Zentrales Nervensystem

Zentrales Nervensystem
• Funktionelle Neuroanatomie (Struktur und
Aufbau des Nervensystems)
• Neurophysiologie (Ruhe- und
Aktionspotenial, synaptische Übertragung)
• Fakten und Zahlen (funktionelle
Auswirkungen)
Anatomie des Nervensystems
• Zentrales NS
– Gehirn
– Rückenmark
• Peripheres NS
– Hirnnerven
– Somatisch
– Vegetativ
• Sympathisch
• Parasympathisch
Vegetatives Nervensystem
Parasympathicus:
Aufbau von
Energiereserven
Sympathicus:
Bewältigung von
bedrohlichen
Situationen
Die Hirnnerven
Struktur des Gehirns
Ansichten des Gehirns
Seitlich
Von der Mitte
Von unten
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).
Schichten des Neokortex
Limbisches System
Das limbische
System ist um den
Thalamus gruppiert.
Wichtig für
Steuerung von
Emotion und
Motivation (Flucht,
Fressen, Kampf, etc).
Basalganglien
Wichtig für
Ausführung von
Willkürbewegungen
(Parkinson)
Pause
5 + 2 = gelb
Rot kongruent
Stroop-Test: Rot baseline
Rot inkongruent
Dixon, Smilek, Cudahy & Merikle (2000) Five plus two equals yellow,
Nature, 406, 365.
Aus der Welt der Wissenschaft
• Amerikanische Wahlzettel (Nature, 2000)
• Visuelle Erfahrung verändert die
Orientierungswahrnehmung (Nature
Neuroscience, 2000)
• Körpergrösse hängt vom Geburtsmonat ab
(Nature, 1998)
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
4 grundsätzliche Fragen
• Wie erzeugen Neuronen die Signale, die eine
Kommunikation zwischen verschiedenen Teilen
des Neurons ermöglichen?
• Wie sind Neuronen miteinander verbunden, um
den Informationsfluss zwischen Zellen zu
gewährleisten?
• Wie entstehen aus verschiedenen
Verknüpfungsmustern verschiedene
Verhaltensweisen?
• Wie wird Verhalten aufgrund von Erfahrung
modifiziert?
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
Golgi und Ramon y Cajal
Anfärbung von Neuronen
Gliazellen
Funktionen der Gliazellen
•
•
•
•
Dienen als Stützelemente
Bilden Myelin zur elektrischen Isolation
Mikroglia wirkt als „Müllabfuhr“
Puffern und halten die Konzentration von
Kaliumionen im Zellzwischenraum konstant
• Lenken die Wanderung von Neuronen während
der Entwicklung
• Sind an der Bildung der Blut-Hirn-Schranke
beteiligt
• Spielen vielleicht bei der Ernährung der
Nervenzellen eine Rolle
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
1. Funktionelle Spezialisierung zwischen
verschiedenen Regionen (z.B. V1, S1),
aber auch innerhalb von Regionen.
2. Es gibt ca. 1012 Neurone und 1015
Synapsen. Einzelne Neurone haben 1000
bis 10.000 Synapsen.
Wichtige Fakten
3. Konnektivität: Trotz der hohen Anzahl
von Synapsen sind Neurone im Schnitt nur
mit ca. 3% der sie umgebenden Neurone
(1mm3) verbunden.
4. Die Eingangssignale der Neurone sind
analog. Das Ausgabesignal
(Aktionspotential) ist aber diskret.
Wichtige Fakten
5. Zeitliche Synchronisation ist wichtig!
6. Ein Aktionspotential dauert ca. 1 msec.
Synaptische Übertragung dauert ca. 5
msec.
7. Einzelne Synapsen tragen ca. 1% bis 5%
zur Schwelle eines postsynaptischen
Neurons bei.
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!
Extra Dias:
Unterschiede Axon Dendrit
Kniesehnenreflex: Beispiel für
Signalübertragung
Ionenverteilung
Kalium-Gleichgewicht