UBV 08_Kapitel 2.g - Nervensystem
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.....ich denke , also bin ich…. .....die Welt im Kopf…. 1 Das Nervensystem 2 Das menschliche Gehirn • Das menschliche Gehirn ist die Steuerzentrale des gesamten Körpers. Hier laufen die Informationen aus dem Körper und der Umwelt zusammen und werden zu Reaktionen verarbeitet. • Das Gehirn ist eines der aktivsten Organe des Körpers. Es verbraucht einen großen Teil der Glucose allein, um ATP (Energie ) herzustellen und ersetzt seine Proteine alle 3 Wochen. 20% des Blutes werden vom Herz durch das Gehirn gepumpt. Wird seine Versorgung mit sauerstoffgesättigtem Blut auch nur für zehn Sekunden unterbrochen, verlieren wir das Bewußtsein; ein Sauerstoffmangel über diesen Zeitraum hinaus kann schwere Hirnschäden nach sich ziehen. • Das Gehirn des Menschen hat ein mittleres Gewicht von 1245 g (Frauen) bzw. 1375 g (Männer). Zwischen Größe und Intelligenz besteht kein Zusammenhang. 3 Anatomie • • • • • • • • • • • • • • • • • Das ZNS liegt geschützt in der knöchernen Schädelhöhle(Gehirn) bzw im knöchernen Rückenmarkskanal(Medulla spinalis). Es wird umgeben von den 3 Hirn-Rückenmarkshäuten. Wir unterscheiden: a) harte Hirnhaut = Dura mater; sie bildet das Periost (Beinhaut) des Schädelknochens und liegt diesem innen an. b) Spinnengewebshaut = Arachnoidea; sie besteht aus feinem Bindegewebsmaschenwerk und bildet über der Hirnoberfläche dadurch, daß sie dem Gehirn nicht in die Spalten nachfolgt, die sgn. Zysternen. c) Weiche Hirnhaut = Pia mater; eine feine gefäßreiche Bindehaut, die direkt der grauen Substanz (Hirnrinde) aufliegt und dieser in die feinsten Spalten und Windungen folgt. An bestimmten Stellen dringt sie zu den Gefäßzotten innerhalb der Hirnkammern vor und ist damit auch an der Bildung des Hirnwassers(Liquor cerebrospinalis = LC) beteiligt.In analoger Weise umgeben die 3 Hirnhäute auch das Rückenmark. Der Liquor cerebrospinalis(LC) wird von einem Venengeflecht in den Hirnkammern gebildet, die Aufsaugung in das Blut erfolgt durch die Arachnoidea. Der LC ist eine eiweiß- und zellarme, wasserklare Flüssigkeit, die sich in den Hirnkammern und dem Raum zwischen Arachnoidea und Pia mater (Subarachnoidalraum) befindet. Subarachnoidalraum und Hirnkammern stehen miteinander in Verbindung, dadurch ist der Druckausgleich zwischen Hirnkammern und Umgebung möglich. Die Aufgaben des LC: mechanischer Schutz in Form eines Wasserkissens innerer Druckausgleich zwischen Schädelraum/Gehirn Funktion der Lymphe "Entschlackung" im ZNS 4 Hirnkammern u.Liquor cerebrospinalis • Zur Diagnostik wird der LC zwischen z.B. 3. und 4. Lendenwirbelfortsatz punktiert. Diagnostische Hinweise geben Zellzahl (in Drittelzahl ange-geben, Obergrenze ist 12/3 Zellen), Eiweiß-Zuckergehalt, sowie der Nachweis von roten Blutkörperchen, Bakterien, Viren und Immunantikörpern (z.B.Borrelia) etc. • Die Hirnkammern sind Hohlräume im Gehirn (innen), die LC enthalten und mit dem Subarachnoidalraum (außen) kommunizieren. Die MS wird vom sgn. Zentralkanal durchzogen. Beim Übergang in das Gehirn erweitert sich dieser zur 4.Hirnkammer (zwischen Brücke und Kleinhirn), verengt sich wieder zu einem Kanal (Aquäductus Sylvii), durchzieht das Mittelhirn und erweitert sich im Bereich des Zwischenhirns wieder zu der spaltförmigen 3.Hirnkammer .Von hier führt eine kleine Öffnung in die paarig angelegten Seitenkammern des Gehirn = 1.und 2.Hirnkammer. Diese beiden Seitenventrikel(Ventrikel=Kammer) bilden in den beiden Großhirnhälften je eine sichelförmige Höhle. Erkrankungen/Traumen/Mißbildungen,die zu Abflußbehinderungen oder vermehrter Liquorproderuktion führen,bedingen dadurch einen äußeren oder inneren(betrifft Hirnkammern) Hydrocephalus("Wasserkopf"). • 5 Hirnkammern u.Liquor cerebrospinalis 6 Hirnhäute Harte Hirnhaut-Dura mater Spinnengewebshaut-Arachnoidea Weiche Hirnhaut-Pia mater 7 Verletzung und Klinik Epiduralhämatom, Blutung zwischen Schädelknochen und harter Hirnhaut durch Trauma(Sturz,Schlag..) Klinik:Bewußtlosigkeit-lucides Intervall(Aufwachen) und wieder Bewußlosigkeit(Koma) Subduralhämatom Chronische Blutung zwischen harter Hirnhaut und Spinnengewebshaut,nach stumpfer Kopfverletzung Klinik:oft erst nach Wochen Kopfschmerz oder cerebraler Anfall Subarachoidalhämatom (Wühl)blutung unter der Spinnengewebshaut durch angeborenes Aneurysma oder Verletzng Klinik:heftiger Kopfschmerz, bald tiefe Bewußtlosigkeit 8 Das Nervensystem • • • Das NS dient als übergeordnete "Zentrale" der Steuerung und Koordinierung aller Lebensvorgänge. Leben ist mehr als die Summe der Tätigkeit zahlreicher Zellen. Ähnliche Zellen verbinden sich zu Geweben, verschiedene Gewebsarten zu Organen, verschiedene Organe zu funktionellen Systemen(z.B.Kreislauf-Verdaunungssystem). Die Koordinierung und Steuerung dieser Systeme zu einem funktionierendem Ganzen ist eine Aufgabe des Nervensystems. Die dauernde Ansprechbarkeit des Körpers auf Reize - mittels der Sinnesorgane -, dadurch das Aufnehmen, Verarbeiten und Beantworten von Änderungen der Außen- und Innenwelt ist eine weitere Funktion des NS Das NS erzeugt auch spontan Energie (elektrische Auf-und Entladungen), also von Außeneinflüssen unabhängig, und ermöglicht dadurch spontan Aktivität, d.h.Tun und Wollen aus eigenem Antrieb! Nicht zuletzt ist das menschliche Gehirn als Teil des NS biologische Grundlage für komplexe Verhaltensweisen und Leistungen, wie abstraktes Denken,Lernen und Sprache und notwendige körperliche Voraussetzung für psychisch geistige Vorgänge wie "Gefühle, Gedächtnis, Bewußtsein etc." 9 Das Gehirn • • • • Unser Gehirn ist ein genetisch "vorprogrammiert" ,seine Entfaltungsmöglichkeiten sind von Außen(Reiz)faktoren abhängig.Nach dem 4. Lebensmonat hört die Teilung = Vermehrung der Nervenzellen auf. In den ersten 3 Lebensmonaten im Besonderen und spärlicher bis zum 4.Lebensjahr bildet sich aus den Nervenzellen und ihren Fortsätzen ein dichtes verknüpftes Netz.Ein kleiner Teil davon ist schon vor der Geburt angelegt,die Mehrzahl der Nervenzellen gelangt erst zu ihrer Funktion,d.h.findet Anschluß an andere Nervenzellen,wenn Sinnesreize von außen eintreffen.Das bedeutet bei fehlender Stimulation unzureichende oder mangelhafte Entwicklung der napfartigen „spines“(=Dornen)an den Dendriten,damit weniger Verknüpfungen,damit weniger Arbeitsspeicher.(Deprivation) Die Stütz-und Nährzellen des NS = Gliazellen bestimmen bereits in der Entwicklungsphase Standort der Nervenzellen und damit Funktion Die Markreifung = Myelinisierung = "Isolierung des Stromkabels" der Neuriten geht ebenso von Gliazellen aus.Diese Umhüllung mit fettartigen Stoffen der Nervenfasern beginnt ab dem 4.Lunarmonat und ermöglicht erst die Funktion=Inbetriebnahme der Nervenbahnen = Reifung des NS. Dies ist Ende des 2.Lebensjahres zu erwarten,Ende des 4.Lebensjahres im Prinzip abgeschlossen. Voraussetzung dafür ist,daß Nerven und Stützzellen in ausreichender Zahl vorhanden sind,und daß sie nicht durch genetische,geburtstraumatische oder andere Ursachen geschädigt oder entwicklungsgestört sind/werden. 10 Systematisch teilen wir das NS ein: • 1.ZNS(Zentralnervensystem) Gehirn(Cerebrum=C)und Rückenmark(Medulla spinalis=MS) • 2.PN(Peripheres Nervensystem) Zu-und abführende Nervenbahnen des ZNS, incl.peripherer Ganglien • 3.Vegetative NS(Autonomes NS) Sympaticus/Parasympaticus • 4.Sinnesorgane als Teil des ZNS (Sehen,Hören,Riechen,Schmecken,Temperatur-SchmerzOberflächen-und Tiefensensibilität). 