Vorlesung 1

Neuropsych. vor. 1
PTE ÁOK Pszichiátriai Klinika
Aufbau der Großhirnrinde
Der Kortex lässt sich in motorischen, sensorischen und
Assoziationskortex einteilen. Sensorischer und motorischer
Kortex nehmen im Vergleich zum Assoziationskortex nur einen
kleinen Teil der Kortexoberfläche ein.
Wir unterscheiden:
die primär sensorischen Kortexareale, die ausschließ
lich auf eine Sinnesmodalität reagieren;
die primär motorischen Kortexareale, die direkt die
Willkürmotorik steuern;
die sekundären (oder auch unimodalen) sensorischen
bzw. motorischen Kortexareale, meist in der Umgebung der
primären Kortexareale liegen
die (polymodalen) Assoziationskortizes, die mit höheren
kognitiven, motorischen und emotionalen Funktionen befasst
sind
Der phylogenetische und ontogenetische Zuwachs an Hirnrinde
beim Menschen ist primär auf die enorme Ausdehnung der
polymodalen Assoziationsfelder zurückzuführen.
Kortexschichten
Der Kortex ist in sechs Schichten aufgebaut. Neuronal unterscheidet man zwei
Hauptzelltypen: Pyramiden-und Sternzellen
Neurone des Kortex:
2 Haupttypen-die erregende (exzitatorische) Pyramiden (80%)- und die
überwiegend hemmende (inhibitorische) Sternzellen
Die Kortex Schichten:
-Die spezifischen Eingänge aus den Sinnessystemen gelangen über die
thalamischen Fasern in die Schichten III, IV und V, in denen die Zellkörper
der Pyramidenzellen liegen. Assoziationsfasern, Kommissurenfasern und
unspezifische thalamische Fasern führen an die Dendriten von den
Schichten I und II. Die Schichten I-V empfangen primäre Afferenzen
-Die Schichten V und VI sind dagegen Ausgangsschichten (Efferenzen)
Überträgersubstanzen:
Die Pyramidenzellen benutzen als Überträgersubstanz (Transmitter) meist
eine erregende Aminosäure, vor allem Glutamat.
Obwohl die meisten Sternzellen hemmende Transmitter, gammaAminobuttersäure (GABA) ausschütten, enthalten einige der erregenden
Sternzellen Neuropeptide (CCK, VIP). Viele der afferenten Fasern benutzen
die Monoamine Noradrenalin und Dopamin, andere Acetylcholin, Serotonin
und Histamin. NO (Stickoxid) spielt eine Rolle bei der anhaltenden
Aktivierung von Zellensembles
Die Neurotransmitter und
das Verhalten
Die Neurotransmitter können
je nach dem Ort ihrer Wirkung
und dem Zusammenspiel mit
anderen Neurotransmittern
eine unterschiedliche Wirkung
haben.
Das dopaminerge System, mesolimbische,nigrostriatale,tuberoinfundibulare
Das serotonerge System Schlaf-Wach-Rhythmus Stimmung
Das noradrenerge System –
arousal-, Stimmung
Die biologischen Grundlagen I.
Die Neuropsychologie
Analysiert die Interaktion von
Gehirn und Verhalten
Descartes -Leib-Seele-Problem
Läsionsstudien
Die bildgebenden Verfahren-Positronen-Emissions-Tomographie (PET)
funktionale Magnetresonanztomographie (fMRT),
Elektroenzephalogramm (EEG),
Der Vorteil von PET und fMRI liegt in der guten räumlichen Auflösung.
Gleichzeitig ist die zeitliche Auflösung schlecht. Das EEG liefert gute
zeitliche Auflösung, aber kaum räumliche Informationen
Repräsentationen psychischer Funktionen im Gehirn
Hirnstamm
Zerebellum
Basalganglien, limbisches System, Hypothalamus
Die emotionale Bewertung von Information findet in der Amygdala
statt. Der Hippocampus spielt dagegen eine zentrale Rolle bei der
Einspeicherung neuer Gedächtnisinhalte
Die biologischen Grundlagen II.
Neokortex
Der Frontallappen (Stirnlappen),-Broca-Areal
Die zentrale Rolle des Frontallappens liegt in
der Planung und Steuerung von Verhalten.
Der Temporallappen (Schläfenlappen) -(WernickeAphasie)
Der Temporallappen ist für alle Prozesse
relevant, die mit der Wahrnehmung
auditorischer Information und dem
Langzeitgedächtnis zusammenhängen.
Der Parietallappen (Scheitellappen)
Im Parietallappen liegen die Areale der
sensorischen Repräsentation des Körpers und
steuert gnostische Funktionen
Der Okzipitallappen
Aufgabe der okzipitalen Kortexareale ist die
visuelle Informationsverarbeitung.
Der Frontallappen
setzt sich aus 2 Teilen zusammen. Der hintere Anteil umfasst den
motorischen, den prämotorischen und den
supplementärmotorischen Kortex einschließlich der
Repräsentation für Sprache in der Broca-Area.
