- Antagonistisch: Hemmt die Wirkung eines Neurotransmitters.
-> Diese Substanzen beeinflussen die synaptische Übertragung.
Was ist das BOLD-Signal?
Das BOLD-Signal steht für Blood Oxygenation Level Dependent und zeigt die Gehirnaktivität basierend auf dem Sauerstoffgehalt des Blutes an.
Es wird häufig in der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) verwendet.
Was ist der Unterschied zwischen EEG und MEG?
- EEG: Misst elektrische Aktivität, hohe zeitliche Auflösung, geringe räumliche Auflösung.
- MEG: Misst magnetische Felder, hohe zeitliche und bessere räumliche Auflösung.
Beide Methoden sind nicht-invasiv.
Was sind die Hauptsymptome von Multipler Sklerose?
- Sehstörungen
- Sensibilitätsstörungen
- Lähmungen
- Kognitive Auffälligkeiten
Die Symptome variieren je nach Schädigung im Zentralnervensystem.
Wie wirkt die Hormonausschüttung?
Hormone werden von Drüsenzellen synthetisiert und in das Blut sezerniert, um an Zielorgane zu wirken.
Die Wirkung erfolgt über die Bindung an spezifische Rezeptoren.
Was sind Liganden?
Liganden sind Moleküle, die an ein Zielprotein binden können, wie z.B. an einen Rezeptor.
Sie funktionieren nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip.
Was sind die Hauptfunktionen der Basalganglien?
- Planung von Bewegungen
- Steuerung von Willkürbewegungen
- Koordination von motorischen Abläufen
Sie spielen eine zentrale Rolle in der Bewegungssteuerung.
Was sind die zwei Haupttypen von Hormonen, die vom Hypothalamus an die Adenohypophyse gesendet werden?
Releasing-Faktoren und Inhibiting-Faktoren
Releasing-Faktoren bewirken die Ausschüttung von Hormonen, während Inhibiting-Faktoren diese hemmen.
Wo liegen die Zellkörper im Hypothalamus, die für die Neurohypophyse verantwortlich sind?
Im Nucleus supraopticus und im Nucleus paraventricularis hypothalami
Diese Zellkörper sind in der Neurohypophyse aktiv.
Welches Hormon fördert die Wasserrückresorption in den Nieren?
Antidiuretisches Hormon (ADH)
ADH war früher als Vasopressin bekannt.
Was bewirkt Oxytocin im menschlichen Körper?
Wirkt auf die Muskulatur des Uterus und der Milchdrüsen.
Verantwortlich für Wehentätigkeit und Milchejektion.
Wie unterscheidet sich akuter Stress von chronischem Stress?
Akuter Stress ist kurzfristig, kann positives Befinden hervorrufen.
chronischer Stress ist langfristig, kann energieliefernde Systeme erschöpfen.
Was sind Stressoren?
Belastende Reize oder Ereignisse
Stress bezieht sich auf die Reaktion auf diese Stressoren.
Welches Gen ist für die Bildung des männlichen Geschlechts verantwortlich?
SRY-Gen
Das SRY-Gen führt zur Entwicklung von Hoden.
Was bewirken Testosteron und Anti-Müller‘sches Hormon in der Geschlechtsentwicklung?
Testosteron stimuliert die Entwicklung männlicher innerer Geschlechtsorgane; Anti-Müller‘sches Hormon unterdrückt die Entwicklung weiblicher Strukturen
-> Dies führt zur Defeminisierung
Was sind die drei Verhaltensebenen, auf denen Emotionen wirken?
Subjektiv, physiologisch, motorisch
-> Diese Ebenen bestimmen, ob Annäherung oder Vermeidung ausgelöst wird.
Welche Rolle spielt die Amygdala im limbischen System?
- Wesentliche Rolle in der emotionalen Bewertung sensorischer Informationen.
- Zentral für die Wahrnehmung furchterregender Reize und Angstauslösung.
- Die Amygdala ist wichtig für die gelernte Furchtreaktion.
Wie beeinflusst der präfrontale Kortex die Emotionsregulation?
Er hemmt die Aktivität der Amygdala und moduliert Emotionen kognitiv.
Dorsolateraler und ventromedialer präfrontaler Kortex sind entscheidend beteiligt.
Was sind die Haupttransmitter im vegetativen Nervensystem?
Noradrenalin, Serotonin, Acetylcholin
-> Diese Transmitter sind entscheidend für die Regulation von Wachheit und Schlaf.
Was sind die Symptome eines Schlaganfalls?
Motorische Störung, Sensibilitätsstörung, Sehstörungen, Aufmerksamkeitsstörung
Diese Symptome können auf eine Unterbrechung der Blutversorgung des Gehirns hindeuten.
Was bewirken REM-Phasen im Schlaf?
Konsolidierung von Gedächtnisinhalten
Träume aus REM-Phasen sind lebendiger und emotionaler.
Was ist die Funktion des Nucleus Suprachiasmaticus?
Reguliert den circadianen Rhythmus
Dieser Bereich ist entscheidend für die Steuerung von Schlaf-Wach-Zyklen.
Nenne Beispiele für Biopsychologische Experimente, wo die Physiologie das “Verhalten” beeinflusst
Uv
Läsion Hirnregion -> Reizerkennung
Stimulation Hirnregion -> “out-of-body-experience”
Hormongabe -> Stärkung des Bindungsverhaltens
Nenne Beispiele für Biopsychologische Experimente, wo das “Verhalten” die Physiologie beeinflusst
AV
Veränderung des Hormonspiegels <- Präsentation eines Sexualpartners
Anatomische Veränderungen <- Training
Elektrische Hirnaktivität<- Reizdarbietung
Nenne Beispiele für Interdependenzen
Gehirngröße korreliert mit Lernergebnisse
Hormonspiegel korreliert mit Stärke des Paarungsverhaltens
Nenne Beispiele für Interdependenzen
Gehirngröße korreliert mit Lernergebnisse
Hormonspiegel korreliert mit Stärke des Paarungsverhaltens
Das Gerhirn (Gewicht, Neurone, Verbindungen, Länge d Nervenfasern)
Gewicht: 1,4 kg abhängig v Körpergröße
100 Milliarden Nervenzellen/ Neurone
Ein Neuron mit bis zu 30.000 anderen Zellen vernetzt
Mehrere 100 Billionen Verbindungen
Gesamtlänge der Nervenfasern im Gehirn: 380.000 Kilometer
Beschreibe das Ventrikelsystem
Seitenventrikel
Dritter Ventrikel
Aquaeductus cerebri
Vierter Ventrikel
Zentralkanal
Woraus besteht das Rückenmark?
Hinterhornaxone
Vorderwurzelneurone
Wie funktioniert die Hinterhornaxone
= sensorische afferente pseudounipolare Neurone
- sensorische Informationen aus der Haut, den Gelenken, Muskeln des Rumpfes und der Gliedmaßen
- empfängt Informationen aus den inneren Organen
Was machen die Vorderwurzelneurone?
= motorische efferente multipolare Neurone
- zuständig für Willkürmotorik und Reflexbewegungen
- Projektionsbahn für autonome Regulation (Sympathikus, Parasympathikus)
Woraus besteht der Hirnstamm und was macht er?