11 Funktionell teilen wir das Nervensystem ein • 1.Cerebro-spinales NS=Gehirn-Rückenmark System a) Das Gehirn(Cerebrum), als wesentlicher Teil des NS, umfaßt eine Vielzahl vom Leistungen, die von der Funktion des übrigen NS unabhängig sind!!!. b)Motorisches NS - steuert die quergestreifte Muskulatur c)Sensibles(sensorisches) NS - nimmt Reize und Eindrücke auf • 2.Autonomes = vegetatives NS Das vegetative NS arbeitet autonom(selbständig), versorgt und lenkt die unwillkürlichen Aktivitäten der inneren Organe wie Atmung Kreislauf, Verdauung, Fortpflanzung etc., also alle zur Aufrechterhaltung des Lebens notwendigen Vorgänge. Es besteht aus dem a)Sympatischen NS = Adrenerges-System = Leistungsphase =Peitsche => tags b)Parasympatisches NS = Cholinerges System = Erhohlungsphase =Zügel =>nachts 12 Gehirn und Rückenmark • • • • • • • • • • • Wir unterscheiden beim Gehirn und Rückenmark eine graue und eine weiße Substanz. Die graue Substanz ist im Gehirn die Hirnrinde und die Kerne des Stammhirns, sie enthält die Ganglienzellen, während die weiße Substanz aus markhaltigen Nervenfasern besteht. Im Rückenmark sind aufgrund der Entwicklung die Verhältnisse umgekehrt, die graue Substanz befindet sich im Wesentlichen zentral umgeben von der weißen Sustanz außen. Das Gehirn: Wir können unterscheiden Das Großhirn Der Hirnstamm Das Großhirn ist die organische Grundlage für Verstand, Bewußtsein,Wille, Gedächtnis, Willkürmotorik, abstraktes Denken, Initiative und Phantasie etc. Die nervösen Gebilde des Hirnstamms sind die Zentralen für die primitive Sicherung und Steuerung des Lebens, automatisierte Bewegungsabläufe, Zu-und Abwendreflexmuster, sowie für den Instinkt. Das Großhirn bildet die Hauptmasse des Gehirns. Es füllt die gesamte Schädelwölbung aus und ist in zwei Hälften geteilt,die wir als Großhirnhemisphären bezeichnen.Verbunden sind die beiden Hemisphären durch den Balken.(makroskopisch weiße Substanz, besteht aus markhaltigen Leitungsbahnen). Durch Leitungsbahnen im Balken ist die Signalübermittlung zwischen den beiden Hirnhälften möglich. Beim Großhirn unterscheiden wir grob makroskopisch: Stirn-Schläfen-Scheitel-Hinterhauptlappen (= Frontal – Temporal - Parietal-Occipitalhirn). Im Aussehen geprägt ist das Großhirn durch die sgn.Hirnwindungen. Diese sind durch mehrere tiefe Furchen(Sulci) getrennt. Diese Hirnwindungen(Gyri) dienen der Vergrößerung der Hirnoberfläche und erlauben uns eine grob-funktionelle Einteilung. Die Großhirnrinde ist eine 1,5 mm - 5 mm dicke Ganglienzellschicht, die die gesamte Großhirnoberfläche bildet. Die Nervenzellen heißen hier wegen ihrer Form Pyramiedenzellen, die davon ausgehenden Bahnen nennen wir Pyramiedenbahnen. Entsprechende Areale der Großhirnrinde, die sogenannten Rindenfelder haben eine bestimmte Funktion (z.B.Sehrinde des Occipitallappens)und sind miteinander durch verschiedene Bahnen für Gemeinschaftsleistungen verbunden. Die wichigsten Rindenfelder gruppieren sich vor und hinter einer Rindenfurche, die wir Zentralfurche nennen. 13 Gehirn und Rückenmark 14 Großhirn+Hirnstamm 15 topographische Einteilung • • • • • • • • • • • • Die Oberflächenansicht des Gehirn erlaubt uns aufgrund der verschiedenen Spalten(Fissura), Furchen(Sulcus)und Windungen(Gyrus) Eine topographische Einteilung: 1.Die mittlere Längsspalte unterteilt das Gehirn in 2 Hemisphären 2.Eine tiefe horizontale Spalte trennt den Hinterhauptslappen des Großhirns vom Kleinhirn 3.Die Zentralfurche(Z)teilt die Hemisphären in eine vordere und hintere Hälfte, trennt den Stirn-vom Scheitellappen und wird vorne von der vorderen und hinten von der hinteren Zentralwindung eingefaßt. 4.Die Scheitelhinterhauptsfurche(SH)trennt den Hinterhauptslappen vom Scheitellappen. 5.Die seitliche Furche(SF) trennt den Stirnlappen vom Schläfenlappen. Der Stirn-und Schläfenlappen ist wiederum durch Furchen in drei Windungen (obere,mittlere und untere) zu unterteilen.Beim Scheitellappen unterscheiden wir noch ein oberes und unteres Läppchen. Auch der Hinterhauptslappen zeigt an der Oberfläche unregelmäßige Furchen. 16 Die Hirnlappen 17 Die Feinstruktur-Das Neuron • • • Die kleinste Lebenseinheit des NS ist die Nervenzelle (Neuron, Ganglienzelle). Jede Nervenzelle besteht aus einem Zellkörper, einem langen Fortsatz(Neurit,Axon) und mehreren kurzen Verzweigungen (Dendriten). Dadurch unterscheidet sie sich von allen übrigen Zellarten des Körpers. Die Neuriten sind die speziellen Leitungselemente des NS, und können bis zu 1 m lang sein. Die kleinen Fortsätze = Dendriten dienen als Kontaktstellen der Ganglienzellen. Die Neuriten ziehen entweder zu anderen Ganglienzellen, wo ihre Enden in feinen Verästelungen die Oberfläche der Dendriten einer anderen Ganglienzelle, oder die Oberfläche z.B.einer Muskelzelle berühren.Die Reizübertragung erfolgt in Form von Aktionsströmen, die im lebenden Zellen entstehen. Diese Aktionsströme werden durch Elektrolytwanderung zwischen Zellinnerem und der Zellumgebung erzeugt. Der Neurit leitet den Aktionsstrom weiter und überträgt den Reiz auf die nächste Ganglienzelle bzw. das "Erfolgsorgan" (z.B.Muskelzelle) über sgn. Synapsen = Haftstellen. Hier werden dadurch chemische Wirkstoffe als Reizüberträger freigesetzt(z.B.Acetylcholin,Adrenalin,Noradrenalin,Serotonin,Glutaminsäure u.a) Die Nervenzellen arbeiten nach dem "Alles oder Nichts-Gesetz", d.h. ein Reiz ist ausreichend für eine Reizantwort oder eben nicht. Mehrere synaptisch hintereinander geschaltete Ganglienzellen ergeben eine sgn. Neuronenkette. Diese Neuronenketten können sich wiederum verzweigen. Erhalten Nervenzellen,die Neuriten zu anderen Nervenzellen senden, auch von diesen wieder Neuriten zurück, so sind das Neuronenkreise ( arbeiten nach dem Prinzip der Rückkoppelung). Nach diesen Prinzip gibt es eine Unzahl von Verbindungen und Rückkoppelungen, und dies bei einer geschätzten Ganglienzahl von 15 000 000 000. Allerdings kann sich eine einmal zerstörte Nervenzelle nicht mehr regenerieren !! 18 Nervenzelle 19 Nervenzelle(Neuron)3D Nervenzelle Manduca sexta © Schmitt, Evers, Duch, Sibila 20 Glia-Stütz-Nährzelle des Gehirn • Nach bisheriger Erkenntnis bilden die Gliazellen ein Stützgerüst für die Nervenzellen und sorgen für die gegenseitige elektrische Isolation der Nervenzellen. Aber neue Erkenntnisse zeigen andere Funktionen: • Gliazellen sind maßgeblich am Stoff- und Flüssigkeitstransport sowie an der Aufrechterhaltung der Homöostase im Gehirn beteiligt und wirken im Prozess der Informationsverarbeitung, -speicherung und -weiterleitung. • Im menschlichen Gehirn gibt es ca. 10- bis 50-mal mehr Gliazellen als Neuronen. Im Vergleich zu Tieren hat das menschliche Nervengewebe erheblich mehr Gliazellen. Gliazellen sind kleiner als die Nervenzellen und beanspruchen ca. 50 % des Gehirns. • Viele Gehirnerkrankungen sind Erkrankungen der Gliazellen z.b.Gehirnstoffwechselerkranken 21 Gliazelle 22 Schema der Impulsweiterleitung 23 Die Synapse 24 Rindenfelder des Gehirn • Vereinfacht können wir durch diese Oberflächeneinteilung entsprechende Zentren - das sind Hirngebiete- sgn. Rindenfelder, "kartographisch"darstellen. • Diese Rindenfelder sind organische Grundlage für bestimmte Funktionen . • Sie sind miteinander in Verbindung • Bei Ausfall haben wir entsprechende Defezite bzw.Krankheitsbilder 25 Die Großhirnareale-Rindenfelder 26 Projektionsfelder Motorik Gehör Sensorik Sehen 27 Humunculus 28 Humunculus 29 Rindenfelder • Die motorischen Zentren • Das Zentrum der Willkürmotorik -primär motorisches Zentrum - liegt in der Hirnrinde im Bereich der vorderen Zentralwindung (Gyrus präzentralis) , wobei der Körper sozusagen „kopfsteht “, d. h .wir finden in den oberen Arealen die Ganglien für Fuß-Bein-Gesäßmuskulatur etc , ganz unten die für Hände und Kopf – Kau –Zungenmuskulatur ,die entsprechend ihrer komplexen Aufgaben von besonders vielen Ganglienzellen „bedient“ werden (motorischer Humunculus). Die hier ausgehenden Bahnen der Willkürmotorik nennt man Pyramidenbahen (Ganglien =Pyramidenzellen) . In Umgebung vor der der vorderen Zentralwindung befinden sich die übergeorneten Planungsfelder für die Muskeltätigkeit ,die sgn .Assoziationszentren der Willkürmotorik -sekundär motorisches Zentrum. Hier werden die Bewegungen ganzer Muskelgruppen eingeleitet (Willkürmotorik), geplant (z. B.erste Tanzschritte) und koordiniert (z. B.auch erste Tanzschritte). Zudem werden hier die Erinnerungen für gemachte zusammenhängende Muskelbewegungen und Bewegungsabläufe gespeichert (=Lernen). Das Gehirn kennt keine Muskeln sondern Bewegung. Einmal Erlerntes (z.B.Schifahren) bleibt ein Leben lang…..In diesem Planungsfeld befindet sich auch das Zentrum für feine Koordination der Hand und Fingermuskeln, das Schreibzentrum.Den Zentren für Kehlkopf - ,Lippen- und Zungenmuskulatur in der vorderen Zentralwindung liegen wiederum vorgelagert im Stirnhirnbereich entsprechende Koordinationszentren , die wir als motorisches Sprachzentrum (Broca`sches Sprachzentrum) bezeichnen.Das Schreibzentrum und das motorische Sprachzentrum sind einseitig angelegt , d.h z.B. beim Rechtshändler in der linken Hirnhemisphäre .Ebenso im Stirnhirnbereich ist das lanungszentrum für Augenbewegungen ,das Blickzentrum. 30 Motorische Humunculus 31 Rindenfelder • Die sensorischen (sensiblen) Zentren: • Im Bereich der Hirnrinde der hinteren Zentralwindung ( Gyrus postzentralis) liegen die Zentren für die bewußte Körpergefühlssphäre (Sensibilität) - primär sensorisches Zentrum. Wir unterscheiden eine Oberflächen - und Tiefensensibilität. Zur Oberflächensensibilität gehören alle Wahrnehmungen ,die von der Körperoberfläche erfaßt werden ,wie Tast - , Druck -, Schmerz – und Temperaturempfindung (Input).Zur Tiefensensibilität gehören alle Wahrnehmungen aus tieferen Schichten (Sehen, Bänder ,Muskeln ,Gelenkskapseln , Knochenhaut.).Hier befindet sich auch das Gefühl für Muskel – und Gelenksspannung ( Vorspannung 100 m Läufer). Auch im Bereich der sensiblen Zentren gleicht die Repräsentanz der Körperabschnitte dem der motorische Zentren (sensorischer Humunculus) . In Umgebung des primär sensorischen Zentrums liegen die Assoziations – und Erinnerungsfelder für die Gefühlswahrnehmungen - sekundär sensorische Zentren . Hier werden gemachte Gefühleindrücke wie Schmerz – Temperatur –gefühlter Gegenstand - usf. gespeichert um später wieder entsprechend erinnert bzw . erkannt zu werden (ein gebranntes Kind…….) • 32 Rindenfelder • • Das Sehzentrum Es liegt im Bereich des Hirnrinde des rechten und linken Hinterhauptlappes . Hier endet die Sehbahn.Die Informationen vom Auge werden hier zum Bild. Die Welt entsteht im Kopf. Was der Mensch sieht , das glaubt er !! (Vergleiche Fernsehnachrichten….)Bei Zerstörung der Sehrinde ist man völlig blind (Rindenblindheit) .In Umgebung des primären Sehzentrums liegen die Felder für optische Erinnerung .Hier werden optische Eindrücke gespeichert ( Wiedergesehenes erkennen) .Vor diesen Erinnerungszentren liegt das Feld für die Erinnerung an Buchstaben - Lesezentrum Bei Zertörung der Erinnerungszentren entsteht der Zustand der Seelenblindheit (Man sieht , aber erkennt nicht…) • • Das Hörzentrum Es liegt in der Hirnrinde im rechten und linken Schläfenlappen .Bei Zerstörung der Hörrinde ist man völlig taub (Rindentaubheit) . In Umgebung sind die Rindenfelder für die Erinnerung an gehörte Töne , Klänge , Laute..Dadurch kann das gehörte geduetet und verstanden werden.Bei Zerstörung tritt Seelentaubheit ein (Man hört aber versteht nicht..). Das akustische Sprachzentrum (Wernickes Sprachzentrum),das ist das Zentrum für das Sprachverständnis ,ist dem Lesezentrum vorgelagert. 33 Sensorische Humunculus 34 Körperschema • • • Entwicklung • Taktiles System (Haut) • Propriozeptives System (Tiefensensibilität) • Vestibuläres System (Gleichgewicht) • Gustatorisches System (Geschmack) Definition Das Körperschema- Körperbegriff- und Körperimago (Gefühl) entsteht aus der Summe aller auf den eigenen Körper bezogenen Empfindungen und Erfahrungen. Es ist das unbewusste und spontan abrufbare innere Bild von den Ausmaßen, der Beschaffenheit und den Fähigkeiten und Möglichkeiten des Körpers. Nur einen geringen Teil dieses Empfindens können wir uns in das Bewußtsein rufen. • Raumschema • • • • Entwicklung • Optisches System (Sehen) • Auditives System (Hören) • Olfaktorisches System (Geruchssinn) Definition Das Raumschema entsteht aus der Summe aller räumlichen Erfahrungen. Es bedeutet den eigenen Körper in Beziehung zum dreidimensionalen Raum, zu Objekten und zu Personen, setzen zu können. Das Kind lernt mit seinem Körperschema in den Raum zu gehen. 35 Projektionsfelder im Gehirn 36 Rindenfelder • Das Stirnhirn • In der Hirnrinde der vorderen Stirnhirnareale haben jene Eigenschaften ihren Sitz , die den geistigen Wert und die Persönlichkeit des Menschen ausmachen.Hier liegen die Zentren für Intelligenz , Initiative, Wille , Entscheidung , Vorausplanen , Entschlußkraft (Ja oder Nein) , Kontrolle der Gefühle (Trauerarbeit - durch das ,was dir wichtig ist durchschreiten ),Phantasie , abstrakten Denken und Vorstellung , die Möglichkeit zum Verneinen, bzw die Möglichkeit von zwei Alterativen die dritte zu wählen , last not least zu lügen oder Entscheidungen zu treffen ,die dem Weiterleben nicht nützlich sind ( Hungerstreick…usf) . Hier sitzt sozusagen das Schaltwerk der Gedanken , obgleich das vorbewußte Wissen –die Intuition – das sind Vorstellungen aus unbewussten Regionen des Gehirns – vorallen aus dem limbischen System schon da sind , noch bevor das "Ich" sie ins Bewusstsein übernimmt. Wer entscheidet also…? (..Entscheidung aus dem Bauch heraus .. ). Die Funktion des Stirnhirns ist , grob gesagt, dass hier Erfahrungswissen gespeichert und eine kognitive Kontrolle über emotionale Impulse ausgeübt wird. Die 'Kontrolle' ist dabei eine spezifische Aufgaben des präfrontalen Cortex . Bei Störungen dieses Rindenareals kommt es zuerst zu Enthemmung mit Neigung zu Witzelsucht , übermäßig gehobener Stimmung und Distanzlosigkeit und zunehmenden Einbußen oben genannter Eigenschaften. (Vergleiche Heurigenabend +zunehmender Alkoholkonsum…). Umgekehrt bei Verstärkung der Hemmung zu Antriebslosigkeit und zunehmender Gleichgültigkeit Die Enthemmung geht der Hemmung meist voraus (Vergleiche Stadien beim Trinken von Alkohol :Gesprächigkeit in vino veritas-Duzen –Lachen – Weinerlichkeit – Lallen – usw ) • • 37 Graue und weiße Substanz • Im Rahmen der Gehirnentwicklung werden die Axone der Neuronen von Stützzellen, den Schwann-Zellen, ummantelt . Zusammen bilden Axon und Neuron die Nervenfaser und bei bestimmten Nervenfasern bilden die Schwann-Zellen eine dicke Isolierschicht aus Myelin, die Mark- oder Myelinscheide. Diese sorgt dafür, daß Impulse sehr rasch weitergeleitet werden können. Die Markscheide ist nur bei Nervenfasern vorhanden, bei denen eine rasche Signalübertragung notwendig ist - sie heißen deshalb auch markhaltige Nervenfasern. Auch im Gehirn gibt es markhaltige Nervenfasern - das Myelin, das sie umgibt, wirkt