Die sich nach vorne anschließenden Anteile werden präfrontaler
Kortex genannt. Er ist der »menschlichste« Teil des Gehirns,
insofern er seine maximale relative Ausdehnung beim
Menschen erreicht.
Der präfrontale Kortex steht in einem bidirektionalen
Informationsaustausch mit dem mediodorsalen Kern des
Thalamus und weiten Teilen der übrigen Großhirnrinde. Er ist
Ziel dopaminerger Projektionen aus dem Mittelhirn und
kontaktiert seinerseits die Basalganglien.
Frontalhirnfunktionen I
Verhalten wird nur dann erfolgreich und nutzbringend sein,
wenn es sowohl den gegebenen Kontext der Situation als
auch die Bedürfnisse des Handelnden berücksichtigt.
Wichtige Theorien zur Rolle des präfrontalen Kortex gehen
davon aus, dass dieser Teil des Gehirns eine wesentliche
Rolle bei der Auswahl und der Modifikation von Verhalten
unter Berücksichtigung der externen und internen
Randbedingungen spielt.
Der frontale Kortex hat eine besonders hohe bidirektionale
Verschaltungsdichte mit den meisten Hirnstrukturen,
wodurch er für integrative Funktionen wie
Handlungsplanung und -durchführung unter
Berücksichtigung von Motivation, Emotion und
sensorischer Information über die Umwelt eine
maßgebliche Rolle erlangt. Das Frontalhirn erfüllt seine
Aufgaben immer im Verbund mit anderen Hirnstrukturen im
Rahmen neuronaler Netzwerke.
Frontalhirnfunktionen II
Belohnungen sind positive Verstärker, die die
Wahrscheinlichkeit von Verhaltensmustern
modulieren.
Das dopaminerge System des Mittelhirns ist der
wesentlicheTräger von Informationen über
Belohnungen, die u.a. an den an den präfrontalen
Kortex übermittelt werden. Dort könnten sie
entscheidenden Anteil an neuronalen Operationen
haben, die es diesem Gehirnteil ermöglichen könnten,
zur Anpassung und Optimierung von
Verhaltensstrategien beizutragen.
Frontalhirnfunktionen III
Das Frontalhirn ist maßgeblich beteiligt an der Umsetzung
der sog. Exekutivfunktionen und hat darüber hinaus
Bedeutung für Enkodierungs- und Abrufprozesse des
Langzeitgedächtnisses.
Läsionen des präfrontalen Kortex führen zu einem anderen
Muster von Gedächtnisstörungen als bei amnestischen
Syndromen infolge von Schädigungen des erweiterten
hippocampodienzephalen Systems. Insbesondere sind
betroffen: „die freie Wiedergabe,” das Herkunftsgedächtnis
und «— das Wissen über die Gedächtnisinhalte und
Abrufstrategien (Metagedächtnis).
Unter dem Begriff der Exekutivfunktionen wird eine
heterogene Gruppe von Mechanismen zusammengefasst,
die flexibles, intentionales Verhalten ermöglichen. Zu den
Exekutivfunktionen zählen Handlungsplanung,
Handlungsüberwachung. Außerdem werden die
Arbeitsgedächtnisfunktionen hinzugerechnet.
Frontalhirnfunkionen IV
Das Arbeitsgedächtnis dient dem temporären Halten und der
Manipulation von in der Umwelt nicht mehr verfügbarer
Information, die später für die Handlungssteuerung eingesetzt wird.
Zwei Konzepte beschreiben die Organisation der
Arbeitsgedächtnisfunktion des präfrontalen Kortex auf
unterschiedliche Weise, die sich jedoch nicht zwingend gegenseitig
ausschließen müssen.
Basierend auf Studien an nicht menschlichen Primaten besagt das
domänenspezifische Modell, dass der präfrontale Kortex bezüglich
der verarbeiteten Informationsinhalte spezialisiert ist (z.B.
dorsolateral: visuell-räumliche Informationen, ventrolateral:
objektbezogene Informationen).
Funktionsspezifische Modelle postulieren dagegen, dass
verschiedene präfrontale Regionen auf verschiedene
Arbeitsgedächtnisfunktionen (z.B. Enkodieren, Halten,
Manipulieren) spezialisiert sind und jede Modalität verarbeiten
können.
Zusammenfassung I
Die anatomischen Verschaltungen des Frontalhirns
ermöglichen eine bidirektionale Kommunikation
mit den meisten anderen Hirnstrukturen. Frontale
Strukturen integrieren also Informationen aus dem
sensorischen und dem motorischen System sowie
dem »milieu interne«.
Daraus erklärt sich, dass das Frontalhirn an einer
Vielzahl kognitiver Funktionen maßgeblich
beteiligt ist. Dazu zählen einerseits die exekutiven
Funktionen, wie Handlungsplanung,
Handlungskontrolle, Arbeitsgedächtnis und
Inhibition irrelevanter Informationen, andererseits
die Erkennung und Evaluation neuartiger Reize
(»novelty detection«) sowie Enkodierungs- und
Abrufprozesse des Langzeitgedächtnisses.
