Inhaltsverzeichnis

XI
Inhaltsverzeichnis
1
Allgemeine und Zellphysiologie, ­
Zellerregung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1
1.1.1
1.1.2
1.2
1.2.1
1.2.2
1.3
1.3.1
Stoffmenge und Konzentration . . . . . . . . . . . Konzentrationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lösung von Gasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Osmose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transport von Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . Onkotischer Druck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stofftransport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stofftransport in Gasen .
und Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stofftransport durch Membranen . . . . . . . . . Intrazellulärer Transport . . . . . . . . . . . . . . . . Stofftransport über Zellverbände . . . . . . . . . Zellorganisation und Beweglichkeit . . . . . . . . Zellmembran und Zytosol . . . . . . . . . . . . . . Organellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrische Phänomene an Zellen . . . . . . . . . Grundphänomene und –funktionen . . . . . . . Funktion erregbarer Zellen . . . . . . . . . . . . . . Zellproliferation und Zelltod . . . . . . . . . . . . . Zellproliferation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zelltod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2
1.3.3
1.3.4
1.4
1.4.1
1.4.2
1.5
1.5.1
1.5.2
1.6
1.6.1
1.6.2
2
2
3
3
3
4
4
4
5
7
8
9
9
10
12
12
13
15
15
16
2
Blut und Immunsystem . . . . . . . . . . . . . . 18
2.1
2.1.1
2.1.2
2.2
2.2.1
2.2.2
2.3
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.4
2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.5
Blut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zelluläre Blutbestandteile . . . . . . . . . . . . . . Plasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Erythrozyten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eigenschaften und Funktion . . . . . . . . . . . . . Pathophysiologie der Erythrozyten . . . . . . . . Blutplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transportfunktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Niedermolekulare Bestandteile . . . . . . . . . . . Plasmaproteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hämostase und Fibrinolyse . . . . . . . . . . . . . Thrombozyten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hämostase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fibrinolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Abwehrsystem und zelluläre Identität .
(Immunologie) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leukozyten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Unspezifische Abwehr . . . . . . . . . . . . . . . . . Spezifische Abwehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1
2.5.2
2.5.3
18
18
18
19
19
21
23
23
23
23
27
27
28
30
32
32
34
35
2.5.4
2.5.5
Entzündungsreaktionen . . . . . . . . . . . . . . . 37
Blutgruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3
Herz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.1.4
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.2.4
3.3
3.3.1
3.3.2
3.4
3.4.1
3.4.2
3.4.3
Elektrophysiologie des Herzens . . . . . . . . . . . Spezielle Elektrophysiologie des Myokards . . . Erregungsbildungs und -leitungssystem . . . . . Elektromechanische Kopplung . . . . . . . . . . . Elektrokardiographie . . . . . . . . . . . . . . . . . Mechanik des Herzens . . . . . . . . . . . . . . . . Grundlagen der Muskelkontraktion . . . . . . . . Herzklappen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herzzyklus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Füllung des Herzens . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ernährung des Herzens . . . . . . . . . . . . . . . . Koronardurchblutung . . . . . . . . . . . . . . . . . Energieumsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Steuerung der Herztätigkeit . . . . . . . . . . . . . Frank-Starling-Mechanismus . . . . . . . . . . . . Herznerven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Funktionsabhängige Anpassung . . . . . . . . . . 4
Kreislauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.1
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.1.4
4.1.5
4.1.6
4.1.7
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
4.3
4.3.1
Allgemeine Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . Physikalische Gesetzmäßigkeiten . . . . . . . . . Funktionelle Gefäßabschnitte . . . . . . . . . . . . Druck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Strömung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Strömungswiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . Blutvolumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stoffaustausch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hochdrucksystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Blutdruckregulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . Störungen der Blutdruckregulation . . . . . . . . Kardiovaskulärer Schock . . . . . . . . . . . . . . . Blutdruckmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Niederdrucksystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bestandteile, Volumen und Druckwerte .