beim Betrachten weiß. Die Bereiche, in denen markhaltige Nervenfasern verlaufen, werden deshalb als weiße Substanz bezeichnet. Nebeneinander liegende Nervenzellkörper wirken dagegen grau (graue Substanz). Erst im Laufe der Entwicklung werden die Nervenstränge im Gehirn des Menschen mit Myelin verpackt. Kleinkinder bewegen sich tapsig, weil die Zellen in ihrem Hirn, die Arme und Beine steuern, noch nicht von dieser Isolationsschicht umgeben sind. Daß die Nervenfasern sich erst so spät in ihre Myelinhüllen wickeln, ist sinnvoll, denn isoliert werden nur jene Verbindungen, die das Hirn regelmäßig nutzt. So "zementiert" das Myelin gelernte und bewährte Verhaltensweisen - ein Vorgang, der bis etwa zum zwanzigsten Lebensjahr dauert und auch in späteren Lebensphasen wieder einsetzt. Gerade während der Pubertät tritt der Mensch in eine entscheidende Phase des Lernens ein. Während sich ein Kleinkind Basisfertigkeiten wie Laufen oder Sprechen aneignen muß, steht für ältere Kinder und Jugendliche der Umgang mit anderen Menschen und den eigenen Gefühlen im Mittelpunkt. Die vorangehende stürmische Wachstumsphase im Stirnhirn liefert sozusagen die Notizblöcke, auf denen die neuen Erfahrungen und Erkenntnisse festgehalten werden können. Bei Patienten mit Multipler Sklerose, die allmählich die Kontrolle über ihre Gliedmaßen verlieren, löst sich die Myelinhülle der Nervenfasern auf. 38 Hirnbahnen • Alle Regungen,die von der Großhirnrinde ausgehen nennt man Output , alle Wahrnehmungen ,die der Großhirnrinde von der Peripherie zugehen Input .Sie erfolgen über entsprechende Leitungsbahnen. Hierbei werden eine Vielzahl von Schaltstellen passiert ,die sich sowohl im Großhirn , Hirnstamm , Rückenmark und bis zum peripheren Nerven finden. Diese Schaltstellen hemmen (dämpfen) oder enthemmen (verstärken ) die Stromimpulse der zuführenden (afferenten ) oder wegführenden (efferenten ) Nervenleitungen .Man nennt diese nervösen Verkabelungen Hirnbahnen. 39 Großhirnbahnen/Innere Kapsel 40 Das Extrapyramedale motorische System(EPS) Basalganglien • • • • • • • • • • • • • • • Unterhalb der Großhirnrinde(=Cortex), also subcortical, befinden sich im Bereich der Großhirnhälften mehrere Hirnkerne. Diese sgn.Basalganglien sind die Grundlage für das sgn. EPS. Dieses EPS ermöglicht es uns die Vielzahl von Muskeln nach einem uns u n b e w u ß t e n harmonischen Gesamtplan zu betätigen.Wir unterscheiden: 1. Schweifkern = Nucleus caudatus 2. Linsenkern = Nucleus lentiformis: Dieser ist zweiteilig und besteht aus dem äußeren schalenförmigen Teil(Putamen) und aus einem blassen kugeligen Teil(Globus pallidus). Schweifkern und Schale des Linsenkerns bilden zusammen den sgn. I. Streifenkörper = Corpus striatum: hier ist die oberste Befehlsstelle der extrapyramedalen Motorik, das Zentrum für Muskeltonus und Muskelkoordination (Zusammenspiel und Bewegungsabstimmung zw. Antagonisten und Agonisten). II.Globus pallidus: ist das Zentrum für Ausdruck und Bewegung, Reakt ion und Mitbewegung und schematisierte Bewegungsabläufe (z.B."Tanz-Sporttalent"). Zwischen diesen Kernen befinden sich alle auf- und absteigenden Leitungsbahnen einer Großhirnhälfte.Man nennt diesen Bereich die sgn.innere Kapsel.Treten hier Störungen auf( z.B.Blutung) ist die Folge eine halbseitige Lähmung, entsprechend der Läsion. 41 Basalganglien-Extrapyramedalmotorik 42 Das Extrapyramedale motorische System(EPS) Basalganglien • • • • • • Zusammenfassend regelt also das EPS: a)die unbewußten,unwillkürlichen affektbetonten (gefühlsbetonten) Reaktionen (z.B.Schmerzäußerung und Abwehr) und Ausdrucksbewegungen (z.B.Gesichtsausdruck=Mimik, bestimmte Haltung und Gebärden),die für jedes Individuum charakteristisch sind. b)Abstufung des (unbewußten) Muskeltonus c)unwillkürliche Hilfs-und Mitbewegungen(z.B.Schleudern mit den Armen beim Gehen) d)muskuläre Sicherung des Körpers beim Ausführen von speziellen = bewußten Willkürbewegungen,rechtzeitige Inbetriebnahme,Erhaltung und Wiederherstellung des Gleichgewichts(z.B.“Schüler fällt schlafend fast vom Sessel“) EPS und PS (Pyramedales System = vordere Zentralwindung des Großhirns) arbeiten eng zusammen. Im Laufe des Lebens werden viele zunächst ungeschickt ausgeführte Bewegungen perfektioniert. (z.B Tanz: Planung/StirnhirnWillkürmotorik/Vordere Zentralwindung-Automatisierung/Erinnerungsfelder-perfekter Bewegungsablauf/EPS). Zudem bestehen viele Verbindungen zum Kleinhirn und Hirnstamm. 43 Graue und weiße Substanz 44 Gehirn-Längs- und Queransicht 45 Großhirn • Das Großhirn ist in Längsrichtung (linkes Bild) durch eine Furche in zwei Hälften geteilt. Die linke und rechte Hälfte sind aber in der Hirnmitte durch eine breite Nervenfasernplatte, das corpus callosum (mittleres Bild), verbunden, über welche sie ständig Informationen austauschen. Die linke Hirnhälfte ist für die Kontrolle der Glieder der rechten Körperseite zuständig; umgekehrt kontrolliert die rechte Hirnhälfte die linke Körperseite. 46 Das Großhirn • • • • • Das Gehirn hat primär die Aufgabe, die Funktionen und das Verhalten so zu steuern, daß der Organismus sich an seine Umwelt anpaßt und in dieser seine Überlebenschancen erhöht. Das Gehirn ist nicht mit Abschluss der Entwicklungsphase fertig und baut danach nur noch ab, sondern es ist plastisch. Es lebt-sein neuronales Netzwerk geht jede Sekunde neue Verknüpfungen ein (Wir erfinden uns jede Sekunde neu), es bleibt ein Leben lang entwicklungsfähig . Das Großhirn (Cerebrum) ist der evolutionsgeschichtlich jüngste Teil des Gehirns. Es ist beim Menschen wesentlich größer als bei den Tieren. Es macht etwa 85 Prozent der Gehirnmasse des Menschen aus. Es verbraucht auch einen sehr großen Teil des gesamten Energiehaushalts des Körpers. Seine Funktion ist, grob gesagt, dass hier Erfahrungswissen gespeichert und eine kognitive Kontrolle über emotionale Impulse ausgeübt wird. Die 'Kontrolle' ist dabei eine spezifische Aufgaben des präfrontalen Cortex, der beim Menschen wesentlich größer ist als bei Tieren (30% des Cortex beim Menschen gegenüber 17% bei den Primaten). Nicht jede Information gelangt bis zur Hirnrinde und damit zum Bewusstsein, denn peripher liegende Nervengeflechte (Plexus) und vor allem Zentren im Hirnstamm dienen einer unbewussten Vorverarbeitung von Signalen. So übernehmen etwa Reflexbögen Aufgaben, die mit höchster Geschwindigkeit und ohne bewusste Verarbeitung und verzögernde Einflussnahme ablaufen müssen. Beim Menschen dient das autonome Nervensystem der Koordination vegetativer Funktionen wie Atmung, Kreislauf, Nahrungsaufnahme, -verdauung und -abgabe, Flüssigkeitsaufnahme und -ausscheidung, sowie der Fortpflanzung. Die Regulation dieser Prozesse würde diejenigen Strukturen des Gehirns, die mit der bewussten Wahrnehmung beschäftigt sind, vollständig überfordern und damit blockieren. Die einzenen Hirnregionen sind nicht direkt, sondern nur über verschiedene andere Gehirnregionen mit unterschiedlichen Funktionen miteinander verbunden. Dabei gibt es kein Zentrum, in dem etwa alle unterschiedlichen Eingaben zusammenlaufen. Jedes Sinnessystems verfügt über eigene lokale Apparate für Aufmerksamkeit und Arbeitsgedächtnis, mit denen ein globales Aufmerksamkeitszentrum zeitlich nacheinander koordiniert zusammenarbeitet. 