Zentrales Nervensystem

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
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•
•
•
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
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•
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!