Zentrales Nervensystem
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Zentrales Nervensystem • Funktionelle Neuroanatomie (Struktur und Aufbau des Nervensystems) • Neurophysiologie (Ruhe- und Aktionspotenial, synaptische Übertragung) • Fakten und Zahlen (funktionelle Auswirkungen) Anatomie des Nervensystems • Zentrales NS – Gehirn – Rückenmark • Peripheres NS – Hirnnerven – Somatisch – Vegetativ • Sympathisch • Parasympathisch Vegetatives Nervensystem Parasympathicus: Aufbau von Energiereserven Sympathicus: Bewältigung von bedrohlichen Situationen Die Hirnnerven Struktur des Gehirns Ansichten des Gehirns Seitlich Von der Mitte Von unten Rautenhirn Myelencephalon: Verlängertes Rückenmark, Faserzüge vom Gehirn zum Körper Metencephalon: Hinterhirn, besteht aus Pons (Brücke) und Cerebellum (Kleinhirn) Kerne der Formatio Reticularis in beiden Strukturen Mesencepahlon (Mittelhirn) Das Mittelhirn besteht aus Tectum und Tegmentum. Das Tectum bildet zwei paarige Hügel, die collicoli superior (Sehen) und die colliculi inferior (Hören). Das Tegmentum beinhaltet u.a. das periaquäductale Grau (Schmerz) und die substantia nigra (Motorik, Parkinson) Diencephalon (Zwischenhirn) Das Zwischenhirn umfasst Thalamus und Hypothalamus. Der Thalamus ist die wichtigste Zwischenstation der sensorischen Eingangssignale, z.B der seitliche Kniehöcker (CGL). Der Hypothalamus reguliert das Hormonsystem über die Hypophyse. Telencephalon Das Endhirn bildet den größten Abschnitt des menschlichen Gehirns und ist für die komplexesten Hirnfunktionen zuständig. Es besteht aus dem cerebralen Cortex (Hirnrinde), dem limbischen System (Emotion) und den Basalganglien (Motorik). Schichten des Neokortex Limbisches System Das limbische System ist um den Thalamus gruppiert. Wichtig für Steuerung von Emotion und Motivation (Flucht, Fressen, Kampf, etc). Basalganglien Wichtig für Ausführung von Willkürbewegungen (Parkinson) Pause 5 + 2 = gelb Rot kongruent Stroop-Test: Rot baseline Rot inkongruent Dixon, Smilek, Cudahy & Merikle (2000) Five plus two equals yellow, Nature, 406, 365. Aus der Welt der Wissenschaft • Amerikanische Wahlzettel (Nature, 2000) • Visuelle Erfahrung verändert die Orientierungswahrnehmung (Nature Neuroscience, 2000) • Körpergrösse hängt vom Geburtsmonat ab (Nature, 1998) Informationsübertragung innerhalb von Neuronen • Neurone leiten Signale innerhalb des Nervensystems weiter • Das Ruhepotential bildet die Basis für die Informationsübertragung • Im Dendriten wird die Information analog auf passive elektrische Weise weitergeleitet • Im Axon wird die Information digital durch Aktionspotentiale weitergeleitet 4 grundsätzliche Fragen • Wie erzeugen Neuronen die Signale, die eine Kommunikation zwischen verschiedenen Teilen des Neurons ermöglichen? • Wie sind Neuronen miteinander verbunden, um den Informationsfluss zwischen Zellen zu gewährleisten? • Wie entstehen aus verschiedenen Verknüpfungsmustern verschiedene Verhaltensweisen? • Wie wird Verhalten aufgrund von Erfahrung modifiziert? Aufbau von Nervenzellen • Neurone bestehen aus Zellkörper, Dendriten, Axon und präsynaptischen Endigungen • Jeder Bereich hat eine ganz bestimmte Aufgabe bei der Signalübetragung • Der Zellkörper ist das Stoffwechselzentrum der Zelle • Dendriten und Axon sind Fortsätze, die im Zellkörper entspringen • Synapsen sind die Kontaktpunkte zu anderen Neuronen Neuronale Strukturen Golgi und Ramon y Cajal Anfärbung von Neuronen Gliazellen Funktionen der Gliazellen • • • • Dienen als Stützelemente Bilden Myelin zur elektrischen Isolation Mikroglia wirkt als „Müllabfuhr“ Puffern und halten die Konzentration von Kaliumionen im Zellzwischenraum konstant • Lenken die Wanderung von Neuronen während der Entwicklung • Sind an der Bildung der Blut-Hirn-Schranke beteiligt • Spielen vielleicht bei der Ernährung der Nervenzellen eine Rolle Messung des Ruhepotentials Ruhepotential: Kräfte + Passive Vorgänge: •Diffusion •Elektrostatik •Permeabilität Kanäle und Rezeptoren Depolarisationsexperiment Das Aktionspotential Passive Propagierung Weiterleitung Synapsen Postsynaptische Potentiale Räumliche Summation Zeitliche Summation Wichtige Fakten 1. Funktionelle Spezialisierung zwischen verschiedenen Regionen (z.B. V1, S1), aber auch innerhalb von Regionen. 2. Es gibt ca. 1012 Neurone und 1015 Synapsen. Einzelne Neurone haben 1000 bis 10.000 Synapsen. Wichtige Fakten 3. Konnektivität: Trotz der hohen Anzahl von Synapsen sind Neurone im Schnitt nur mit ca. 3% der sie umgebenden Neurone (1mm3) verbunden. 4. Die Eingangssignale der Neurone sind analog. Das Ausgabesignal (Aktionspotential) ist aber diskret. Wichtige Fakten 5. Zeitliche Synchronisation ist wichtig! 6. Ein Aktionspotential dauert ca. 1 msec. Synaptische Übertragung dauert ca. 5 msec. 7. Einzelne Synapsen tragen ca. 1% bis 5% zur Schwelle eines postsynaptischen Neurons bei. Zusammenfassung • Aufbau des zentralen Nervensystems • Das Ruhepotential ist Grundlage für die Informationsübertragung im Nervensystem • Am Dendriten werden elektrische Signale passiv weitergeleitet und am Axonhügel integriert. Dort wird ggf. ein Aktionspotential ausgelöst und über das Axon propagiert. • An der Synapse wird die Information chemisch zum nächsten Neuron weitergegeben. • Das war’s für heute! Extra Dias: Unterschiede Axon Dendrit Kniesehnenreflex: Beispiel für Signalübertragung Ionenverteilung Kalium-Gleichgewicht