des Niederdrucksystems . . . . . . . . . . . . . . . Zentraler Venendruck . . . . . . . . . . . . . . . . . Organdurchblutung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grundmechanismen . . . . . . . . . . . . . . . . . Lunge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gehirn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.2
4.4
4.4.1
4.4.2
4.4.3
42
42
46
47
48
55
55
57
59
60
65
65
66
67
67
68
68
72
72
73
75
76
77
77
78
81
81
85
86
86
88
88
88
89
89
93
93
XII
Inhaltsverzeichnis
4.4.4
4.4.5
4.4.6
4.4.7
4.4.8
4.4.9
4.5
4.5.1
4.5.2
4.6
4.6.1
4.6.2
Niere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Haut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Skelettmuskel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Splanchnikusgebiet . . . . . . . . . . . . . . . . . . Durchblutungsmessung . . . . . . . . . . . . . . . Fetaler und plazentarer Kreislauf . . . . . . . . . . Blutströmung in Plazenta und fetalem Kreislauf Kreislaufumstellung nach der Geburt . . . . . . . Ischämie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ischämiefolgen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wiederbelebungszeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Atmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.1
5.1.1
5.1.2
5.2
5.2.1
5.2.2
5.3
5.3.1
5.3.2
5.4
5.4.1
Morphologische Grundlagen . . . . . . . . . . . . 100
Strukturen der Lunge . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Blutversorgung der Lunge . . . . . . . . . . . . . . 100
Nichtrespiratorische Lungenfunktion . . . . . . . 100
Aufgaben zuführender Atemwege . . . . . . . . . 100
Regulation der Atemwege . . . . . . . . . . . . . . 101
Physikalische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . 102
Eigenschaften von Gasen . . . . . . . . . . . . . . . 102
Gasdiffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Atemmechanik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Lungenvolumina und Statik .
des Atemapparates . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Dynamik des Atemapparates . . . . . . . . . . . . 106
Lungenperfusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Eigenschaften der Lungengefäße . . . . . . . . . 114
Beeinflussbarkeit der Lungenperfusion . . . . . . 114
Gasaustausch in der Lunge . . . . . . . . . . . . . . 115
O2-Aufnahme, CO2-Abgabe . . . . . . . . . . . . . 115
Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Verteilung von Ventilation und Perfusion . . . . 116
Atemgastransport im Blut . . . . . . . . . . . . . . 117
O2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
CO2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Wechselwirkung zwischen .
O2- und CO2-Bindung . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Atmungsregulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Atemzentren, Atemreize . . . . . . . . . . . . . . . 123
Formen normaler und veränderter Atmung . . . 125
Atmen unter ungewöhnlichen Bedingungen . . 127
Atmen in der Höhe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Tauchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Atemspende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Säure-Basen-Gleichgewicht und Pufferung . . . 129
5.4.2
5.5
5.5.1
5.5.2
5.6
5.6.1
5.6.2
5.6.3
5.6.4
5.7
5.7.1
5.7.2
5.7.3
5.8
5.8.1
5.8.2
5.9
5.9.1
5.9.2
5.9.3
5.10
93
94
94
94
94
95
96
96
97
97
97
98
5.10.1
5.10.2
5.10.3
5.10.4
Pufferung und H+-Ionen . . . . . . . . . . . . . . . 129
Pufferung und CO2-Austausch . . . . . . . . . . . 131
Säure-Basen-Haushalt . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Störungen des Säure-Basenaushaltes . . . . . . . 134
6
Arbeits- und Leistungsphysiologie . . . . . . . 139
6.1
6.1.1
6.1.2
6.2
6.2.1
6.2.2
6.2.3
6.2.4
6.2.5
6.3
6.3.1
6.3.2
6.3.3
Allgemeine Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . 140
Muskelarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Kurzzeitbelastung und Ausdauerleistung . . . . 141
Organbeteiligung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Blut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Lunge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Kreislaufsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Skelettmuskel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
ZNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Erfassung von Leistung und Leistungsbeurteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Spiroergometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Ermüdung und Erholung . . . . . . . . . . . . . . . 147