Medulla oblongata, Pons und Mesencephalon
“Technikzentrale” des Gehirns
Verbindet Rückenmark und Gehirn
Regulation des Wach-Schlaf-Rhythmus über Formatio reticularis
Aufrechterhaltung Muskeltonus und verschiedene Herz-, Kreislauf- und Atmungsreflexe
Woraus besteht das “limbische System”
Amygdala: Emotionen, Salienz-Detektor
Cingulärer Cortex: Visuell-Räumliche Aufmerksamkeitssteuerung (posterior), Steuerung der Eingeweidefunktionen, Schmerzverarbeitung, emotionales Ausdrucksverhalten (anterior)
Hippocampus: Gedächtnis
Hypothalamus: Regulation von Essen, Schlaf, Sexualität
Nenne und erkläre Schädigungen des primären visuellen Cortex
Skotom: blindes Feld im korrespondierenden Bereich des kontralateralen Gesichtsfelds
-> Neorologische Untersuchung mittels Perimetrie: Karte vor Gesichtsfeld jeden Auges, die alle Bereiche von Blindheit abdeckt
Blindsehen: Patienten mit Läsionen im primären visuellen Cortex reagieren auf visuellen Stimulus, obwohl sie berichten nichts zu sehen (Greifbewegung etc).
Mögliche Erklärungen: Intakte Teile des primären visuellen Cortex, direkte Projektionen in sekundären visuellen Cortex
Nenne die 2 Haupt-Bahnen der visuellen Verarbeitung
Ventral: Charakteristika v Objekten, Neuronengruppen die selektiv auf spezifische Objektgruppen reagieren
Dorsal: räumliche Verarbeitung (Lokation v Objekten, Bewegungsrichtung v Objekten)
Was sind Agnosien?
Objekt, was gesehen wird, kann nicht bezeichnet werden
Treten nach Schädigungen des visuellen Assoziationscortex auf
Was ist Apraxie?
Störung der Ausführung willkürlicher zielgerichteter und geordneter Bewegungen bei intakter motorischer Funktion
Sprachdominante Hemisphäre (links):
- Ideomotorische Apraxie: falsche Ausdrucksbewegungen und Gesten, Nachahmung v Bewegungen beschränkt, Perseverationen
- Ideatorische Apaxie: gestörtes Handlungskonzept, ungeordnete Abfolge v Einzelhandlungen
Nicht-Sprachdominante Hemisphäre (rechts):
- Konstruktive Apraxie: Unfähigkeit, geometrische Gebilde zu erfassen und nachzuzeichnen, Visuell-Räumliche Orientierung eingeschränkt
Neglect (Formen und Testung)
Unilateraler räumlicher Neglect: Aufmerksamkeitsstörung durch halbseitige Läsion des Gehirns Betroffene kann kontralaterale Hälfte seiner Umgebung/ Körpers nicht o nur schlecht wahrnehmen. Läsion meist rechts parietal.
Testung: Präsentation eines visuellen Stimus zuerst rechts dann links, dann beide gleichzeitig. Einzeln erkannt, bei beiden nur der im ipsilateralen Gesichtsfeld. Neglectpatienten vernachlässigen das kontralaterale Gesichtsfeld und zeichnen Halbierungslinien verschoben auf die ipsilaterale Seite.
Neglect des extrapersonalen Raums: Nachzeichnen nur der Objekte im ipsi-läsionalen Feld, ebenso im “Öffnung-Entdecken”- Task. Läsion meist in inferioren Parietallappen und der Temporo-Parietalen Verbindung.
Objekt-zentrierter Neglect: Nachzeichnen aller Objekte, aber kontra-läsionale Seite jedes Objekts fehlt. Bearbeiten alle Objekte im “Öffnung-Entdecken”-Task, aber machen Fehler, wenn Öffnung im kontraläsionalen Feld liegt. Läsion eher im superioren temporalen Gyrus. Bsp. Patienten aus Mailand sollen sich vorstellen, auf dem Domplatz zu stehen und den Platz und die Gebäude beschreiben. -> Neglect im visuellen Gedächtnis. wenn Patienten sich vorstellen sollen, am anderen Ende des Platzes zu stehen, berichten sie Objekte, die sie eben nicht “gesehen” hatten.
Welche “Cells” gibts im Hippocampus für die räumliche
Orientierung?
Place Cell: Reaktionspräferenz auf einen Ort
Grid Cell: Reaktionspräferenz auf ein hexagonales Muster von Orten. Die Größe der Grid-Repräsentation variiert diskontinuierlich entlang der dorso-ventralen Achse. In zahlreichen Spezies und kürzllich auch im Menschen nachgewiesen
Head Direction Cell: Reaktionspräferenz auf eine Kopfausrichtung
Welche Versuche zu Beeinträchtigungen durch Hippocampusläsionen gibt es?
Beeinträchtigung des räumlichen Gedächtnisses:
- Morris-Water-Maze: Ratten mit Hippocampusläsionen lernen schwerer
- 8-Arm-Labyrinth: Ratten mit Hippocampusläsionen gehen häufiger in arme, die kein Futter enthalten (Referenzgedächtnis) und tun dies häufiger hintereinander (Arbeitsgedächtnis)
Beeinträchtigung des Gedächtnisses für Objekte:
- Bereits nach kurzen Behaltensintervallen können gelernte Objekte nicht mehr korrekt wiedergegeben werden
Wer war Patient H. M. (Henry Gustav Molaison)?
- Litt an starker Epilepsie, woraufhin Teile vom Gehirn entfernt wurden (Hippocampus, Gyrus parahippocampalis, Amygdala)
- danach graduelle retrograde und schwere anterograde Amnesie
- Explixites Einspeichern neuer Informationen kaum möglich
- H.M’s Leistungen verbesserten sich jedoch mit der Zeit (implizites Lernen), aber keine bewussten Erinnerungen daran
Welche Verarbeitungswege hat die Amygdala?
Angst und Furcht:
- High road (Thalamus->Visueller Cortex->Amygdala): langsamer, genauer
- Low road (Thalamus->Amygdala): schnell und grob
- Gartenschlauch mit Schlange verwechselt -> Plan responsive Action: Run Away!
Welche motorische Areale des Frontallappens gibt es und wozu dienen sie?
Dienen der Planung und Ausführung von Bewegungen.
Primärer Motorcortex (BA4): Bewegungsbefehle an tiefergelegene motorische Regionen (Basalganglien, Rückenmark). Somatope Organisation
Prämotorischer Cortex (BA6): Planung von Bewegungen
Frontales Augenfeld (BA8): Willkürliche Augenbewegungen
Broca-Areal (BA44/45): Motorische Sprachproduktion und Lautbildung
Kritik am motorischen Homunculus
Bildgebungsdaten zeigen konzentrische Repräsentationen im Bereich des Fußes, der Hand und des Mundes
Dazwischen liegen Inter-Effektor-Regionen, die weniger spezifisch erscheinen und eher bei der Planung von Bewegungen aktiv werden
Wo sind Spiegelneurone und was machen sie?
Prämotorischer Kortex (dorsal/ventral)
Inferior parietal lobule
Superior temporal sulcus
-> Funktionelle Bildgebung
Welche Funktionen beruhen auf den Präfrontalen Cortex? und was passiert bei Läsionen in diesen Bereichen?
Exekutive Funktionen:
- Höhere Kontrollprozesse kognitiver Funktionen
- Integration sensorischer, motorischer & interner Information
- Arbeitsgedächtnis und Überwachung
- Antizipation, Auswahl sowie Inhibition von Handlungen
Patienten mit Läsionen in Teilen des Frontallappens zeigen charakteristische Beeinträchtigungen, vor allem bei exekutiven Funktionen (Frontalhirnsyndrom):
- Probleme bei Aufgabenwechsel (Perseveration)
- Stimulus-getriebenes Verhalten (Disinhibition)
- Vermindertes Urteils- und Planungsvermögen
Wie kann man exekutive Funktionen testen?
Wisconsin Card Sorting Test (WCST)
Stroop Test: Benennung der Farbe, nicht des Wortes
Wofür ist der Orbitofrontaler Cortex wichtig?
Emotionskontrolle
Impulskontrolle
Soziale Anpassung
Evaluierungsprozesse
Entscheidungsfindung
Wer war Phineas Gage?
