Kap.4 Neuromodulatoren & Neurotransmitter
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Physiologische Psychologie Kapitel 4: Neuromodulatoren 4.3 Neurotransmitter und Neuromodulatoren Vorwiegende Neurotransmitter-Arten im Gehirn: Glutamat excitatorische Wirkung GABA inhibitorische Wirkung Glycin [im Hirnstamm & Rückenmark ] inhibitorisch Ausnahmen: alle sensorischen Neurone im ZNS erhalten excitatorischen Input von Glutamat inhibitorischen Input von GABA oder Glycin Ausnahme Axone schmerzsensibler Neurone [Peptid] Wichtige modulierende Neurotransmitter: Acetylcholin Dopamin Noradrenalin Serotonin Neuromodulatoren vs. Neurotransmitter von Synapsen: lediglich modulierende Wirkung weniger Infoübertragenden Effekt gelernte erinnerte Information wird durch Neurotransmitter übertragen (GABA und Glutamat) Acetylcholin moduliert die Aktivierung des cerebralen Cortex für den Lernvorgang Serotonin unterdrückt artspezifische Verhaltensweisen Dopamin modifiziert Bewegungen [ spezifizierte von Neurotransmittern initiiert] Noradrenalin erhöht die Vigilanz & erhöht die Handlungsbereitschaft Modifizierung eine Erhöhung der Wahrscheinlichkeit für spezifische Verhaltensweise spezifische Verhaltensweise wird von Neurotransmittern initiiert 4.3.1 Acetylcholin (ACh) Eigenschaften von Acetylcholin: primärer Neurotransmitter findet sich in Ganglien des VNS [vegetatives Nervensystem] & in Zielorganen des parasympatischen Teils des VNS von efferenten Axonen des ZNS freigesetzt ACh leitet Muskelbewegungen ein Synthese von Acetylcholin: Cholinacetylase überträgt das Acetat-Ion von Acetyl Co-Enzym A auf Cholin Acetylcholin 3 acetylcholinerge Systeme: benannt nach ihrem Ursprungsort dorsolaterales Pons System basales Vorderhirn System mediales Septum System Funktion acetylcholinerger Neuronen im dorsolateralen Pons: verantwortlich für die Auflösung des REM-Schlafes Beeinflussung der Relais-Nuclei des Thalamus Funktion acetylcholinerger Neurone im basalen Vorderhirn: Aktivierung des cerebralen Cortex Bahnung von Lernvorgängen perzeptives Lernen Funktion acetylcholinerger Neuronen im medialen Septum: steuern elektrische Rhythmen des Hippocampus modulieren Gedächtnis und Lernen -1- Physiologische Psychologie Kapitel 4: Neuromodulatoren Schematischer Medianschnitt des Rattenhirns Abb. 4.9 pg.131 Carlson acetylcholinerge Zielkörper/ Endknöpfe der 3 Systeme: dorsolaterales Pons System: Locus coeruleus Nc. vestibularis Medulla Formatio reticularis Raphe Kerne Pontine formatio reticularis tiefer cerebraller Kern Tectum mediale Habenula Thalamus Substantia nigra basales Vorderhirn System: in den gesamten Neocortex mediales Septum System: Amygdala lateraler Hypothalamus Bulbus olfactorius Cortex des Cingulum cerebri Hippocampus Acetylcholine System Fig. 15.14 pg. 518 Bear Acetylcholinerges System im menschlichen Gehirn: mediale septale Nuclei projizieren in cerebralen Cortex basaler Meynert Nucleus projiziert in Hippocampus ponto-mesencephalo-tegmentaler Komplex projiziert in dorsalen Thalamus (dessen Relay Nuclei) & in Teile des Vorderhirns Defekt im acetylcholinergen System: Modulierung des Schlaf-Wachrhythmus Regulation & Gedächtnis Zellen des basalen Vorderhirn-Komplexes sind die ersten die bei Alzheimer absterben Bacteria, Spiders & Snakes Bear Box 5.5 pg. 118 Botulismus: Botulinustoxin Acetylcholin-Antagonist verhindert die Freisetzung von ACh an den Endknöpfen zerstört SNARE-Proteine Clostridium Botulinum (Bakterium in verdorbenen Lebensmitteln) neuromuskuläre Störungen Paralyse Schwarze Witte: Gift der black-widow-spider aktiviert die Freisetzung von ACh weniger toxisch als das Botulinustoxin Biss der Taiwanese-cobra: blockiert neuromuskuläre Neurotransmitter bindet sich an die nikotischischen ACh-Rezeptoren