47 Vergleiche 48 Wahrnehmung-Vorstellung-Erinnerung • • Wahrnehmungsbilder werden von den Sinnesorganen topographisch organisiert auf die primären Rindenfelder (motorischer,sensorischer.. Cortex) projiziert, von wo aus sie komprimiert als verfügbare Vorstellung in speziellen Konvergenzzonen (Assoziatinsfelder) durch Lernvorgänge ins Gehirn eingespeichert werden. Von dort aus werden sie bei Denkvorgängen auf die gleichen Rindenfelder rückprojiziert und als Erinnerungsbilder wahrgenommen, die jedoch nicht die gleiche Detailtreue der ursprünglichen Wahrnehmungsbilder besitzen, sondern infolge der Komprimierung Informationsverluste zeigen, aber das uns während der Wahrnehmung Wesentliche noch enthalten.(Jugenderinnerungen sind deshalb nie detailtreu!!) Diese Erinnerungsbilder sind flüchtig, müssen aber für den Zeitraum eines Denkvorganges (bis zu einigen Sekunden) aufrechterhalten werden. Gespeichert werden also nicht topographisch organisierte Bilder, sondern nur die Mittel, um diese Bilder später wieder rekonstruieren zu können. Als solche dispositionellen Repräsentationen(wir brauchen eine Vorstellung von etwas..) wird unser gesamtes Wissen abgelegt. Das angeborene Wissen ist dabei im Hypothalamus, im Hirnstamm und im limbischen System eingespeichert, während das durch Lernen erworbene Wissen in höheren Rindenfeldern und subkortikalen Kernen abgelegt wird. Bei Denkvorgängen aktivieren wir diese dispositionellen Repräsentationen zu Vorstellungsbildern, operieren mit ihnen und legen sie verändert wieder ab. Diese visuellen, akustischen oder symbolischen Bilder oder Bewegungen müssen dabei nicht unbedingt ins Bewußtsein treten, dispositionelle Repräsentationen von ihnen können aber nur in den Assoziationsfeldern gespeichert werden, wenn sie vorher topographisch in den frühen sensorischen oder motorischen Rindenfeldern dargestellt wurden. 49 Wahrnehmung-Vorstellung-Erinnerung • • Das für lebenswichtige Funktionen erforderliche Wissen und der Grundaufbau des Gehirn ist durch Gene festgelegt.(Vergleiche Tierwelt,inclusive Nestbau…) Die weiter detaillierte Struktur des Gehirns und das erlernte Wissen entsteht während der Ontogenese durch den Gebrauch des Gehirn in der jeweils spezifischen Umwelt, wobei jedoch die evolutionär älteren Gehirnstrukturen weiterhin auf die Gestaltung und Arbeitsweise der höheren Strukturen Einfluß nehmen. Lebenswichtige Prozesse, wie Atmung, Ernährung, Kampf- und Fluchtverhalten bei der Verteidigung gegen Feinde werden durch angeborene Triebe und Instinkte geregelt, die in den unbewußten Regionen des Gehirns gespeichert sind In die Entscheidungsfindung zwischen alternativen Verhaltensweisen ist deshalb als letzte Instanz immer der angeborene und unbewußte Teil der Gehirnfunktionen eingeschaltet. (Entscheidung aus dem Bauch). Die angelernten Verhaltensweisen haben immer eine soziale Komponente und betreffen das Verhalten in einer Sozialgemeinschaft, deshalb sind diese Eigenschaften auch nicht allein durch das Individuum, sondern immer auch durch die Umwelt bestimmt, selbst wenn nützliche Traditionen für das Verhaltens des Individuums eine entscheidende Rolle spielen. Das ist auch Ursache dafür, das Sozialverhalten entsteht, welches nicht allein egoistisch, sondern vielfach altruistisch orientiert ist. 50 Wahrnehmung-Vorstellung-Erinnerung • • Gemeinhin erforschen Neurobiologen, "wie das Gehirn die Seele macht". In Millisekunden tauschen sich Ionen aus, laden und entladen sich Spannungen, die heute exakt messbar sind. Wer die elektrisch oder chemisch ausgelösten Reaktionen kennt, kann sie auch herstellen. Wünsche können per Mikroelektrode auslöst werden. Wünsche sind entstanden in unbewussten Regionen des Gehirns noch bevor das "Ich" sie ins Bewusstsein übernimmt. Die Kartierung des Gehirns ist weit fortgeschritten. Man kennt Gesichtererkennungsneuronen und den Sitz der Raumwahrnehmung, man hat verschiedene Bewusstseinszustände lokalisiert. Menschen mit geschädigten Hirnteilen haben Schmerzen, aber "sie tun ihnen nicht weh". Andere haben kein "Gewissen". Aber der Effekt ist genau dieser: Diese Menschen sind aufgrund der Gehirn-Fehlfunktion nicht sozialisierbar wobei die entsprechenden Modulatoren nicht nur durch eine äußere Verletzung geschädigt werden können, sondern auch "durch die Zurückweisung durch die Mutter." (Seine auch Kapitel Aggression) 51 Hirnfunktionen • • • Während Struktur und anatomischer Aufbau der beiden Hälften des Gehirns anscheinend keinerlei Unterschiede aufweisen, entwickelt sich nur bei den Hominiden eine ausgeprägte funktionale Asymmetrie. In der linken Hälfte des Gehirns entwickeln sich die sprachlichen, arithmetischen und begrifflichen Funktionen, in der rechten das räumliche Vorstellungsvermögen und das Musikverständnis. Die unterschiedlichen Funktionen der beiden Hälften sind in den phylogenetisch am spätesten ausgebildeten Regionen der Hirnrinde konzentriert und bilden sich ontogenetisch erst im Kindesalter aus. Deshalb gibt es auch die seitenumgekehrte Asymmetrie und bei Hirnschäden im Kindesalter kann die andere Hirnhälfte die Funktionen der geschädigten Seite übernehmen. Auch die im frühen Kindesalter noch offene und spätere Festlegung ausgeprägter Fähigkeiten und Neigungen verweist auf diese Tatsachen. Durch die funktionale Asymmetrie konnte die Potenz der Hirnrinde des Menschen gegenüber dem Schimpansen auf das 5,4-fache gesteigert werden bei einem Anwachsen des Volumens auf das nur 3,2-fache. Inwiefern das Selbstbewußtsein auf beide Gehirnhälften verteilt ist, konnte noch nicht eindeutig geklärt werden, weil der rechten, untergeordneten Hälfte die sprachliche und begriffliche Ausdrucksfähigkeit fehlen, emotionale Reaktionen wegen der tieferen Verbindungen beider Gehirnhälften über das ungeteilte limbische System bisher aber nicht hinreichend getrennt werden konnten. Man nimmt jedoch an, daß das Selbstbewußtsein in der dominanten linken Hälfte seinen Sitz hat. In der Neurologie konnte man anhand von selektiv ausgefallenen Ichstörungen feststellen, dass es rund zehn klassifizierbare Ichs in unterschiedlichen Teilen des Gehirns gibt. Die komplizierten Netzwerke im Gehirn sind elementar mit diesen Ichs verbunden, wobei diese Ichs in der Entwicklung von Kleinkind zum Jugendlichen bis zum ethischen Ich, das mit 12-16 Jahren entsteht, heranwachsen. 52 Gehirnfunktionen 53 Hirnfunktionen 54 Dominante-nichtdominante Gehirnhälfte 55 Gehirn 56 Hirnstamm • • • • • • Der Hirnstamm: Wir können einteilen in 1. Das Zwischenhirn mit den Sehhügeln(Thalamus opticus). 2. Das Mittelhirn mit der Vierhügelplatte 3. Das Rautenhirn(Hinterhirn) mit der Brücke 4. Das verlängerte Mark (Medulla oblongata oder Nachhirn) • Der älteste Teil des Gehirns ist der Hirnstamm. Er wird auch das Reptilienhirn genannt. Er ragt gleich dem Stamm einer Zwiebel in die Mitte des schalenförmig aufgebauten Gehirns hinein. Er hat vegetative Funktionen, dient also der unbewussten Regelung von Atmung, Blutdruck, usw. Von ihm gehen außerdem auf die Selbsterhaltung gerichtete instinkthafte Reaktionen aus (‚fight or fly impulse’). Über den Hirnstamm und das Rückenmark verlaufen Nervenbahnen, die das Gehirn mit den Organen des Körpers verbinden 57 Hirnstamm 58 Hirnstamm Zwischenhirn • • • • Es ist eine mächtige graue Hirnmasse,die vorallem vom rechten und linken Sehhügel (Thalamus opticus) gebildet wird und liegt im Bereich unterm Schweif- und Linsenkern. Der T h a l a m u s ist das wichtigste subcorticale unbewußt arbeitende Integrationszentrum der allgemeinen Sensibilität! Nach Empfang der Gefühls-und Sinneswahrnehmungen werden hier die Signale übernommen,geschichtet und nach sinnvoller Auswertung der Großhirnrinde zugeleitet.Hier enden die Leitungsbahnen sowohl für Sehen, Hören, Riechen, Geschmack, Oberflächen-und Tiefensensibilität, um nach Umschaltung (Synapsen) strahlenkranzförmig in alle Teile des Großhirns die Empfindungen weiterzuleiten. Der Thalamus wird daher auch "das Tor zum Bewußtsein" bezeichnet. Unter dem Thalamus befindet sich eine wichtige Hormondrüse,die Hypophyse.