- 25-jähriger Bahnarbeiter, bei Explosion schoss Eisenstange durch seinen Kopf -> drastische Verhaltens- und Persönlichkeitsveränderung
Vorher: fleißig, zuverlässig, moralsch, höflich
Nachher: verantwortungslos, aufbrausend, unbestöndig, vulgär, Probleme der Entscheidungsfindung (mangelnde Inhibition, wenig beeinflusst v Wissen), Probleme der sozialen Anpassung (Veränderung v moralischen Werten, Wesens- und Persönlichkeitsveränderung)
Was macht die Blut-Hirn-Schranke?
verhindert den Übertritt vieler toxischer Substanzen aus dem Blut in das Gehirn
Was ist das Neuron?
Informationsverarbeitendes und informationsübertragendes Element des Nervensystems
Was machen Astrozyten (Sternzellen)?
- Neuronen versorgen: nehmen Glucose aus den Kapillaren auf und spalten sie in Laktat -> wird in extrazelluläre Flüssigkeit freigesetzt; Neurone nehmen Laktat auf, Mitochondrien wandeln es in Adenosintriphosphat (ATP) um
- bilden Matrix, die Neurone ortsstabil macht
- Phagozytose: Verzehren abgestorbene Bruchstücke abgestorbener Neurone bei Kontakt
- Narbenbildung (füllen Bereiche abgestorbener Neurone aus)
- Konstanthaltung der extrazellulären ionenkonzentration
- tragen zur Bildung der Blut-Hirn Schranke bei
Was sind Oligodendrozyten?
- bilden die Myelinscheide (80% Lipide, 20% Proteine)
- Reihe von Segmenten, jedes ca. 1mm lang, mit einem kleinen nicht umhüllten Axonabschnitt zwischen den Segmenten: Ranvier-Schnürring
Was machen Schwann’sche Zellen?
Bildung der Myelinscheide im peripheren Nervensystem (PNS)
Bei Schädigung eines Axons helfen sie bei der Entsorgung, danach Bildung einer Reihe von Zylindern, die als führung für nachwachsendes Axon dient
Nenne die 4 Schritte der Signalleitung im Neuron
- erzeugt elektrische Ladung an Dentrit
- elektrochemisches Ereignis/ kurzer elektrischer Impuls. hat für bestimmtes Neuron stets dieselbe Größe und Dauer
- in Richtung der Endknöpfe
- Neurotransmitter = chemische Verbindung; erregt oder hemmt die aufnehmende Zelle und bestimmt so, ob dort ein Aktionspotenzial auftritt
Diffusion
Bewegung der Moleküle aus Regionen hoher Konzentration in Regionen geringer Konzentration
Elektrostatische Kraft
Attraktion zwischen Teilchen mit entgegengesetzter Ladung, Abstoßung von Teilchen gleicher Ladung
Wie entsteht Membranpotenzial?
Durch Gleichgewicht zwei Entgegengesetzter Kräfte: Diffusionsdruck vs. elektrostatische Kraft
Was sind gleichgewichtserhaltende Kräfte?
Diffusionskraft
Elektrostatische Kraft
Na+/ K+ Pumpe
Was ist Frequenzkodierung?
Informationen (z.B Intensität eines Reizes) werden über Feuerrate kodiert
Alles-oder-nichts-Gestz
ein ausgelöstes Aktionspotenzial wird verlustfrei entlang des Axon bis zur Endigung fortgeleitet
Welche zwei Arten der Fortleitung des Aktionspotenzials gibt es?
Fortleitung mit Dekrement: Bei unterschwelliger Depolarisation (Es wird kein AP ausgelöst) wird die Veränderung des Membranpotenzials mit zunehmender Entfernung von Reizort kleiner (passive Weiterleitung)
Saltatorische Erregungsleitung: Fortleitung von Aktionspotenzialen durch myelinisierte Axone. Das Aktionspotenzial wird an den Schnüringen erneuert
Was machen kleine und große Neurotransmitter in der Synapse?
kleine/ niedermolekulare: Bildung im Cytoplasma der Endknöpfchen. Verpackung in synaptische Vesikel durch den Golgi-Apparat
große/ hochmolekulare = Neuropeptide: Bildung im Cytoplasma des Zellkörpers an den Ribosomen. Verpackung in synaptische Vesikel durch den Golgi-Apparat. Transport zum Endknöpfchen über Mikrotuboli
Erkläre die Neurotransmitterfreisetzung/ Exocytose
Vesikel sammeln sich in der Nähe spannungsgesteuerter Kalziumkanäle.
Eine Stimulation durch ein Aktionspotenzial löst einen Einstrom von Ca^2+-Ionen aus.
Dieser Einstrom bewirkt ein Verschmelzen der Vesikel mit der präsynaptischen Membran.
Erkläre die synaptische Übertragung ohne Neurotransmitter
Sehr eng beieinanderliegende Neurone bilden sog. gap junctions, d.h. sie sind durch feine röhrenförmige Kanäle direkt verbunden (Connexine). Die Kommunikation ist dadurch sehr schnell und bidirektional
Welche 2 Neurotransmitterrezeptoren gibt es und wie funktionieren sie?
Ionotrope Rezeptoren: Ionenkanäle öffnen sich bei Bindung eines Neurotransmitters an den Rezeptor. Na+ strömt ein (EPSP) , k+ aus oder Cl- ein (IPSP)
Metabotrope Rezeptoren: Bei Bindung des NEurotransmitters spaltet sich eine Untereinheit des gekoppelten G-Proteins (Guanosin-Triphosphat-sensitives Protein ab (Bindung d Untereinheit an Ionenkanal zur Auslösung eines EPSP o IPSP. Auslösung d Synthese eines sekundären Botenstoffes). Effekte entwickeln sich langsamer, halten länger an, sind diffuser und variieren mehr
Was ist Glutamat?
wichtigster erregender Transmitter
beteiligt an allen sensorischen Systemen mit Ausnahme der Schmerzwahrnehmung
Bindet u.a. an NMDA-Rezeptoren
Relevant für synaptische Plastizität
Was ist y-Aminobuttersäure (GABA)?
Wichtigster hemmender Transmitter
Kann an manchen Synapsen auch erregend wirken
Wird synthetisiert aus Glutamat
Pharmakologisches Target von Beruhigungsmitteln
Was sind Monoamine?
Neurotransmitter, die aus einer einzigen Aminosäure synthetisiert werden.
Die Wirkung der Monoamine ist generell etwas diffuser als die der einfachen Aminosäuren.
Je nach basaler Aminosäure werden 2 Hauptgruppen unterschieden: Catecholamine (Basis: Tyrosin), Indolamine (Basis: Tryptophan)
Verarbeitungspfade von Dopamin
- Nigro-Striatales System (-> Striatum): Bewegungssteuerung
- Mesolimbisches System (-> limbische Areale, Amygdala): Bolohnungssystem
- Mesocorticales System (-> Frontallappen). Exekutive Funktionen
- Tuberoinfundibuläres System (Thalamus, Hipothalamus): Regulation der Prolaktinausschüttung
Was macht Noradrenalin?
= Norepinephrin
vermittelt die Stressreaktion des Körpers
Relevant für Aufmerksamkeitsregulation und Vigilanz
Wichtigster Transmitter im sympathischen Nervensystem
Was macht Serotonin?
= 5-Hydroxytryptamin (5-HT)
Relevant für eine Vielzahl an psychischer Funktionen (Schlaf, Temperaturregulation, Schmerzverarbeitung, Appetit, Sexualverhalten)
Auswirkungen auf die Stimmung (“Glückshormon”)
Was Verhindert die Ausschüttung von Acetylcholin aus den Vesikeln?
Botulinumtoxin
Welche unkonventionellen Neurotransmitter gibt es?
Lösliche Gase (Stickstoffmonoxid, Kohlenmonoxid)
Endocannabinoide
Woraus besteht das Rückenmark?