Zusammenfassung II
Bildgebende neurowissenschaftliche Verfahren geben Hinweise
auf die funktionelle Spezialisierung der einzelnen zyto- und
myeloarchitektonisch unterschiedlichen Areale der frontalen
Hirnrinde und auf ihre Einflüsse auf posteriore Hirnabschnitte.
Laterale Abschnitte des präfrontalen Kortex übernehmen demnach
Aufgaben wie das Halten und die Manipulation von
Arbeitsgedächtnisinhalten (Gyrus frontalis medius), die
Interferenzabwehr und Aktualisierung von
Aufgabenrepräsentationen (inferiores frontales
Kreuzungsareal), Gedächtnissuchprozesse (anteriorer Gyrus
frontalis superior) und räumliche Aufmerksamkeitswechsel
(posteriorer Gyrus frontalis superior, frontales Augenfeld).
Frontomediane Strukturen scheinen eher internal geleitete
Verhaltensaspekte zu verarbeiten und eine wichtige Rolle bei
der Handlungskontrolle zu spielen.
Abschließend sei noch einmal daraufhingewiesen, dass die
genannten Areale niemals allein, sondern immer im komplexen
Zusammenspiel sich häufig überlappender Netzwerke die sehr
komplexen kognitiven Funktionen des menschlichen Gehirns
ermöglichen.
Klinische Beziehungen I
Schädigungen des präfrontalen Kortex können zu globalen
Wesensänderungen führen, die sich im Antrieb, der
Emotionalität und dem Sozialverhalten ausdrücken. Die
meist bilateral geschädigten Patienten können eine
Minderung des allgemeinen Antriebes oder enthemmtes
Verhalten aufweisen.
Patienten mit ausgeprägten Störungen der
Exekutivfunktionen wirken oft interessenlos und
gleichgültig. Ihre Handlungen scheinen nicht durch Ziele
motiviert und geordnet zu sein. Die Fähigkeit
abzuschätzen, mit Hilfe welcher Teilschritte ein
übergeordnetes Ziel erreicht werden kann, ist vermindert.
Den Patienten fällt es schwer, bereits gefasste Pläne
aufgrund eingetretener Veränderungen zu modifizieren.
Klinische Beziehungen II
Patienten mit Frontalhirnschädigungen weisen
Störungen der Inhibition von Handlungen, ein
Missachten der Instruktionen zur Durchführung
von Aufgaben (»rule-breaking«), eine
Beinträchtigung von Antizipationsprozessen wie
auch perseveratives und rigides Verhalten auf.
Die somatische Markerhypothese postuliert, dass
komplexe Entscheidungen, die im sozialen
Kontext vernünftig erscheinen, neben rationalen
Aspekten auch eine emotionale Komponente
haben. Diese soll wesentlich durch mediobasale
präfrontale Areale geprägt werden und sich
(vermittelt durch den Hypothalamus) im
vegetativen System des Körpers spürbar
manifestieren.
Zusammenfassung I
Die Neuropsychologie hat verschiedene kognitive Modelle
entwickelt, die auf der Annahme basieren, dass der frontale
Kortex die »höchsten« integrativen Leistungen, die der
Mensch auszuführen vermag, steuert und kontrolliert.
Dieser Vorstellung entsprechend weisen Patienten mit
Schädigungen des Frontalhirns (und zumeist zusätzlich
auch Teilen anderer kortikaler und subkortikaler Areale)
Störungen der »Exekutivfunktionen« auf. Diese betreffen
das Planen, Problemlösen, die Initiierung und Inhibition
von Handlungen sowie die Handlungskontrolle.
Damit eng assoziiert ist die Funktion des
Arbeitsgedächtnisses. Für das Auftreten exekutiver
Dysfunktionen scheint entscheidend zu sein, dass die
jeweilige Situation ohne eine fest vorgegebene Struktur ist
und die Organisation und das Planen des Verhaltens über
einen längeren Zeitraum bei gleichzeitiger
Berücksichtigung mehrerer Teilaspekte (»multitasking«)
erforderlich macht.
Zusammenfassung II
Patienten mit ausgeprägten Störungen exekutiver Funktionen
wirken oft interessenlos und gleichgültig. Ihre Handlungen
scheint nicht durch Ziele motiviert und geordnet zu sein.
Die Fähigkeit abschätzen zu können, mit Hilfe welcher
Teilschritte übergeordnetes Ziel erreicht werden kann, ist
vermindert. Den Patienten fällt es schwer, bereits gefasste
Pläne aufgrund eingetretener Veränderungen zu
modifizieren und inadäquate Handlungen zu unterdrücken.
Die Kranken können darüber hinaus ein Missachten der
Instruktionen zu Durchführung von Aufgaben (»rulebreaking«), eine Beinträchtigung von
Antizipationsprozessen wie auch perseveratives und
rigides Verhalten aufweisen. Es scheint möglich dass diese
Störungen in ihrer Summe die immer wieder bei Patienten
mit präfrontalen Läsionen zu beobachtenden Änderungen
der Gesamtpersönlichkeit ausmachen. Die
»Wesensänderungen« der Patienten betreffen den Antrieb
die Emotionalität sowie das Sozialverhalten.