(siehe unter endokrinem System) Unterhalb des Thalamus liegen eine Reihe von übergeordneten Hirnkernen, die Wasserhaushalt, Wärmehaushalt (Schwitzen/Kältezittern), Stoffwechsel (Durst/Hungergefühl) und die Hypophyse regeln. Die Gesamtmasse dieser nervösen Zentralen,die sich hier. befinden nennt man das zentrale Höhlengrau,einer der wichtigsten Kerne ist der sgn.Hypothalamus Die Fortsetzung des zentralen Höhlengraus bis zum verlängertem Mark ist die sgn. F o r m a t i o r e t i c u l a r i s. Sie besteht aus einer Vielzahl von Hirnzellen und kleineren Hirnkernen, die netzartig miteinander verbunden sind und erstreckt sich über den gesamten Hirnstamm. Sie vereinigt motorische Teilfunktionen zu komplizierten Gesamtleistungen und bestimmt durch ihre Wechselwirkung auf die Großhirnrinde den Grad der Aufmerksamkeit und Bewußtseinshelligkeit.Alle Leitungen vom und zum Großhirn haben Kontakt mit dieser netzförmigen Struktur,die ihrerseits wieder mit den Zentren des Stammhirns in Verbindung steht. 59 Hirnstamm Zwischenhirn • • Das Limbische System ist 'Durchlaufstation' für zwei wichtige Nervenstränge. Der eine verläuft direkt von den Sinnesorganen des Körpers über den Thalamus, der das Tor zum Bewusstsein genannt wird, zu den verschiedenen Regionen des Cortex. Er ist also eine wichtige Schaltzentrale im Verbund der drei großen Teile des Gehirns (Stammhirn - Limbisches System - Großhirn) und ihrer zentralen Kontrolle. Der andere Nervenstrang von und zum Körper läuft über den Hypothalamus und bindet das Limbische System ein in das Geflecht der neuronal fundierten Entscheidungsprozesse. Sie reagieren auf sinnliche Wahrnehmungen der Umwelt ebenso wie auf von Meldungen über die Bedürfnisse des Organismus, die von innen kommen. Der Hypothalamus nimmt so Einfluss darauf, welche der vielen immer gleichzeitig registrierten Sinneseindrücke unterdrückt und welche beachtet und weiter verarbeitet werden. Die Leistungen von Thalamus und Hypothalamus werden ergänzt durch die Leistungen des Hippocampus. Er registriert die Kontextbedingungen des Erlebens. Sie bilden die Grundlage dafür, dass man sich daran erinnern kann, bestimmte Erfahrungen schon einmal gemacht zu haben (episodisches Gedächtnis). Welche erschreckenden Folgen es hat, wenn durch Hirnverletzungen oder chirurgisch nötige Eingriffe das Limbische System oder wichtige neuronale Verbindungen zu ihm zerstört werden, macht das Schicksal von Personen deutlich, die solche Verletzungen erlitten haben. 60 Hirnstamm Mittelhirn Rautenhirn Kleinhirn • • Das Mittelhirn: Außer der Formatio reticularis befindet sich hier ein Koordinationszentrum für die Hör- und Sehbahn (Vierhügelplatte),und a.Schutz und Abwehrreflexe auf akustische und optische Reize. Das Rautenhirn: Vorne Brücke und das verlängerte Mark, hinten das Kleinhirn . Im vorderen Bereich des Rautenhirns befinden sich d i e lebensnotwendigen Zentren für Atmung, Kreislauf (sgn.Vasomotorenzentrum) , Herzsteuerung; hier befinden sich auch lebensnotwendige Reflexzentren wie Schluck -,Saug -,Nies -,Husten -,Hornhaut -und Gleichgewichts (Vestibularis)reflexe. Im Bereich der Brücke kreuzen 90% der Fasern der Pyramidenbahn = Willkürmotorik auf die andere Seite. Das Kleinhirn (Cerebellum): Im hinteren unteren Ende des Gehirn befindet sich das Kleinhirn (Cerebellum). Es ist zuständig für die unbewusste bzw. voll automatisierte Koordination aller Bewegungen und den Gleichgewichtssinn. Aber auch willentliche Muskelanspannungen, die mittels automatisierter Routinen für die richtige Körperhaltung und das Gleichgewicht sorgen, werden von hier aus gesteuert Das Kleinhirn besteht aus zwei Hälften,die an der Oberfläche eine rillenartige Windung zeigen.Wie im Großhirn unterscheiden wir auch hier eine graue Rinden-und eine weiße Marksubstanz. Funtionsmäßig ist das Kleinhirn ein wichtiges Integrationszentrum der Bewegung und Kontrollzentrum der extrapyramedalen Motorik .Durch Meldungen vom Gleichgewichtsorgan wird erst die Orientierung im Raum ermöglicht. Es ist verantwortlich für Gleichgewicht und kontrolliert die extrapyramedalen Funktionen wie Muskelspannung , Muskelkraft und Muskelkoordination. 61 Hirn Hirnstamm Limbische Systen verlängertes Mark 62 Limbische System Ring (Limbus) um den Hirnstamm • • • Das Limbische System: Es umfaßt Randgebiete zwischen Hirnstamm und Großhirn und wird auch Visceralhirn (Innenleben) bezeichnet.Eines seiner wesentlichen Kerne ist der sgn.Mandelkern. Das Limbische System hat Verbindung zum Hypothalamus, Thalamus, sowie zu den Stammganglien (Schweifund Linsenkern) und zur Formatio reticularis.Hier liegen die Zentren zur Erhaltung des Individuums und der Art,also der Selbsterhaltung (Ernährung,Verteidigung,Angriff sowie Sexualität). Von hier gehen Gemütsbewegung,sowie gemütsbetonte Antriebe aus.Auch werden von hier aus vegetativer Tonus und die hormonelle Steuerung mitbeeinflußt.Hier ist auch der Ausgangspunkt der Angstgefühle, Affekte, Wut-Zorn-und Glücksgefühle, der affektbetonten Aggressionshandlungen bzw.Zuneigungen, "Gefühlszentrum für Tränen, wenn Liebe blind und 63 Kummer krank macht.....". Limbische System Ring (Limbus) um den Hirnstamm • • • Der Hirnstamm wird umschlossen von dem über ihm liegenden Limbischen System. Zu ihm gehören der Hippocampus, die Amygdala, die Hypophyse, der Hypothalamus und Teile des Thalamus. Das Limbische System ist über den Hypothalamus mit dem darunterliegenden Stammhirn und über den Thalamus mit dem darüberliegenden Großhirn verknüpft. Es wird auch das emotionale Gehirn genannt. Von hier gehen die neuronalen Impulse aus, die dafür sorgen, dass die für jedes Lernen und Handeln wichtigen affektiven Bewertungen der 'draußen' wahrnehmbaren Objekte, Personen und Handlungen erfolgen. Demgemäß hat hier die für alles Lernen und Handeln nötige Motivation ihren Ursprung. Ohne Motivation kein Handeln und kein Lernen. Evolutionsgeschichtlich entwickelte sich das Limbische System in der Phase der Entwicklung der Säugetiere. Dem entspricht, dass es Impulse reguliert, die mit der sozialen Natur von Tieren, also mit elementaren Gefühlsregungen wie Sorge um den Nachwuchs, Angst, Liebe, Lust, usw. zu tun haben. Solche Empfindungen sind typisch für Säugetiere, die im sozialen Verbund leben. Auch der Spieltrieb und das Lernen durch Nachahmen haben hier ihren Ausgangspunkt. Die physiologische Funktion des Limbischen Systems besteht darin, die Ausschüttung von Hormonen und chemischen Nervenbotenstoffen (Neurotransmitter) wie Dopamin, Adrenalin und Noradrenalin zu regeln. Diese Neurotransmitter nehmen Einfluss darauf, wie motiviert oder desinteressiert ein Mensch auf bestimmte Stimuli reagiert, die ihn von außen erreichen. Die Qualität der möglichen Reaktionen wird im weiteren durch das Zusammenspiel mit der Menge und Qualität des Wissens geprägt, das verteilt in den verschiedenen Regionen des Großhirns gespeichert ist. Das erinnert an die allen Lehrern und Schülern bekannte Tatsache, dass Einstellungen, Haltungen und Lernmotivation entscheidenden Einfluss auf Lernprozesse nehmen und dass parallel dazu der Erwerb bestimmter kognitiver Fähigkeiten die Bedingung dafür ist, dass noch komplexere Fähigkeiten erlernt werden können. Dem entspricht auch die bekannte Wechselwirkung zwischen Emotion und Kognition, die sich in Alltagsweisheiten äußert wie: Nothing succeeds like success. 