Hinterhornaxone = sensorische afferente pseudounipolare Neurone
- Sensorische Informationen aus der Haut, den Gelenken, Muskeln des Rumpfes und der Gliedmaßen
- empfängt Informationen aus den inneren Organen
Vorderwurzelneurone = motorische efferente multipolare Neurone
- zuständig für Willkürmotorik und Reflexbewegungen
- Projektionsbahn für autonome Regulation (Sympathikus, Parasympathikus)
Bahnen: Aufsteigend (sensorische Informationen; Afferenzen), Absteigend (motorische Verschaltung; Efferenzen)
Was ist der Hirnstamm?
- besteht aus der Medulla oblongata, Pons und Mesencephalon
- “Technikzentrale” des Gehirns
- auf- und absteigende Bahnen, die Rückenmark und Gehirn verbinden
- über Formatio reticularis Regulation des Wach-Schlaf-Rhythmus, Aufrechterhaltung des Muskeltonus und verschiedener Herz-, Kreislauf- und Atmungsreflexe
Was ist die Medulla Oblongata?
- “verlängertes Mark”
- Verbindung zu Medulla spinalis
- untere Grenze Pyramidenbahnkreuzung
- 70 -90% der motorischen Nervenfasern kreuzen zur kontralateralen Seite
- untere Olive: Koordination und Feinabstimmung von Präzisionsbewegungen
- Steuerung von Reflexen (Erbrechen, Schlucken, Husten)
Was macht das Cerebellum?
- sensorische Informationen aus dem Rückenmark, motorische aus der Großhirnrinde und Informationen aus den Vestibularorganen
- Planung, zeitlicher Ablauf von Bewegungen, aktivitätsmuster, Körperhaltungskontrolle
- Koordination von Kopf- und Augenbewegungen
- Läsion: Ataxien (Störung der Bewegungskoordination)
In welchen Teilen des Cerebellum kann es zu Ausfällen kommen?
Spinocerebellum:
- Größter Teil des Vermis und angrenzende Hirnbereiche
- verarbeitet propriozeptive Signale (Muskeltonus und Körperstellung), sorgt für reibungslosen Ablauf von Gehen und Stehen; Stützmotorik
- bei Schädigung: schwankender, torkelnder Gang
Pontocerebellum (Neocerebellum):
- Feinabstimmung von präzisen Willkürbewegungen
- Schädigungen der lateralen Kleinhirnanteile -> gliedmaßenbetonte Ataxie (Störung der Bewegungskoordination, z.B. gestörter Finger-Nase Versuch mit Intentiondtremor)
Vestibulocerebellum:
- Stabilisierung von Gleichgewicht und Blickmotorik
- Schädigungen führen zu Gleichgewichtsstörungen und Nystagmen (unkontrollierbare Bewegungen der Augen)
Was ist der Formatio reticularis?
- Ansammlung von Kernen (> 90) und Nervenfasern
- Funktionelles System (diffuses Netzwerk miteinander verbundener Neurone)
- Erhält über verschiedene Pfade sensorische Informationen
- Projiziert zum Thalamus, zum cerebralen Kortex, zum Rückenmark
- Spielt Rolle bei der Regulation von Schlaf- und Wachheit, Aufmerksamkeitssteuerung, verschiedene überlebenswichtige Funktionen (Atmung, Herzschlag, Blutdruck)
Was ist der Thalamus?
- “Tor zum Bewusstsein”: fast alle sensorischen Afferenzen werden hier zum Cortex (primäre sensorische Areale) verschaltet
- schaltet sensible Informationen zum Cortex um und integriert sensible und motorische Impulse
- viele verschiedene, paarweise angeordnete Relais-Kerne (visuelle Bahn, auditorische Bahn, somatosensorische Bahn)
- Keine Einbahnstraßen, sondern Rückmeldungen vom Cotex
- Afferenzen aus Formatio reticularis - ARAS
Was ist der Hypothalamus?
- Reguliert das ANS (autonome NS)/ verschiedene vegetative Funktionen und die Hormonabgabe über die Hypophyse
- zentrale Umschaltstelle zwischen Gehirn und Körperperipherie
- Reguliert motivationale Verhaltensweisen (4 Fs: fighting, fleeing, feefing and sexual behavior)
- afferente und efferente Verbindungen mit Thalamus, Mittelhirn, Cortex
Woraus besteht der Telencephalon?
- Hauptkomponenten: Großhirnrinde (zerebraler Cortex), Basalganglien, Strukturen des “Limbischen Systems”
- Besonders differenziert beim Menschen und verhältnismäßig groß (85% des Gesamtgewichts des Gehirns)
Was sind die Basalganglien?
- Teil der motorischen Kontrollschleife
- Wichtige Rolle bei der Ausführung von Willkürbewegungen
- nigrostriatale Bahn (Projektion dopaminerger Neurone aus der substantia nigra (betroffen bei Morbus Parkinson))
Nucleus Accumbens (medialer Teil des ventralen Striatums) als Teil des Belohnungszentrums (Verstärkungslernen, süchtiges Verhalten)
Woraus besteht der zerebrale Cortex?
- Graue Substanz: kurze, unmyelinisierte Neurone
- Weiße Substanz: Stark myelinisierte Axone in Trakten
- Fissurae = große Furchen
- Sulci = kleine Furchen
- Gyri = Windungen
Welche Gehirnlappen gibt es und was tun sie?
- Frontallappen: motorische Funktionen (Gyrus präcentralis) und Exekutivfunktionen (anteriorer Teil)
- Parietallappen: Analyse von Körperempfindungen (Gyrus postcentralis) und Wahrnehmung von der Lage von Objekten und Aufmerksamkeitssteuerung
- Temporallappen: Hören und Sprachfunktionen (Gyrus temporalis superior), komplexe visuelle Mustererkennung (inferior) sowie bestimmte Gedächtnisfunktionen (medial)
- Okzipitallappen: visuelle Analyse
Was ist der Neocortex und woraus besteht er?
- Kortikale Neurone vor allem Pyramidenzellen und Sternzellen
- ca. 90% des zerebralen Cortex
- Aus 6 Schichten bestehend
- je nach Region ca. 2 bis 5 Millimeter dick
Wofür ist der Frontallappen zuständig?
Motorik,
Sprachproduktion,
Kontrolle über den Großteil der übrigen Gehirnaktivität,
Planung,
Entscheidung,
zielgerichtetes Handeln
Was ist weiße Substanz?
- enthält vor Allem stark myelinisierte Axone (Faserverbindungen)
- Projektionsfasern: auf- und absteigende Verbindungen zu subkortikalen Gebieten
- Kommissurfasern: verbinden die beiden neokortikalen Hemisphären
- Assoziationsfasern: größter Teil der weißen Substanz, verbinden die verschiedenen Cotexareale miteinander
Was ist Neuropsychologie?
- Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Hirnstrukturen und Verhalten am Menschen
- Primärer Zugang: Verhaltensbeobachtungen an Personen mit Hirnschäden (z.B. durch neurochirurgische Eingriffe, Unfälle, Krankheiten)
-> Fokus ist klinisch:- Begutachtung der Beeinträchtigungen (neuropsychologische Diagnostik)
- Neuropsychologische Rehabilitation
Erkläre Neuropsychologische Defizite
Sind aufgrund der Plastizität des Gehirns oft nicht sehr spezifisch und können sich teilweise erholen, insbesondere, wenn die Gehirnschädigung früh im Leben erfolgt
Was sind die visuellen Areale des Okzipitallappens?
Primärer visueller Cortex V1 (BA 17):
- Striärer Cortex
- Input vom Corpus geniculatum laterale des Thalamus
- Retinotope Organisation
- Analyse von Farben, Helligkeit räumliche Frequenzen, Orientierung und Bewegung in unterschiedlichen Cortexschichten
Extrastriärer Cortex (BA18 & BA19):
- Input aus V1
- Weiterverarbeitung visueller Information
Was sind die Auditorischen Areale des Temporallappens?
