Zentrales Nervensystem
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Zentrales Nervensystem • Funktionelle Neuroanatomie (Struktur und Aufbau des Nervensystems) • Evolution des Menschen • Neurophysiologie (Ruhe- und Aktionspotenial, synaptische Übertragung) • Fakten und Zahlen (funktionelle Auswirkungen) Anatomie des Nervensystems • Zentrales NS – Gehirn – Rückenmark • Peripheres NS – Hirnnerven – Somatisch – Vegetativ • Sympathisch – Bewältigung von bedrohlichen Situationen • Parasympathisch – Aufbau von Energiereserven Struktur des Gehirns 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). Entstehung des Gehirns Gehirnhomologien Mensch 1400 gr Ratte 2 gr Stadien der Evolution Erste Nervensysteme Neuere Evolution Gemeinsamkeiten der DNA zwischen verschiedenen Arten Entstehung des Menschen • 6 MJ: Menschenaffen -> Australopithecus (ca. 1,30 m groß, kleines Gehirn: 500 cm3, aufrechter Gang, Afrika) • 2 MJ: Homo habilis/erectus (Feuer, Werkzeuge, größeres Gehirn: 850 cm3, Europa, Asien) • 200 TJ: Neanderthaler, Homo sapiens (großes Gehirn: 1400 cm3) • 25 TJ: Cro Magnon (Wandmalereien) • 10 TJ: sesshafte Bauern und Viehzüchter • 3 TJ: Erfindung der Schrift Gehirngröße Vom Affen zum Menschen Nahrung für das Gehirn Wer ist der Schlaueste? Gehirnstatistik 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 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 Neuronale Strukturen 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 • • • • Funktionelle Spezialisierung zwischen verschiedenen Regionen (z.B. V1, S1), aber auch innerhalb von Regionen. Es gibt ca. 1012 Neurone und 1015 Synapsen. Einzelne Neurone haben 1000 bis 10.000 Synapsen. Zeitliche Synchronisation ist wichtig! Einzelne Synapsen tragen ca. 1% bis 5% zur Schwelle eines postsynaptischen Neurons bei. Wichtige Fakten • • • Konnektivität: Trotz der hohen Anzahl von Synapsen sind Neurone im Schnitt nur mit ca. 3% der sie umgebenden Neurone (1mm3) verbunden. Die Eingangssignale der Neurone sind analog. Das Ausgabesignal (Aktionspotential) ist aber diskret. Ein Aktionspotential dauert ca. 1 msec. Synaptische Übertragung dauert ca. 5 msec. 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!