64 Limbische System Ring (Limbus) um den Hirnstamm • • Zum Limbischen System gehören mehrere Hirnregionen, die zusammen einen Ring (Limbus) um den Hirnstamm bilden. Im Limbischen System liegen die wesentlichen Kontrollzentren des emotionalen Verhaltens. Zum Limbischen System zählen unter anderen: Hippocampus, Gyrus cinguli, Area entorhinalis, Bulbus olfactorius und die Amygdala. Die Amygdala (Mandelkern, hier rot dargestellt) bildet eine zentrale Struktur des Limbischen Systems mit gut erforschter Bedeutung für Emotion, Motivation, Gedächtnisbildung, sowie für verschiedene vegetative und endokrine Funktionen. Weiß dargestellt sind Nervenbahnen, die Informationen zur Amygdala leiten, rote Bahnen führen von der Amygdala zu andern Hirngebieten. Aus: S.H. Snyder, Chemie der Psyche, Spektrum Verlag Heidelberg (1988) Die Amygdala besteht aus mehreren Kernen. Hier sind cholinerge, endorphinerge, dopaminerge und adrenerge Transmitter wirksam. Die Amygdala spielt eine wichtige Rolle bei Lernprozessen im Rahmen von positiver Verstärkung und Selbstreizung , sie besitzt emotionale und motivationale Funktionen. Anatomische Bahnen, die aus dem sensorischen System kommen (Eingang) und Bahnen in das motorische System (Ausgang) verbinden sie mit diesen Systemen und machen hier die Analyse von sensorischen und körperinternen Informationen möglich. Die Amygdala ist die zentrale Komponente des emotionalen Netzwerkes. Sie besitzt eine direkte Verbindung zum Hypothalamus und zum Riechkolben (bulbus olfaktorius 65 Schlaf Traum Limbisches System • Ein Drittel unseres Lebens verbringen wir im Schlaf. Eine Tatsache, die völlig selbstverständlich scheint. Aber nur ein Bruchteil des Schlafes benötigt der Körper, um wieder fit für den nächsten Tag zu werden. Wieso wir die restlichen Stunden im Schlaf verbringen, ist bis heute ungeklärt. Den längsten Zeitraum ohne Schlaf verbrachte 1965 der Amerikaner Randy Gardner. Schlafwissenschaftler überwachten seinen Selbstversuch und brachen ihn nach 11 Tagen ohne Schlaf ab. Noch in der letzten schlaflosen Nacht gewann Randy im Flipper gegen seine Betreuer. Er überstand das anstrengende Experiment ohne sichtbare bleibende Schäden. • • Im Jahr 1953 entdeckten amerikanische Wissenschaftler durch Zufall den so genannten REM-Schlaf. Er wird nach den schnellen Augenbewegungen benannt, auf Englisch Rapid Eye Movements, die in dieser Schlafphase vorkommen. Die Schlafforscher stellten fest, dass Personen, die aus diesem so genannten REM-Schlaf geweckt werden, häufiger von Träumen berichten als Versuchspersonen, die aus anderen Schlafphasen geweckt werden. Sie folgerten also, dass Träumen gleich bedeutend sei mit dem REM-Schlaf. Eine Vermutung, die sich heute so nicht mehr halten lässt. Schon in den Jahren nach der Entdeckung des REM-Schlafes gab es Zweifel an der Theorie, dass dieser gleich bedeutend mit dem Träumen sei. In den 90er-Jahren des letzten Jahrhunderts machte dann ein Londoner Wissenschaftler eine interessante Beobachtung. Er untersuchte Patienten, bei denen Teile des Gehirns durch Unfälle oder Gehirntumore geschädigt sind. Dabei stellte er fest, dass Patienten, deren REM-Schlafzentrum zerstört ist, zwar keinen REM-Schlaf mehr haben, aber trotzdem sehr oft noch träumen. Und umgekehrt beobachtete er, dass Patienten mit einer Schädigung im vorderen Hirnlappen meistens nicht mehr träumen, obwohl ihr REM-Schlaf ganz normal verläuft. REM-Schlaf und Träumen scheinen also zwei voneinander unabhängige Vorgänge zu sein. Heute vermuten viele Wissenschaftler, dass wir von der ersten bis zur letzen Minute unseres Schlafes träumen. Und da zum Beispiel der Schlaf in der REM-Phase leichter ist und das Gehirn aktiver als im Tiefschlaf, können in dieser Schlafphase häufiger lebhafte Träume vorkommen - Träume, an die man sich eher erinnert als an "langweilige" Tiefschlafträume. 66 Limbisches System-Riechhirn Alle Stimuli die auf unser Hirn einwirken, egal ob sie exogen (Lärm, Licht...) oder endogen sind (Gedanke, organisches Gefühl...) werden vom Hippocampus oder Amygdalus analysiert. Ereignisse oder Objekte werden im Hippocampus unterschieden, beurteilt, systematisch aufgegliedert (Gedächtnis der Fakten) und bei dem Amygalus mit Gefühlen oder Farben verbunden. 67 Gehirn-Schema 68 Schmerzbahnen 69 Merksätze • • • • • • Merksätze Das menschliche Gehirn besteht aus drei schalenförmig übereinander liegenden Teilen, die evolutionsgeschichtlich nacheinander entstanden sind. Der unterste und älteste Teil ist das Stammhirn. Es hat primär vegetative Funktionen. Das Stammhirn wird umschlossen von dem darüber liegenden Limbischen System, das auch das emotionale Gehirn genannt wird. Es hat mit seinen verschiedenen Teilen eine wichtige Funktion für dieAusbreitung von Neurotransmittern. Neurotransmitter nehmen Einfluss auf die biochemische Aktivierung und Deaktivierung von Neuronengruppen. Das limbische System trägt somit zur sozial-affektiven Bewertung von Situationen und Erfahrungen bei. Ohne eine Bewertung von Situationen würde es an der Motivation zur Auslösung von Handlungen (Prozessen im Gehirn) fehlen. Über dem limbischen System liegt das Großhirn. Es ist durch Furchen in vier Lappen unterteilt. In ihnen ist nach modular getrennten Aspekten und deshalb in verteilter Form das aus Erfahrungen resultierende Wissen gespeichert. Es wird bei Bedarf parallel aktiviert. In dem Kontext hat das präfrontale Areal die Aufgabe einer zentralen Kontrolle; es ist der Sitz des Arbeitsgedächtnisses. Die Amygdala besteht aus mehreren Kernen. Hier sind cholinerge, endorphinerge, dopaminerge und adrenerge Transmitter wirksam. Die Amygdala spielt eine wichtige Rolle bei Lernprozessen im Rahmen von positiver Verstärkung und Selbstreizung , sie besitzt emotionale und motivationale Funktionen. Anatomische Bahnen, die aus dem sensorischen System kommen (Eingang) und Bahnen in das motorische System (Ausgang) verbinden sie mit diesen Systemen und machen hier die Analyse von sensorischen und körperinternen Informationen möglich. Die Amygdala ist die zentrale Komponente des emotionalen Netzwerkes. Sie besitzt eine direkte Verbindung zum Hypothalamus und zum Riechkolben (bulbus olfaktorius) 70 EEG Elekroencephalogramm 71 Hirnnerven- Rückenmark- und peripheres Nervensystem. • • • • • • • • • • • Hirnnerven: Wir unterscheiden insgesamt 12 Hirnnerven,die vor allen Dingen die Wahrnehmungen der Sinnesorgane übermitteln. Eine zusätzliche Funktion ist die willkürliche Betätigung der Gesichts-, Augen-, Kau-,Zungen-, Kehlkopf- und Rachenmuskulatur. Man bezeichnet sie mit römischen Ziffern. Hier nun die wichtigsten Hirnnerven: Hirnnerv I ist der Riechnerv, Hirnnerv II ist der Sehnerv, Hirnnerv V ist der Nervus trigeminus. Dieser hat 3 Äste, die vorallen für Gefühlswahrnehmungen im Gesicht einschließlich der Augen, sowie der Schleimhaut in Mund und Nase zuständig sind. Außerdem hat der Hirnnerv V sympatische und parasympatische Fasern zur Regelung der Tränen-,Speichel- und Schleimdrüßen. Hirnnerv VII: Nervus facialis dient zur willkürlichen Betätigung der minischen Gesichtsmuskulatur. Hirnnerv X: der Nervus vagus ist der Hauptnerv für die parasympatische Benervung der Kreislauf- Atmungs- und Verdauungsorgane einschließlich Leber und Nieren. Die Ursprungskerne aller zwölf Hirnnerven liegen ohne Ausnahme im Hirnstamm. 