Primärer auditorischer Cortex (A1, Heschl’sche Querwindung, BA41 & 42):
- Input aus verschiedenen Hirnstammkernen über den nucleus geniculatus medialis des Thalamus
- tonotope Organisation
Auditorische Assoziationsareale (A2, BA22 & 42):
- Input aus A1
- Interpretierende und integrierende Verarbeitung der aus A1 kommenden Information
- Wernicke-Sprachzentrum (sensorische Aphasie)
Was sind Merkmale von Grid Cells?
- Die Größe der Grid-Repräsentation variiert diskontinuierlich entlang der dorso-ventralen Achse
- Die Grid Cells wurden in zahlreichen Spezies (z.B Fledermäusen und Affen) und kürzlich auch im Menschen nachgewiesen
Was sind die 7 Schritte der Neurotransmitteraktivität?
- Synthese: Neurotransmittermoleküle werden aus ihren Vorläufermolekülen unter dem Einfluss von Enzymen synthetisiert.
- Speicherung: Neurotransmittermoleküle werden in Vesikeln gespeichert
- Abbau im Neuron: Neurotransmittermoleküle, die aus ihren Vesikeln entweichen, werden durch Enzyme zerstört
- Exocytose: Aktionspotenziale veranlassen Vesikel, mit der präsynaptischen Membran zu verschmelzen und ihre Neurotransmittermoleküle in den synaptischen Spalt freizusetzen.
- Hemmung über Autorezeptoren: Freigesetzte Neurotransmittermoleküle binden an Autorezeptoren und hemmen eine weitere Neurotransmitterfreisetzung
- Postsynaptische Aktivierung: Freigesetzte Neurotransmittermoleküle binden an postsynaptische Rezeptoren
- Deaktivierung des Transmitters: Freigesetzte Neurotransmittermoleküle werden entweder durch die Wiederaufnahme oder den enzymatischen Abbau deaktiviert
Welche zwei Rezeptortypen hat Acetylcholin?
1. Nikotonerg (Nikotin als Agonist):
- Ionotroper Rezeptor
- Vermittelt u. a. Kontraktionen des Muskelgewebes
2. Muskarinerg (Muskarin als Agonist):
- Metabotroper Rezeptor
- Befindet sich u. a. im vegetativen Nervensystem, der Großhirnrinde, dem Striatum und im Hippocampus
- Wirkung je nach Rezeptor erregend oder hemmend
Welche Aminosäuren gibt es?
Glutamat:
- wichtigster erregender Transmitter
- beteiligt sich an allen sensorischen Systemen mit Ausnahme der Schmerzwahrnehmung
- Bindet u. a. an NMDA-Rezeptoren
- Relevant für synaptische Plastzität (Langzeitpotenzierung z.B. im Hippocampus)
y-Aminobuttersäure (GABA):
- wichtigster hemmender Transmitter
- kann an manchen Synapsen auch erregend wirken
- wird synthetisiert aus Glutamat
- Pharmakologisches Target von Beruhigungsmitteln
Was ist Botulinumtoxin?
- Verhindert die Ausschüttung von Acetylcholin aus den Vesikeln
- Stärkstes bekanntes Gift überhaupt
Was sind unkonventionelle Neurotransmitter?
Lösliche Gase (z.B. Stickstoffmonoxid, Kohlenmonoxid):
- Produktion im Cytoplasma
- Diffusion durch die Zellmembranen (Substanzen sind Fettlöslich)
- Stimulation der Produktion sekundärer Botenstoffe
- Beteiligung an der retrograden Transmission (postsynaptische -> präsynaptische Zelle)
Endocannabinoide:
- Neurotransmitter mit Ähnlichkeit zum Delta-9-Tetrahydrocannabinol (THC)
- Werden erst unmittelbar vor der Freisetzung produziert und vorwiegend von Dendriten und Zellkörpern freigesetzt
- Vorwiegende Wirkung auf präsynaptische Neurone
Was sind Neuropeptide?
- Bildung im Cytoplasma des Zellkörpers an den Ribosomen
- Keine direkte Wirkung auf Ionenkanäle der postsynaptischen Zelle sondern indirekte Wirkung auf Zellfunktionen und Zellstruktur
- Verteilung als Hormone über die Blutbahn
- Bisher wurden mehr als 200 Neuropeptide mit sehr unterschiedlichen Funktionen identifiziert
Woraus besteht das Autonome Nervensystem?
Sympathikus:
- thorako-lumbales System
- Postganglionäre Neorone in Paravertebralganglien (Grenzstrang)
Parasympathikus:
- kranio-sakrales System
- Postganglionäre Neurone in/bei den Zielorganen
Was sind die Vor- und Nachteile der Peripherphysiologischen Maße?
Vorteile:
- Vergleichsweise einfache Messung und Analyse
- Zusatznutzen zu Verhaltensmaßen
- Gruppenerhebungen möglich
- Mobile Messungen (ambulantes Monitoring) möglich
Nachteile:
- Teilweise Anfällig für Habituation (z.B. Hautleitfähigkeitsreaktionen)
- Relativ niedrige zeitliche auslösung
- Teilweise Konfundierung mit motorischen Reaktionen
- Relativ hohe interindividuelle Variabilität
Was sind Ekkrine schweißdrüsen?
- Höchste Dichte an Handflächen und Fußsohlen
- Innervation rein systematisch
- Schweiß aufgrund des hohen NaCl Gehaltes gut leitfähig
Wie führt man Messungen für EDA durch?
- Basierend auf dem Ohm’schen Gesetz: R = U/I
- Bei Konstanthaltung der Stromstärke (I): R ~ U -> Messung des Hautwiderstandes
- Kehrwertbildung Ohm’sches Gesetz: 1/R = I/U C = I/U
- C / G / kappa: Elektrischer Leitwert / Konduktanz
- Bei Konstanthaltung der Spannung (U): C ~ I -> Messung der Hautleitfähigkeit (Standard: U = 0.5V)
Welche Messgrößen gibt es beim EDA?
Tonische Maße:
- Hautleitfähigkeitslevel
- Anzahl spontaner Fluktuationen (Nonspecific responses, NSR)
Phasische Maße:
- Hautleitfähigkeitsreaktionen auf konkrete Ereignisse
- Skin conductance response (SCR)
Wichtige Kenngrößen:
- L = Latenz (i.d.R. 1-3 s)
- A = Anstiegszeit
- G = Gipfelzeit
- E = Erholungszeit
- H = Amplitudenhöhe
Erkläre Kardiovaskuläre Aktivität
- Sympathikus und Parasympathikus innervieren das Herz und modulieren Autorhythmie
- Die Wirkung erfolgt auf mehreren Ebenen:
+ Chronotrop: Einfluss auf die Herzschlagfrequenz
+ Inotrop: Einfluss auf die Kontraktionsfähigkeit
+ Dromotrop: Einfluss auf die Erregungsleitung - Sympathikus innerviert die peripheren Blutgefäße und bewirkt Vasokonstriktion
Wie misst man ein EKG?
Einthoven Dreieck (Elektroden an Handgelenken und Fußgelenken)
Was sind die Signalkomponenten eines EKGs?
- P-Welle: Vorhoferregung (Reizbildung im Sinusknoten)
- QRS-Komplex: Kammererregung
- T-Welle: Erregungsrückbildung der Kammern
Was sind die Messgrößen der Herzschlagfrequenz beim EKG?