Lähmung ähnlich wie bei Curare Insektizide: AChE- Hemmer in verdünnter Form Insekten verfügen nicht über entsprechende Enzyme -2- Physiologische Psychologie Kapitel 4: Neuromodulatoren 4.3.2 Die Monoamine Familie der Monoamine: Dopamin Noradrenalin Adrenalin Serotonin Untergruppen der Monoamine: Catecholamine Indolamine Klassifikation der monoaminen Transmittersubstanzen: Dopamin Noradrenalin Catecholamine Adrenalin Serotonin Indolamin Dopamin Dopamin Einfluss auf : bewirkt abhängig von Rezeptoren sowohl excitatorische als auch inhibitorische postsynaptische Potentiale Bewegung Lernen Aufmerksamkeit Verstärkungswirkung von Drogen D1 Rezeptoren kommen nur postsynaptisch vor andere Dopamin-Rezeptoren treten prä- und postsynaptisch auf Stimulation von D1 Rezeptoren erhöht die Produktion von cAMP Stimulation anderer Dopaminrezeptoren vermindert diese Biosynthese der Catecholamine Abb.4.12 pg. 136 Carlson Synthese von Dopamin: Präkursor-Molekül für Dopamin & Noradrenalin ist Tyrosin Tyrosin wird eine Hydroxyl-Gruppe (OH-) zugefügt durch Tyrosin-Hydroxylase L-DOPA L-DOPA wird durch Enzym eine Carboxcyl-Gruppe (COOH) abgespalten durch DOPA-Decarboxylase DOPAMIN Noradrenalin entsteht durch Dopamin--Hydroxylase Hydroxylgruppen wird hinzugefügt Dopamin-Agonisten: Amphetamin Ausschüttung von Dopamin & Noradrenalin allerdings wird die Wiederaufnahme blockiert Methylphenidat (Retalin) hemmt die Wiederaufnahme von Dopamin Kokain deaktiviert Dopamintransportermoleküle Wiederaufnahme gehemmt -3- Physiologische Psychologie Kapitel 4: Neuromodulatoren Die 3 wichtigsten dopaminergen Systeme: nigrostriatales System mesolimbisches System mesocorticales System nigrostriatales System: Ursprung in der Substantia nigra projiziert in Neostriatum [Nucleus caudatus & Putamen] & Globus Pallidum Teile der Basalganglien – Bewegungssteuerung Defekte dopaminerge Neurone führen zu Parkinson [Behandlung mit L-DOPA] das Striatum faciliate ist Initiationspunkt von Bewegung mesolimbisches System: befindet sich im ventralen tegmentalen Areal projiziert ins Belohnungssystem ( limbische System) Nucleus Accumbens [ Verstärkung von Drogenwirkung] Amygdala Hippocampus das limbische System gilt als Belohnungssystem & wahrscheinlich ist es auch für psychiatric disorders verantwortlich mesocorticales System: ebenfalls Ursprung im ventralen Tegmentum projiziert in den präfrontalen Cortex Neuronen haben excitatorische Effekte Kurzzeitgedächtnis & Handlungsplanung Strategiebildung für Problemlösen Motivation Schematischer Medianschnitt des Rattenhirns Abb.4.13 pg. 137 Carlson dopaminerge Neurone & Verteilung ihrer Axone & Endknöpfe: Substantia nigra Nc. caudatus Putamen Globus Pallidus ventrales Tegmentum laterale Habenula Thalamus Amygdala Nc. accumbens Hippocampus laterales Septum anteriorer olfactorischer Kern olfactorisches Tuberculum gesamten Neocortex Dopamine System Fig. 15.13 pg. 517 Bear Dopaminerges System im menschlichen Gehirn: Substantia nigra & tegmentales Areal nahe beieinander im Mittelhirn Substantia nigra projiziert ins Striatum Nc. caudatus & Putamen ventrales Tegmentum projiziert ins limbische System im frontalen Lobe/ Cortex -4- Physiologische Psychologie Kapitel 4: Neuromodulatoren Dopamin & Parkinson: in Substantia nigra degenerierte dopaminerge Neuronen Tremor Gliederstarre Initiation von Bewegungsabläufen Behandlung mit L-DOPA [Präkursor von Dopamin] L-DOPA kann die Blut-Hirnschranke durchdringen Dopamin kann dies nicht MAO-Hemmer – blockieren Zerstörung von Dopamin [Monoamin Oxidase] Dopamin & Schizophrenie: übermäßige dopaminbezogene Übertragung/ Verarbeitung im Gehirn Behandlung mit Chorpromazin oder Clozapin Chorpromazin blockiert D2 Rezeptoren Clozapin blockiert D4 Rezeptoren im Nc. accumbens ab