7
Ernährung, Verdauungstrakt, Leber . . . . . . 149
7.1
7.1.1
7.1.2
7.1.3
7.2
7.2.1
7.2.2
7.2.3
7.2.4
7.2.5
7.3
7.3.1
7.3.2
7.3.3
7.3.4
7.3.5
7.3.6
7.4
7.4.1
7.4.2
7.4.3
7.5
7.5.1
7.5.2
7.5.3
7.5.4
Ernährung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Nahrungsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Inadäquate Ernährung . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Regulation der Nahrungsaufnahme . . . . . . . . 155
Motorik des Magen-Darm-Traktes . . . . . . . . . 158
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Kauen und Schlucken . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Magen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Erbrechen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Dünn- und Dickdarm, Defäkation . . . . . . . . . 161
Sekretion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Mund, Rachen, Ösophagus . . . . . . . . . . . . . . 164
Magen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Pankreas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Leber und Galle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
Dünn- und Dickdarmsekrete, Stuhl, Darmflora . . 170
Aufschluss der Nahrung . . . . . . . . . . . . . . . 173
Kohlenhydrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Proteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Lipide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Eigenschaften intestinaler Epithelien . . . . . . . 174
Monosaccharide, Aminosäuren, Oligopeptide . . 175
Lipide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
Wasser und Elektrolyte . . . . . . . . . . . . . . . . 176
XIII
Inhaltsverzeichnis
7.5.5
7.6
7.6.2
7.6.3
Sonstige Nahrungsbestandteile . . . . . . . . . . 176
Integrative Steuerung .
der Magen-Darm-Funktion . . . . . . . . . . . . . 178
Zeitliche Koordination der digestiven .
und interdigestiven Verdauungsaktivität . . . . . 178
Gastrointestinale Hormone . . . . . . . . . . . . . 178
Durchfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
8
Energie- und Wärmehaushalt . . . . . . . . . . 181
8.1
8.1.1
8.1.2
8.1.3
8.2
8.2.1
8.2.2
8.2.3
8.2.4
8.2.5
Energiehaushalt . . . . . . . . . . . . . .
Grundlagen biologischer Energetik .
Energiequellen . . . . . . . . . . . . . .
Energieumsatz . . . . . . . . . . . . . .
Wärmehaushalt . . . . . . . . . . . . . .
Körpertemperatur . . . . . . . . . . . .
Wärmebildung . . . . . . . . . . . . . .
Wärmeabgabe und -aufnahme . . . .
Temperaturregulation . . . . . . . . . .
Akklimatisation . . . . . . . . . . . . . .
9
Wasser und Elektrolythaushalt, Nierenfunktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
9.1
9.1.1
9.1.2
9.1.3
9.1.4
9.1.5
9.1.6
9.1.7
9.1.8
9.2
9.2.1
9.2.2
9.2.3
9.2.4
9.2.5
9.2.6
9.2.7
9.2.8
9.2.9
9.2.10
Wasser- und Elektrolythaushalt . . . . . . . . . . . 194
Allgemeine Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . 194
Flüssigkeitsräume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Natrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Kalium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Calcium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
Phosphat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Magnesium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Niere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Bau und Funktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Durchblutung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
Transport an renalen Epithelien . . . . . . . . . . . 215
Resorption, Sekretion . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Harnkonzentrierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Globale Nierenfunktion und Regulation . . . . . 224
Stoffwechsel und Hormonbildung . . . . . . . . . 226
Ableitende Harnwege . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
Messgrößen der Nierenfunktion . . . . . . . . . . 228
7.6.1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
.
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.
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
182
182
182
183
185
185
186
186
188
190
10
Hormonale Regulation . . . . . . . . . . . . . . . 235
10.1
10.1.1
10.1.2
10.1.3
Grundlagen und Allgemeines . . . . . . . . . .
Funktionelle Struktur des Hormonsystems . .
Hormoneigenschaften . . . . . . . . . . . . . .