Tonische Maße:
- Anzahl der Herzschläge (üblicherweise identifiziert über R-Zacken) in definiertem Zeitintervall (lang)
- Ausprägung bestimmter Frequenzbänder in der Herztätigkeit (Herzratenvariabilität)
Herzratenvariabilität:
- Beruht auf respiratorischer Sinusarhythmie (HF) und Oszillationen des Baroreflexes (LF)
Phasische Maße:
- Kurzfristige Verlangsamerung (Dezeleration) oder Beschleunigung (Akzeleration) des Herzschlages
- Bestimmung über gewichtete Mittelwerte der HErzschlagfrequenz pro Zeitintervall
-> Echtzeitskalierung (vgl. Velden & Wölk, 1987, Journal of Psychology)
Was sind die Besonderheiten bei Muskulärer Aktivität?
Startle-Reflex (Schreckreflex):
-Messung über EMG des Orbicularis Oculi
- Auslösung: Akustisch (laute Geräusche), Visuell (heller Blitz), Kutan (Elektroreiz), Luftstoß
- Bidirektionale Modulation des Schreckreflexes -> Valenzindikator
Nenne Maße des ZNS
Elektrophysiologische Methoden:
- EEG (Elektroenzephalographie)
- MEG (Magnetenzephalographie)
Bildgebende Verfahren:
- Strukturelle und funktionelle Manget-Resonanz-Tomographie
- Positronen-Emissions-Tomographie
- Optische Bildgebung (Nah-Infrarot-Spektroskopie)
Stimulationstechniken:
- Transkranielle Magnetstimulation
- Transkranielle Gleichstrom-/ Wechselstromstimulation
Vergleiche Elektrophysiologische Methoden und Bildgebung
Elektrophysiologische Methoden:
- hohe Zeitauflösung (ms)
- keine direkte Aussage über strukturell-anatomische Korrelate möglich
Bildgebung:
- genaue Lokalisation
- indirektes Maß neuronaler aktivierung
- schlechte Zeitauflösung (1-3 Sek)
Welche Typen der EEG-Aktivität gibt es?
Spontan-Aktivität:
- ununterbrochen registrierbare Spannungsschwankungen
- Frequenzen zwischen 0,5 und 50 Hz
- Amplituden zwischen 1 und 200 µVolt
- Frequenzbänder (= bevorugte Frequenzbereiche)
- Bsp: Ruhe-EEG
Evozierte Aktivität:
- Sensorische, motorische, endogene ereigniskorrelierte Potentialverschiebungen
- Immer überlagert von Spontanaktivität!
Wie wertet man ein EEG aus?
- Zeitdomäne: Signal wird hinsichtlich der verschiedenen Frequenzkomponenten charakterisiert -> Spontan-EEG
- Frequenzdomäne: Signal als Spannungsmessung über konsekutive Zeitpunkte -> Ereigniskorrelierte Potentiale
Was sind Frequenzbänder bei einem Spontan-EEG?
Inverse Beziehung zwischen Frequenz und Amplitude.
Grenzen der Frequenzbänder oft uneinheitlich!
Beschreibe die Nutzung und Interpretation des Spontan-EEGs
Psychologie und Neurowissenschaften:
- Aufschluss über zerebrale Aktivierungsprozesse
- Aufmerksamkeitsprozesse
- Bewusstseinszustände und deren Veränderungen
- Bestimmung von Schlafstadien
Neurologie:
- Funktionsveränderungen im Zusammenhang mit Kopfverletzungen, Vergiftungen, Durchblutungsstörungen, Demenzen
- Epilepsie: Grand-Mal (weite Teile des Gehirns betroffen, Bewusstseinsverlust, Muskelkontraktionen), Petit-Mal (Spike-Wave-Komplexe im EEG, kurze Bewusstseinsverluste, kein muskulärer Anfall)
Was ist Ereigniskorreliertes Potenzial (EKP)?
- durch äußere und innere Ereignisse hervorgerufene Potenzialverläufe (= ereigniskorreliertes Potenzial, EKP)
- EKP = eigenständige, ereignisbezogene hirnelektrische Erscheinung, die zusätzlich zur Spontanaktivität auftritt
- Arten ereigniskorrelierter Potenziale: Sensorische EKP (folgen unmittelbar auf Sinnesreiz), Motorische EKP ( gehen motorischer Aktivität direkt voraus), Endogene EKP (entstehen, wenn ein Ereignis für ein Individuum bedeutungsvoll ist), Langsame Potenzialverschiebungen (Vorbereitung einer motorischen Reaktion oder Erwartung eines externen Reizes)
Wie erfasst man ein EKP?
- EKPs werden aus den selben “Rohdaten” wie das EEG gewonnen (d.h., elektrische Aktivität über Zeit und Raum)
- Mittelungsverfahren zum “Bereinigen” um Spontanaktivität
- Verglichen mit Spontan-EEG sind EKPs meistens niedrig-amplitudig (5-20x geringer)
Was sind Komponenten von EKP?
Kennwerte:
- Amplituden in µVolt inklusive Polarität (negativ oder positiv)
+ Abweichung von der Grundlinie (baseline-to-peak)
+ Differenz zwischen lokalen Extrema (peak-to-peak)
- Latenz: Abstand des Gipfels/ Tals vom Reizeinsatzpunkt aus
+ Benennung der Komponenten nach Latenzen in ms (z.B. P300) oder nach Reihenfolge (z.B. N2 = zweiter negativer Peak)
- Elektrodenlokalisation (z.B. frontal oder parietal)
Wie funktioniert die Genese des EEG-Signals?
- Kortikale Pyramidenzellen liegen in großer Zahl senkrecht zur Kortexoberfläche
- Thalamokortikale oder intrakortikale Afferenzen laufen in höhreren Kortexschichten (I und II) ein
- Durch Auslösung eines EPSPs kommt es zu einer lokalen Depolarisation, die einen Dipol innerhalb der Zelle und einen entgegengesetzten Stromfluss außerhalb der Zelle induziert
- Messbar erst wenn viele Zellen gleichzeitig aktiv sind
Zusammenfassung: Beim evozierten EEG wird vor allem…
- summarische elektrische Aktivität
- der apikalen Dendriten
- von an der Kortexoberfläche liegenden
- Pyramidenzellen
aufgezeichnet.
- Es handelt sich dabei maßgeblich um exzitatorische postsynaptische Potenziale (EPSP)
- Inhibitorische Prozesse (IPSP) sind weniger vertreten
- Aktionspotenziale gar nicht
Was misst Magnet-Enzephalographie (MEG) und Vorteil zum EEG?
- Höhere räumliche Auflösung, da anders als beim EEG weniger Verzerrung und Dämpfung des Signals durch Volumenleitung des Schädels ist
- MEG misst vor allem Aktivität der Sulci, EEG der Gyri
Wie funktioniert Computertomographie?
- Beruht auf dem selben Prinzip wie die Röntgentechnik
- Prinzip: Abschwächung von Röntgenstrahlung in Abhängigkeit von Gewebedichte
- CT-Bild: eine aus vielen einzelnen Röntgenaufnahmen mathematisch ermittelte, bildlich dargestellte Dichteverteilung des Körpergewebes
- Auflösung besser als beim klassischen Röntgen
- Anfertigung von Schnittbildern möglich
- 3D-Bildgebung
- Der Fächer aus Röntgenstrahlen wird zunächst suksessive aus verschiedenen Richtungen durch eine einzelne Schicht des Körpers geschickt.
- Nachdem ein voller Kreis überstrichen wurde, konstruiert der Computer aus den Einzelaufzeichnungen ein neues Bild.
- Um das nächste Schnittbild anzufertigen, wandert der Tisch mit dem Patienten oder das System Röntgenröhre-Sensoren um einen kleinen Schritt (ca. 1-10mm) in Längsrichtung. Darauf wird die nächste Schicht durchleuchtet
Was sind die Vor- und Nachteile der Computertomographie?
Vorteile:
- Einfache, robuste Technik
- Kostengünstig
- Untersuchungen sogar während Eingriffen (Operationen) möglich
Nachteile:
- Strahlenbelastung
- Je nach Untersuchung Gabe von Kontrastmitteln nötig
Wa sind die physikalischen Grundlagen vom PET?