72 Peripheres Nervensystem 73 Hirnnerven- Rückenmark- und peripheres Nervensystem. • • • • • Das Rückenmark: Das Rückenmark (Medulla spinalis) bildet als ca 40-50 cm langer Nervenstab die Fortsetzung des verlängerten Mark(Medulla oblongata).Es liegt im knöchernen Rückenmarkskanal der Wirbelsäule eingehüllt von den 3 Rückenmarkshäuten, zusätzlich geschützt durch das Rückenmarkswasser, den Liquor cerebrospinalis. Anatomisch unterscheiden wir einen Hals-,Brust-,Lenden-,und Kreuzbeinabschnitt. An der Oberfläche finden sich tiefe Furchen, sodaß das Rückenmark in mehrere Hauptstränge gegliedert werden kann. Rechts und links treten paarig angelegte Nervenwurzeln, die sgn. Rückenmarkswurzeln aus.Wir unterscheiden vordere und hintere Wurzeln. Die vorderen Wurzeln bestehen aus Nervenfaserbündeln,die Aktionsströme in die Peripherie(nach außen) leiten > efferente (motorische) Nervenfasern, zudem enthalten sie sympathische Nervenfasern und Fasern für Organsensibilität während die hinteren Wurzeln alle Wahrnehmungen aus der Peripherie zum Rückenmark und weiter zum Hirn weiterleiten -> afferente (sensible) Nervenfasern, zudem parasympathische Fasern und Fasern für Organsensibilität. Vordere und hintere Wurzel vereinigen sich außerhalb dann zu einem gemeinsamen Nerv. Im Rahmen der embryofetalen Entwicklung der Wirbelsäule und des Rückenmarks kam es zu einer Verschiebung der Aus-bzw.Eintrittsstellen ins Rückenmark (efferente und afferente Fasern) und den Austrittsstellen an der Wirbelsäule (peripherer Nerv), sodaß der Nerv innerhalb des Rückenmarkkanals ein paar Segmente nach unten(=caudal)verläuft, bevor er durch die Wirbellöcher seitlich austritt.Das Rückenmark endet bereits zwischen 1. und 2.Lendenwirbel. Wir unterscheiden 8 Hals-,12 Brust-,5 Lenden-,5 Kreuzbein und 1-2 Steißbeinnervenwurzelpaare. Je ein Paar Rüchenmarksnervenwurzeln entspricht also einem bestimmten Rückenmarks-abschnitt, den wir als "Rückenmarksegment" bezeichnen.Im Zentrum des Rückenmarks liegt der Zentralkanal,der größten teils verödet ist.Zum Unterschied vom Gehirn liegt im Rückenmark die graue Substanz( =Ganglienzellen) innen=zentral und hat eine Schmetterlingsform, die weiße Substanz ( =Nervenbahnen) liegen außen. Infolge der Schmetterlingsform der grauen Substanz können wir Vorderhörner mit motorischen Kernen und Hinterhörner mit sensiblen Kernen unterscheiden.Zwischen Vorder-und Hinterhörnern liegen in bestimmten Segmenten sympathische und parasympathische Kerne. Die weiße Substanz besteht aus "isolierten" Nervenbahnen. Dabei unterscheiden wir Bahnen,die vom Gehirn-Rückenmark nach außen,also in die Peripherie leiten und Bahnen,die von der Peripherie zum Rückenmark-Gehirn leiten.Die abführenden(Pyramidenbahnen) für die willkürliche Betätigung der Muskulatur,sowie die extrapyramidalen Bahnen für die automatisch-unbewußte Kontrolle der Muskelbewegung liegen hauptsächlich in den vorderen und seitlichen Bereichen.Die aufsteigenden Bahnen für OberflächenTiefensensibilität,Temperatur und Schmerzsinn liegen im hinteren Abschnitt der weißen Substanz und werden auch Unterstrang gernannt 74 Hirnnerven- Rückenmark- und peripheres Nervensystem. • • • • • • • • • • • • Die peripheren Nerven: Die langen Fortsätze (Neuriten) der in den Vorderhörnern gelegenen Ganglienzellen vereinigen sich zu den motorischen Rückenmarkswurzeln, während aus den Hinterhörnern die sensiblen hinteren Rückenmarkswurzeln hervorgehen. In den hinteren Wurzeln,zwischen Abgang aus dem Rückenmark und vor Zusammentreffen mit den vorderen Wurzel sind Nervenzellknoten,die sgn.Spinalganglien gelegen.Hier schalten die sensiblen,parasympathischen und organsensiblen Nervenfasern um. Jeder Rückenmarksnerv enthält also motorische ,sensible und vegetative Fasern.Außerhalb des Rückenmarks bilden die Rückenmarksnerven dann sgn. Nervengeflechte(Plexus),aus denen schließlich die eigentlichen peripheren Nerven hervorgehen.Wir unterscheiden: Halsnervengeflecht(Plexus cervicalis) Armnervengeflecht(Plexus brachialis) Lendengeflecht(Plexus lumbalis)- Oberschenkel,Bauch Kreuzbeingeflecht(Plexus sacralis)- Gesäß,Hüfte,Unterschenkel,Fuß Schamgeflecht(Plexus pudendus)Scham,Dammgegend Die Signalübermittlung geschieht folgendermaßen: a) Das Rückenmark übermittelt als Leitungsbahn Signale zwischen übergeordneten Zentralen und der Peripherie in beiden Richtungen b) Die Signalübertragung erfolgt im Rückenmark selbst,unabhängig von übergeordneten Zentralen.Dieser Vorgang untersteht also nicht dem Willen.Wir bezeichnen ihn als Reflex.Der Reflex ist die unwillkürliche Antwort auf einen (sensiblen)Reiz! 75 Hirnnerven- Rückenmark- und peripheres Nervensystem. • • • • • • • • • • • • Die peripheren Nerven: Die langen Fortsätze (Neuriten) der in den Vorderhörnern gelegenen Ganglienzellen vereinigen sich zu den motorischen Rückenmarkswurzeln, während aus den Hinterhörnern die sensiblen hinteren Rückenmarkswurzeln hervorgehen. In den hinteren Wurzeln,zwischen Abgang aus dem Rückenmark und vor Zusammentreffen mit den vorderen Wurzel sind Nervenzellknoten,die sgn.Spinalganglien gelegen.Hier schalten die sensiblen,parasympathischen und organsensiblen Nervenfasern um. Jeder Rückenmarksnerv enthält also motorische ,sensible und vegetative Fasern.Außerhalb des Rückenmarks bilden die Rückenmarksnerven dann sgn. Nervengeflechte(Plexus),aus denen schließlich die eigentlichen peripheren Nerven hervorgehen.Wir unterscheiden: Halsnervengeflecht(Plexus cervicalis) Armnervengeflecht(Plexus brachialis) Lendengeflecht(Plexus lumbalis)- Oberschenkel,Bauch Kreuzbeingeflecht(Plexus sacralis)- Gesäß,Hüfte,Unterschenkel,Fuß Schamgeflecht(Plexus pudendus)Scham,Dammgegend Die Signalübermittlung geschieht folgendermaßen: a) Das Rückenmark übermittelt als Leitungsbahn Signale zwischen übergeordneten Zentralen und der Peripherie in beiden Richtungen b) Die Signalübertragung erfolgt im Rückenmark selbst,unabhängig von übergeordneten Zentralen.Dieser Vorgang untersteht also nicht dem Willen.Wir bezeichnen ihn als Reflex.Der Reflex ist die unwillkürliche Antwort auf einen (sensiblen)Reiz! 76 Hirnnerven- Rückenmark- und peripheres Nervensystem. • • • • • • • • Die Reflexe: Beide Schenkel der Reflexleitung werden von den zu-bzw.abführenden Fasern der Rückenmarks(=Spinal)nerven gestellt.Umschaltstellen sind die Ganglienzellen der grauen Rückenmarkssubstanz.Die einfachste Reflexleitung bezeichnen wir als direkten Reflex.Dieser verläuft innerhalb eines einzigen Rückenmarksegments.Sensible Fasern leiten die Erregung dem entsprechendem Rückenmarkssegment zu,hier erfolgt sofort die Umschaltung auf den motorischen Schenkel = efferenter Nerv zum entsprechenden Muskel,der mit einer Be= wegung blitzschnell und ohne Ermüdung reagiert.Z.B.Kniescheiben= sehnenreflex(PSR). Beim indirekten (Fremd)reflex verläuft der Reflex bogen über 2 oder mehrere Rückenmarksegmente.Z.B.Hornhautreflex. Die Reflexantwort dauert entsprechend länger,Ermüdung tritt auf. Bei den sgn. Zu-Abwend-Flucht-und Schutzreflexen sind höhere Zentralen im Stammhirn mitbeteiligt,die Reflexantwort ist entsprechend komplex. Z.B.Akustische und optische Zu/Abwendreflexe(Mittelhirn), Schutzreflexe (Rautenhirn). Erst im Nachhinein wird die Reflexantwort bewußt.Ist entwicklungsgeschichtlich ein wesentlicher Bestandteil zur Erhaltung von Art und Individuum.Mehrere sgn. Primitivreflexe verschwinden im Laufe der Hirnreifung um ev.später bei bestimmten Erkrankungen wiederaufzutreten -> z.B.Babinski-Reflex 77 Wirbelsäule-Rückenmark 78