Signalkette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
236
236
239
243
10.1.4
10.2
10.2.1
10.2.2
10.2.3
10.2.4
10.3
10.3.1
10.3.2
10.3.3
10.3.4
10.3.5
10.3.6
Neuroendokrine Signalübertragung . . . . . . . . 247
Wasser und Elektrolythaushalt . . . . . . . . . . . 249
ADH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Aldosteron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Natriuretische Faktoren . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Calcium-Phosphat-Haushalt regulierende .
Hormone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Energiehaushalt und Wachstum . . . . . . . . . . 254
STH, Somatotropin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Schilddrüsenhormone T3, T4 . . . . . . . . . . . . . 256
Glukokortikoide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Insulin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
Glukagon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
Adrenalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
11
Sexualentwicklung und Reproduktions-
physiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
11.1
11.1.1
11.1.2
11.2
11.2.1
11.2.2
11.2.3
Geschlechtsfestlegung und Pubertät . . . . . . . 271
Geschlechtsentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . 271
Störungen der Geschlechtsentwicklung . . . . . 271
Weibliche Sexualhormone . . . . . . . . . . . . . . 272
Regulation der weiblichen Sexualhormone . . . 272
Wirkungen der weiblichen Sexualhormone . . . 273
Überschuss und Mangel an weiblichen .
Sexualhormonen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Oxytozin und Prolaktin . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Menstruationszyklus . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Zyklusphasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Hormonelle Verhütungsmittel . . . . . . . . . . . 276
Androgene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
Synthese und Regulation von Testosteron . . . . 276
Testosteronwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . 277
Störungen der Testosteron­ausschüttung .
oder Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Gameten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Oozyten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Spermien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Kohabitation und Befruchtung . . . . . . . . . . . 279
Kohabitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Befruchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
Schwangerschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Hormonelle Umstellung . . . . . . . . . . . . . . . 281
Plazenta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Umstellung im mütterlichen Organismus . . . . 282
Fetus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
Wachstum, Endokrines System . . . . . . . . . . . 283
Organentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
Geburt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
11.2.4
11.3
11.3.1
11.3.2
11.4
11.4.1
11.4.2
11.4.3
11.5
11.5.1
11.5.2
11.6
11.6.1
11.6.2
11.7
11.7.1
11.7.2
11.7.3
11.8
11.8.1
11.8.2
11.9
XIV
Inhaltsverzeichnis
11.9.1 Hormonelle und vegetativ-nervale Steuerung .
der Uteruskontraktionen . . . . . . . . . . . . . . .
11.9.2 Wehentätigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.9.3 Anpassung des Neugeborenen . . . . . . . . . . .
11.9.4 Umstellung der Mutter nach der Geburt . . . . .
11.10 Laktation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.10.1 Mechanismen und Regulation mütterlicher .
Milchproduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.10.2 Muttermilch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.11 Alter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.11.1 Wechseljahre, Menopause . . . . . . . . . . . . . .
11.11.2 Hormonsubstitution . . . . . . . . . . . . . . . . . .
285
285
285
286
286
286
287
287
287
287
12
Funktionsprinzipien des Nervensystems . . 289
12.1
12.1.1
12.1.2
12.2
12.2.1
12.2.2
12.3
12.3.1
12.3.2
12.3.3
12.3.4
12.4
12.4.1
12.4.2
12.4.3
12.4.4
12.4.5
12.5
12.5.1
12.5.2
12.6
12.6.1
12.6.2
12.6.3
12.7
12.7.1
12.7.2
12.7.3
Ionenkanäle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Kationenkanäle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Cl--Kanäle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
Ruhemembranpotenzial . . . . . . . . . . . . . . . 291
Ionengradienten und Permeabilitäten . . . . . . 291
Gleichgewichtspotenziale, Membranpotenzial 292
Signalübertragung in Zellen . . . . . . . . . . . . . 292
Passive elektrische Eigenschaften . . . . . . . . . 292
Aktionspotenzial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
Fortleitung des Aktionspotenzials . . . . . . . . . 295
Intrazellulärer Transport . . . . . . . . . . . . . . . 297
Signalübertragung zwischen Zellen . . . . . . . . 298
Prinzipien synaptischer Übertragung . . . . . . . 298
Transmitterfreisetzung . . . . . . . . . . . . . . . . 298
Transmitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
Übertragung an der motorischen Endplatte . . . 301
Ligandengesteuerte Übertragung an zentralen .
Synapsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
Signalverarbeitung im Nervensystem . . . . . . . 305
Elementarmechanismen . . . . . . . . . . . . . . . 305
Verarbeitung in Neuronenpopulationen . . . . . 305
Funktionsprinzipien sensorischer Systeme . . . . 307
Allgemeine Aspekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
Rezeptorpotenzial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
Transformation der Reize . . . . . . . . . . . . . . . 307
Gliazellen und Liquor . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
Gliazellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
Liquor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
Blut-Hirn-Schranke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
13
Muskulatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
13.1 Allgemeine Muskelphysiologie . . . . . . . . . . . 314
13.1.1 Myofilamente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
13.1.2 Sarkolemm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
13.1.3
13.1.4
13.1.5
13.2
13.2.1
13.2.2
13.2.3
13.3
13.3.1
13.3.2
Sarkoplasmatisches Retikulum . . . . . . . . . . . 318
Sarkoplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
Energieumwandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
Quergestreifte Muskulatur . . . . . . . . . . . . . . 322
Allgemeine Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . 322
Skelettmuskel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
Herzmuskel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
Glatter Muskel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
Kontraktionsauslösung im glatten Muskel . . . . 325
Regulation der glatten Muskelaktivität . . . . . . 325
14
Vegetatives Nervensystem . . . . . . . . . . . . 327
14.1
14.3.1
14.3.2
14.3.3
14.3.4
Morphologische Grundlagen, Entwicklung, .
Wachstumsfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
Strukturelle Organisation . . . . . . . . . . . . . . . 328
Afferenzen, Darmnervensystem . . . . . . . . . . 329
Zelluläre und molekulare Mechanismen .
der Signaltransduktion im vegetativen .
Nervensystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
Synaptische Übertragung in den Ganglien . . . 330
Informationsübertragung von postganglionären
Axonen auf Zielorgane . . . . . . . . . . . . . . . . 330
Funktionelle Organisation des Vegetativen .
Nervensystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
Vegetative Steuerungen . . . . . . . . . . . . . . . 334
Vegetative Reflexe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
Supraspinale Kontrolle durch das Stammhirn . . 336
Hypothalamische und limbische Steuerung . . . 336
15
Motorik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
15.1
15.1.1
15.1.2
15.2
15.2.1
15.2.2
15.3
15.3.1
15.3.2
15.4
15.4.1
15.4.2
15.4.3
15.4.4
15.4.5
15.5
15.5.1
15.5.2
Programmierungder Willkürbewegung . . . . . . 343
Von der Bewegungsabsicht zur Bewegung . . . 343
Bewegungsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
Motorische Repräsentation auf dem Kortex . . . 344
Primärer motorischer Kortex . . . . . . . . . . . . . 344
Prä- und supplementärmotorischer Kortex . . . 345
Efferente Projektion der motorischen Kortizes . . 345
Prinzipielle Verschaltungsmuster . . . . . . . . . . 345
Projektion in subkortikale Gebiete . . . . . . . . . 345
Neuronale Systeme des Rückenmarks . . . . . . 347
Neuronentypen und ihre Lage . . . . . . . . . . . 347
Reflexsysteme des Rückenmarks . . . . . . . . . . 347
Reflexsystem der Muskelspindelafferenz . . . . . 349
Reflexsystem der Golgi-Sehennorgane . . . . . . 351
Reflexsystem der Beugereflexe . . . . . . . . . . . 351
Motorische Funktionen des Hirnstamms . . . . . 353
Augenmotorik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
Bewegungs- und Lagesinn . . . . . . . . . . . . . . 353
14.1.1
14.1.2
14.2
14.2.1
14.2.2
14.3
XV
Inhaltsverzeichnis
15.5.3 Vestibulariskerne und motorische Funktionen . . 354
15.5.4 Andere motorische Funktionen .
des Hirnstammes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
15.6 Basalganglien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
15.6.1 Verschaltung/Informationsfluss . . . . . . . . . . . 356
15.6.2 Verarbeitungsprinzipien . . . . . . . . . . . . . . . 356
15.6.3 Störungen der Motorik . . . . . . . . . . . . . . . . 357
15.7 Cerebellum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
15.7.1 Verschaltung, Informationsfluss . . . . . . . . . . 359
15.7.2 Verarbeitungsprinzipien . . . . . . . . . . . . . . . 359
15.7.3 Störungen der Motorik . . . . . . . . . . . . . . . . 361
15.8 Integrale motorische Funktionen .
des Zentralnervensystems . . . . . . . . . . . . . . 362
15.8.1 Laufen und Gehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
15.8.2 Stehen und Gleichgewicht . . . . . . . . . . . . . . 362
15.8.3 Ergreifen eines Gegenstandes . . . . . . . . . . . . 363
15.8.4 Motorisches Lernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
15.8.5 Sprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
15.9 Störungen der Motorik . . . . . . . . . . . . . . . . 364
15.9.1 Muskeltonus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
15.9.2 Spastik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
15.9.3 Tremor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .364
15.9.4 Querschnittsverletzung des Rückenmarks . . . . 365
16
Somatoviszerale Sensorik . . . . . . . . . . . . . 367
16.1
16.1.1
16.1.2
16.1.3
16.2
16.2.1
16.2.2
16.2.3
16.2.4
16.3
16.3.1
Funktionelle und morphologische Grundlagen 368
Einteilung, Modalitäten und Qualitäten . . . . . . 368
Rezeptive Strukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
Afferente und zentrale Strukturen . . . . . . . . . 370
Tastsinn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Qualitäten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Eigenschaften der Rezeptoren . . . . . . . . . . . 375
Funktionelle Organisation . . . . . . . . . . . . . . 376
Besonderheiten des Tastsinnes der Hand . . . . . 376
Temperatursinn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
Warm-/Kaltsensoren, afferente Bahnen .