- Da die Gammaphotonen den Kollisionsort in exakt entgegengesetzter Richtung verlassen, kann eine Koinzidenzschaltung zur Ortung verwendet werden
- Die Koinzidenzschaltung registriert immer dann ein Signal, wenn zwei gegenüberliegende Detektoren gleichzeitig durch ein Photon aktiviert werden
Was sind Radiopharmaka/ Tracer bei PET?
- Radiopharmaka sind mit einem Radionuklid markierte Substanzen, die im Organismus am gewöhnlichen Stoffwechsel teilnehmen
- Die zu Messung nötigen Radionuklide müssen in einem Zyklotron kurz vor der Messung hergestellt werden
- Standardsubstanzen (z.B. Fluoroesoxyglucose) erlauben die Messung des Glucose-MEtabolismus (FDG-PET)
- Spezifische Radionuklide erlauben tiefere Einblicke in die funktionelle Neuroanatomie in dem sie selektiv an bestimmte Rezeptoren oder Enzyme binden: Dopamin D2/D3 Rezeptoren, Serotonintransporter, Amyloidplaques
Was sind Vor- und Nachteile der Positronen-Emissions-Tomographie (PET)?
Vorteile:
- erlaubt die Erfassung aktivitätsinduzierender Veränderungen des regionalen Blutflusses
- Charakterisierung endogener Neurotransmission
Nachteile:
- Messung ist technisch anspruchsvoll, aufwendig (insbesondere die Bereitstellung der Radionukleotide) und teuer
- Der Proband/ Patient wird ionisierender Strahlung ausgesetzt weshalb Wiederholungsmessungen problematisch sind
- Die zeitliche Auflösung ist relativ niedrig (mehrere Minuten)
- Anatomische Referenzaufnahmen (MRT oder CT) werden benötigt
Was ist Magnetresonanztomographie (MRT)?
- Entwickelt in den 1970er JAhren
- Beruht auf dem Prinzip der Kernspinresonanz (NMR)
- Keine ionisierende Strahlung
- Unterschiedliche Messtechniken: Strukturelle (Abbildung v Fett, Knochen, Ventrikeln, grauer und weißer Substanz), Funktionelle (neuronal induzierte Durchblutungsveränderungen)
Was sind die Vor- und Nachteile der Magnetresonanztomographie (MRT)
Vorteile:
- Nicht-invasive, indirekte Darstellung von neuronaler Aktivität im gesamten Gehirn (auch in subkortikalen Strukturen)
- Hohe räumliche Auflösung (typische Voxelgröße 2-3mm aber auch höhere Auflösungen möglich)
- Relativ gute zeitliche Auflösung (im Sekundenbereich)
- keine Strahlenbelastung -> Longitudinale Untersuchungen sind möglich
Nachteile:
- Messungen sind anfällig für artefakte
- Relativ hoher methodischer Aufwand
- Viele Freiheitsgrade bei Vorverarbeitung und statistischer Analyse
- Kontraindikationen: Metall im Körper
Was ist Nahinfrarotspektroskopie (NIRS)?
- Prinzip: Veränderung der optischen Eigenschaften von Gewebe je nach Hämoglobin-Sättigung des Bluts
- Messung der Lichtabsorption mittels Detektoren erlaubt Trennung von stark und schwach durchbluteten Arealen
Was sind die Vor- und NAchteile der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS)?
Vorteile:
- Niedrigere technische Voraussetzungen im Vergleich zu anderen Bildgebungsverfahren
- Mobile Messungen möglich
- Hohe zeitliche Abtastung der hämodynamischen Reaktionen (> 10Hz)
Nachteile:
- Messungen sind anfällig für Artefakte
- Auf kortikale Regionen begrenzt
- Begrenzte anatomische Auflösung
Was sind Kriterien für Kausalschlüsse?
- Stimulationseffekt
- Spezifität
- Experimentelle Kontrolle
- Effekt der Stimulationsstärke
- Kohärenz über Methoden
- Umkehrbarkeit
Was kann man zu den Intensitäten von Neuromodulation sagen?
Das Energielevel innerhalb einer Methode bestimmt die Wirkung:
- Keine Wirkung
- Modulation
- Stimulation/ Inhibition
- Läsion
Was sind die Vor- und NAchteile von Transkranielle Magnetstimulation (TMS)?
Vorteile:
- TMS erlaubt eine räumlich sehr genaue Stimulation von Hirngewebe
- Mit rTMS lassen sich länger anhaltende Effekte erzielen
Nachteile:
- Die Stimulation ist begrenzt auf die Cortex-Oberfläche. Tieferliegende Regionen können nicht oder nur indirekt stimuliert werden.
- Eine Stimulation in der Nähe des Gesichts (präfrontle Regionen) oder des Nackens (visueller Cortex) ist kompliziert weil auch Muskulatur stimuliert werden kann
- TMS kann u. U. epileptische Anfälle auslösen
Wie funktioniert Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS)?
Elektrostimulation des Gehirns über auf der Kopfhaut angebrachte Elektroden. Die applizierten, geringe Ströme werden durch Schädel, Hirnhäute etc. gedämpft, die intrakraniell erzielte Stromdichte kann jedoch ca. 50% der Ausgangsstimulation betragen.
- An der Schädeloberfläche wird eine Anode und eine Kathode angebracht
- Anode: Elektrode mit positiver Ladung
- Kathode: Elektrode mit negativer Ladung
Was sind die Vor- und Nachteile von transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS)?
Vorteile:
- tDCS hat weniger Nebenwirkungen als TMS
- Die Stimulation kann doppel-blind erfolgen
Nachteile:
- Die Stimulation ist begrenzt auf die Cortex-Oberfläche. Tieferliegende Regionen können nicht oder nur indirekt stimuliert werden
- Die Effekte sind räumlich eher unspezifisch da der stromfluss große Teile der Cortexoberfläche erreicht
- Die Interpretation von Effekt ist schwierig weil immer 2 Elektroden benötigt werden und entsprechend gegenteilige Effekte an zwei unterschiedlichen Orten induziert werden
Was ist Transkranielle Wechselstromstimulation (tACS)?
Elektrostimulation des Gehirns über auf der Kopfhaut angebrachte Elektroden. Es wird ein Wechselstrom durch alternierende Polaritäten der Elektroden erzeugt.
Das Setup mit Anode und Katode ist identisch wie bei der transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS). Nur das applizierte Signal ändert sich.
Was sind die Vor- und Nachteile von Transkranielle Wechselstromstimulation (tACS)?
Vorteile:
- tACS hat weniger Nebenwirkungen als TMS
- Die stimulation kann doppel-blind erfolgen
- Die spezifische Rolle neuronaler Oszillationen kann untersucht werden
Nachteile:
- Die Stimulation ist begrenzt auf die Cortex-Oberfläche. Tieferliegende Regionen können nicht oder nur indirekt stimuliert werden
- Die Effekte sind räumlich eher unspezifisch da der stromfluss große Teile der Cortexoberfläche erreicht
- Es gibt Hinweise auf die erleichterte Auslösung epileptischer Anfälle durch tACS
Was ist transkranielle Ultraschallstimulation?
- Fokussierter Ultraschall mit vergleichsweise niedriger Frequenz kann eingesetzt werden, um neuronale Aktivität zu modulieren. Sowohl erregende als auch hemmende Effekte wurden berichtet
- Ultraschall kann auch tiefe Hirnregionen erreichen und prinzipiell eine sehr fokale Modulation der neuronalen Aktivität ermöglichen
Was sind die Vor- und Nachteile von Transkranielle Ultraschallstimulation?