Dopamin-Antagonisten: Reserpin verhindert Auffüllung der Vesikel Apomorphin blockiert Dopamin-Autorezeptoren Chorpromazin blockiert D2 Rezeptoren Clozapin blockiert D4 Rezeptoren -5- Physiologische Psychologie Kapitel 4: Neuromodulatoren Noradrenalin Noradrenalin (Norepinephrin) Neurotransmitter in Neuronen des sympathischen Teils des vegetativen Systems durch axonale Varikositäten freigesetzt – nicht durch Endknöpfe noradrenerge Neurone hauptsächlich im Locus Coeruleus [Kern im dorsalen Pons] bis zu 250.000 neuronale Verbindungen Aktivierung noradrenerger Neurone führt zu : Erhöhung der Vigilanz Aufmerksamkeit für Ereignisse in der Umgebung Arousal Modulation von Schlaf/Wach-Zyklus Modulation von Stimmung und Schmerzempfinden Modulation von Lernen und Erinnerung Freisetzung von Noradrenalin: durch axonale Varikositäten Abschnitt entlang eines Axons perlenförmige Anschwellung (Perlenkette) der enthält synaptische Vesikel Norepinephrine System Fig.15.11 pg.515 Bear Noradrenerges System beim menschlichen Gehirn: Locus Coeruleus projiziert in Thalamus Cerebellum Spinal Trakt Cerabalen Cortex Hypothalamus in Neocortex Höchste Aktivierung der Neurone des Locus Coeruleus wenn: neue unerwartete schmerzfreie sensorische Reize in der Umgebung Schematischer Medianschnitt eines Rattenhirns Abb. 4.16 pg.141 Carlson Lokalisation und Endknöpfe noradrenerger Neurone: Locus Coeruleus projiziert in Rückenmarkt Cerebellum Tectum dorsales & ventrales Bündel Thalamus Hypothalamus Basalganglien Area preaoptica Hippocampus Amygdala Septum Bulbus olfactorius Neocortex -6- Physiologische Psychologie Kapitel 4: Neuromodulatoren Serotonin Serotonin-Synthese: 5 HT –Hydroxytryptamin Tryptophan Tryptophanhydroxylase 5Hydroxytryptophan (5HTP) Abspaltung einer Carboxcyl-Gruppe 5HTP-Decarboxylase Serotonin – 5HT Hydroxtryptamin Lokalisation & Projektion serotonerge Neurone: großteils in den Raphe Kernen [Mittelhirns, Pons & Medulla oblongata] dorsale Raphe Kerne cerebralen Cortex & Basalganglien mediale Raphe Kerne (Pons) - Emotional Response & Arousal cerebralen Cortex & Gyrus dentatus [Teil Hippocampus] caudale Raphe Kernen (Medulla) Spinalen Trakt – Schmerzempfinden serotonerger Neurone steuern: Nahrungsaufnahem Traumaktivität & Schlaf-Wach-Aktivierung Regulation Schmerzwahrnehmung emotionalen Response & Arousal Freisetzung von Serotonin: Freisetzung durch Varikositäten (wie bei Noradrenalin) min. neun verschiedene serotonerge Rezeptoren 2 Arten serotonerger Axone Systeme.: D-System (dorsal) M-System (medial) Serotonerges D-System: Ursprung im Nc. Raphe dorsalis dünne Axone Spindelförmige Viskositäten Bilden vermutlich keine Synapsen Serotonerges M-System: Ursprung im Nc. Raphe medianus dicke Axone perlenförmige Varikositäten bilden konventionelle Synapsen Serotonin & Depressionsbehandlung: Reuptake-Hemmer Fluoxetin (Prozac/Fluctine) Serotonin Agonisten Fenfluramin regt Freisetzung an tryzyklische Antidepressiva Hemmen Wiederaufnahme von 5-HT & NA Monoamin-Hypothese Depression durch verringerte Aktivität einer oder mehrerer monoaminerger Systeme Serotonin & LSD: LSD Lysergsäurediäthylamid Serotonin_Agonist 5-HT2A Rezeptoren (metabotrop) im Vorderhirn werden stimuliert -7- Physiologische Psychologie Kapitel 4: Neuromodulatoren Serotonin System Fig. 15.12 pg.516 Bear Serotonerges System beim menschlichen Gehirn: Raphe Kerne projizieren in Neocortex Basalganglien Thalamus Cerebellum Spinalen Trakt Hypothalamus Schematischer Medianschnitt eines Rattenhirns Abb.4.18 pg.143 Carlson Raphe Kerne und ihre axonalen Endknöpfe : Rückenmark Nc. Spinalis trigeminalis Cerebellum Substantia nigra Habenula Thalamus Basalganglien Hypothalamus Hippocampus Amygdala Septum Neocortex olfactorisches Tuberculum Bulbus olfactorius -8-