und zentralnervöse Projektionen . . . . . . . . . . 377
Funktionelle Organisation des Warm/Kaltsinnes378
Tiefensensibilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
Funktionelle Organisation . . . . . . . . . . . . . . 379
Biologische Bedeutung der Tiefensensibilität . . 379
Viszerale Sensorik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
Periphere und zentrale Sensoren . . . . . . . . . . 380
Viszerale Sensibilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
Viszerale Reflexe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
Nozizeption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
Nozizeptorerregung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
Nervenläsionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
16.3.2
16.4
16.4.1
16.4.2
16.5
16.5.1
16.5.2
16.5.3
16.6
16.6.1
16.6.2
16.6.3 Spinale Organisation der Nozizeption . . . . . . 382
16.6.4 Supraspinale Organisation von Nozizeption .
und Schmerz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
16.6.5 Endogene Schmerzhemmung . . . . . . . . . . . 383
16.7 Störungen der somatoviszeralen Sensibilität . . 385
16.7.1 Periphere Störungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 385
16.7.2 Zentrale Störungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385
17
Visuelles System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
17.1
17.1.1
17.1.2
17.1.3
17.1.4
17.1.5
17.1.6
17.1.7
17.1.8
17.2
17.2.1
17.2.2
17.2.3
17.2.4
17.3
17.3.1
17.3.2
17.4
17.4.1
17.4.2
17.4.3
17.4.4
17.4.5
Dioptischer Apparat . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
Physikalische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . 390
Auge als optisches System . . . . . . . . . . . . . . 391
Abbildungsfehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
Akkomodation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
Pupille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
Augeninnendruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
Tränen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
Augenmotorik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
Signalverarbeitung in der Retina . . . . . . . . . . 397
Aufbau der Retina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397
Transduktionsprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . 398
Neuronale Verarbeitungsprozesse . . . . . . . . . 399
Retinale Mechanismen des Farbensehens . . . . 401
Zentrale Repräsentation des visuellen Systems 403
Gesichtsfeld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
Verlauf der Sehbahn . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
Informationsverarbeitung in der Sehbahn . . . . 404
Verschaltung der Sehbahn . . . . . . . . . . . . . .404
Retina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
Corpus geniculatum laterale . . . . . . . . . . . . . 405
Visuelle Cortices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
Tiefenwahrnehmung . . . . . . . . . . . . . . . . . 406
18
Auditorisches System . . . . . . . . . . . . . . . . 409
18.1
18.1.1
18.1.2
18.2
18.2.1
18.2.2
18.3
18.3.1
18.3.2
18.4
18.4.1
18.4.2
18.5
18.5.1
Physiologische Akustik . . . . . . . . . . . . . . . . 410
Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410
Testverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411
Gehörgang und Mittelohr . . . . . . . . . . . . . . 413
Außenohr und Gehörgang . . . . . . . . . . . . . . 413
Mittelohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413
Innenohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
Bau des Innenohrs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
Innenohrschwerhörigkeit . . . . . . . . . . . . . . 415
Zentrale Hörbahn und kortikale Repräsentation417
Verschaltungen der Hörbahn . . . . . . . . . . . . 417
Zentrale Tonanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
Sprachbildung und Sprachverständnis . . . . . . 419
Stimmbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
XVI
Inhaltsverzeichnis
18.5.2
18.5.3
18.6
18.6.1
18.6.2
Sprachverständnis . . . . . . . . . . . . . . .
Aphasien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gleichgewichtssinn . . . . . . . . . . . . . .
Bau der Gleichgewichtsorgane . . . . . . .
Reizaufnahme und Erregung .
im Gleichgewichtsorgan . . . . . . . . . . .
18.6.3 Verschaltungen des Gleichgewichtssinns
18.6.4 Störungen des Gleichgewichtssinns . . . .
18.6.5 Prüfung des Gleichgewichtssinns . . . . .
19
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
420
420
422
422
19.3.2
19.3.3
19.3.4
19.3.5
Transduktionsprozesse . . . . . . . . . . . . . .
Bahnen und zentralnervöse Verarbeitung . .
Assoziationsregionen für den Geruchssinn . .
Störungen der Geruchswahrnehmung . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
423
423
424
424
20
Integrative Leistungen des Zentralnervensystems . . . . . . . . . . . . 435
20.1
Allgemeine Physiologie und funktionelle .
Anatomie der Großhirnrinde . . . . . . . . . . . . 436
Organisation der Großhirnrinde . . . . . . . . . . 436
Kortikale Felder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437
Kortikale Asymmetrie, Händigkeit .
und Sprachfunktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438
Elektrophysiologische Analyse .
der Hirnrindenaktivität . . . . . . . . . . . . . . . . 438
Integrative Funktionen durch Interaktionen .
zwischen Hirnrinde und subkortikalen .
Hirnregionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442
Zirkadiane Periodik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442
Bewusstsein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
Plastizität, Gedächtnis und Lernen . . . . . . . . . 446
Triebverhalten, Motivationen .
und Emotionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
Chemische Sinne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427
19.1 Grundlagen chemischer Sinne . . . . . . . . . . . 428
19.1.1 Einteilung, morphologische Grund­lagen .
und sensorische Funktionen . . . . . . . . . . . . . 428
19.1.2 Schutzreflexe, viszerale und sekretorische .
Reflexe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
19.2 Geschmack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
19.2.1 Geschmacksqualitäten und Psychophysiologie .
des Geschmacks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
19.2.2 Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
19.2.3 Zentrale Projektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
19.2.4 Störungen der Geschmacksempfindung . . . . . 431
19.3 Geruch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432
19.3.1 Sinnesmodalitäten, Qualitäten .
und Psychophysiologie des Geruchs . . . . . . . 432
20.1.1
20.1.2
20.1.3
20.1.4
20.2
20.2.1
20.2.2
20.2.3
20.2.4
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432
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Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455