Vorteile:
- Die Stimulation kann zeitlich und räumlich sehr präzise erfolgen
- Grundsätzlich können auch subkortikale Regionen erreicht werden
- Die Geräte (Ultraschall) sind prinzipiell leicht verfügbar und günstig
Nachteile:
- Die physiologischen Effekte sind weitgehend unbekannt
- Risiken und Nebenwirkungen müssen noch genauer untersucht werden
- Die Stimulationsintensität muss begrenzt werden, um einer substanziellen Erwärmung des Gewebes vorzubeugen
Was ist transkutane Vagusnervstimulation (tVNS)?
- Das Verfahren ist aus invasiven Anwendungen hervorgegangen
- Eine nicht-invasive Stimulation ist über elektrische Reizung des Nervus vagus, der in einem bestimmten Bereich der Ohrmuschel (ABVN) verläuft, möglich
Wie funktioniert das Sensomotorische System?
- visuelle Information nötig um Ziel zu finden
- Frontal-lobe motor areas planen die Distanz und befehlen die Bewegung
- Spinal cord leitet die Information zur Hand
- Motor Neurons leiten die Nachricht zu den Muskeln der Hand und Arm
- Sensory receptors in den Fingern senden Nachricht zum Sensory Cortex dass die Tasse in die Hand genommen wurde
- Spinal Cord leitet sensory Information zum Gehirn
- Die Basal-Ganglien beurteilen wie viel Kraft nötig ist um die Tasse zu halten und das cerebellum korrigiert bewegungsfehler
- Sensory Cortex erhält die Nachricht, dass die Tasse in die Hand genommen wurde
Welche Schädigungen der absteigenden Bahn gibt es?
Experimente von LAwrence & Kruypers:
- Durchtrennung der lateralen Bahnen (corticospinalis + rubrospinalis): Keine willkürlichen Teilbewegungen der Arme und Hände mehr möglich
- Durchtrennung des Corticospinaltrakts: Keine willkürlichen Teilbewegungen der Arme und Hände mehr möglich, aber Remission nach einigen Monaten; Funktionsausgleich durch T. rubrospinalis; persistent: Unfähigkeit Finger einzeln zu bewegen
- Durchtrennung der Pyramidenbahnen + Durchtrennung der ventromedialen Bahnen: starke Verschlechterung der Körperhaltung, nach langer Erholungsphase; Aufstehen möglich, aber nur wenige Schritte gehen bevor sie umfielen
Was ist Nozizeption?
- Aktivität der peripheren/ zentralnervösen Nervenzellen des schmerzleitenden Systems
- Kann zu Schmerz führen (Wahrnehmung noxischer Reize)
- Nozizeption ist nicht gleich Schmerz
- noxischer Reiz: Ein tatsächlich oder potenziell gewebeschädigender Reiz
Was ist die Definition von Schmerz?
“Schmerz ist eine unangenehme sensorische und emotionale Erfahrung, die mit tatsächlichem oder drohendem Gewebeschaden verbunden ist, oder dieser ähnelt.”
Woraus besteht das Biosoziale Modell?
- biologisch: Medikamenteneffekte, Alter, Nozizeption, Gene, Schwere der Krankheit
- psychologisch: Stress, Erwartungen, Katastophisieren, Kognitionen, Stimmung/ Affekt, Einstellungen
- sozial: soziale Unterstützung, ökonomische Faktoren, tägliche Aktivitäten, kulturelle Einflüsse, Arbeitssituation
Was sind Nozizeptoren?
Freie Nervenbedingungen von Aδ- (A-Delta) und C-Fasern
v.a. in Haut, Muskeln, Gelenk und inneren Organen
Unterschiedliche Subtypen je nach Reizmodalität: Mechanosensible, Thermosensible, Chemosensible
Welche Mechanorezeptoren gibt es in der Haut? (Somatosensorische Hautrezeptoren)
Vater-Pacini-Körperchen (große rezeptive Felder, Flächen auf der Hand links und Mittelfinger)
Ruffini-Körperchen (große rezeptive Felder, Rechts fast am Dauen und Zeigefinger)
Merkelzell-Rezeptoren (kleine rezeptive Felder, Punkte an Finger)
Meissner-Körperchen (Nur in unbehaarter Haut, kleine rezeptive Felder, Fingerspitzen)
Haarfolikel-Rezeptor (nur in behaarter Haut)
Was ist die Zweipunktdiskrimination?
Wie weit müssen 2 Punkte auseinander liegen dass man sie als 2 Punkte sieht.
Rücken: hohe Zweipunkt-Schwelle, 5-7cm
Handinnenfläche: niedrige Zweipunkt-Schwelle, 3-5mm
Bsp. Braille-Schrift: Punkt-Abstände 2,5mm; Punkt-Stärke 1,5mm; Höhe 1mm
Was machen primär afferente Nervenfasern?
- Leiten von ihren sensorischen Endigungen aufgenommene Information zum Rückenmark oder Hirnstamm weiter
- Treten durch die Hinterwurzeln in das Rückenmark ein
- Mechanorezeptoren und Propriorezeptoren des Skelettmuskels haben eine schnellere Weiterleitung als Schmerz- und Temperaturweiterleitung
Was macht die Hinterstrangbahn?
Berührungsinformationen und propriozeptive Informationen aus dem Körper (ohne Gesicht) zum Kortex
- Ins Hinterhorn in die Medulla oblongata zur Pons dann zum Kortex
Was macht die trigeminale Bahn?
leitet taktile Informationen der Mechanorezeptoren aus dem Gesicht zum Kortex
Ein Nerv auf jeder Körperseite
Teilt sich in 3 Nervenstränge auf: innervieren Gesicht, Mund- und Zungenbereich
- durch nervus trigeminus in Pons dann zum Kortex
Was sind Kaltsensoren?
überwiegend freie, unmyelinisierte Nervenendigungen (C-Fasern), z.T. dünne myelinisierte Nervenendigungen (A-Delta)
Spontan aktiv , reagieren auf Veränderung; schnell adaptierend
Was sind Warmsensoren?
Überwiegend freie Nervenendigungen von C- Fasern; schnell adaptierend
Wie ist die Dichte der Thermosensoren?
- Warmsensorendichte besonders hoch an Fingerspitzen und im Gesicht
- fast überall 3-10 mal mehr Kälterezeptoren als Warmsensoren
- ~ 15-25 Kaltpunkte pro cm^2 im Bereich der Lippen
- 3-5 pro cm^2 im Bereich der Hand
- Rumpfbereich ~ 1 pro cm^2
Über was läuft die Zentralnervöse Weiterleitung von Temperatur?
Vorderseitenstrangbahn: Temperatur- und Schmerzempfinden zum Kortex
Somatosensorischer Kortex
Thalamus u.a. Ncl ventralis posterior
Verschaltung im Hinterhorn auf nächstes Neuron, Kreuzung auf Gegenseite
Welche 3 Systeme gibt’s in der Somatosensorik?
Körperoberfläche
Propriozeption
Viezerozeption
Worüber werden Somatosensorische Reize weitergeleitetet?
Hinterstrangbahn
Trigeminale Bahn
Vorderseitenstrangbahn
Wie findet sensorische Integration und Interpretation statt?
Zentralnervös
Was passiert bei Multiple Sklerose?
Antikörper greifen körpereigene Strukturen an. Möglichkeit der Zellen schnell zu kommunizieren wird zerstört
Wie sieht man MS im MRT?
Man sieht es im Gehirn. Weiße Substanz wird angegriffen und verdrängt
Komplette Zerstörung von Nervenfasern -> Degeneration von Neuronen -> Reduktion Gehirnvolumen
Was sind auslösende Faktoren von MS?
Umwelt: Breitengrad, Sonnenlicht/ Vitamin D, Rauchen, Übergewicht, Ernährung, Lebensstil, Mikrobiom
Genetik: weibliches Geschlecht, Ethnie, Familienangehörige, Prädisponierte Gene
Immunologie: B-zellen, T-zellen
Infektiologische Faktoren: Epsein-Barr Virus
