8. Kontrollsysteme im Gehirn

Neurohypophyse (Hinterlappen) und Adenohypophyse (Vorderlappen)

Sympathikus

• 4 F‘s: fight, flight, fright, sex

• entstammt dem thorakalen und lumbaren Rückenmark

• Umschaltung: präganglionär Ach, postganglionär Adrenalin

Parasympathikus

• Verdauung und Ruhe, Energiespeicherung, Wachstum, Immunsystem

• entspringt den Hirnnerven III, VII, IX und v.a. X sowie dem sakralen Rückenmark

• Umschaltung: überall Acetylcholin

(die meisten Organe werden von beiden Teilen innerviert)

• dritter Teil des vegetativen NS (“kleines Gehirn“)

• eingebettet in die inneren Wände von Speiseröhre, Magen, Darm, Gallenblase und Bauchspeicheldrüse

• Neuronenzahl ungefähr wie Rückenmark

• zwei Hauptgeflechte: Plexus myentericus und Plexus submucosus

• eigenständige Funktion

  -> sensorische Neurone (Dehnung, Spannung, Chemorezeption) schalten auf motorische Neurone

  -> Kontrolle der Peristaltik und der Produktion von Enzymen

• Integration mit ZNS über Axone des Sympathikus und Parasympathikus

• ARAS = Ascending Reticular Activating System

• Diffuse modulatorische Neurotransmittersysteme

• Kennzeichen: tragen keine sensorische Information, nur Modulation der Hirnaktivität

• Funktion: Umschalten des Gehirn in andere “Betriebszustände“

  -> schütten Transmitter auch in die Extrazellulärflüssigkeit aus

  -> erreichen damit viele Zielzellen unspezifisch

• jedes Neuron kann viele (100.000) andere Neurone im gesamten ZNS   beeinflussen

• Ursprung: Ursprungskerne meist im Hirnstamm

  -> dort nur relativ wenige Zellen in den Nuclei (kritisch bei Zerstörung)

• Transmitter: Dopamin, Noradrenalin, Serotonin und Acetylcholin

• große Mehrzahl der Rezeptoren ist metabotrop und G-Protein-gekoppelt

• Funktion des gesamten Systems im Detail oft noch unklar

Bildungsort:

• aus 7 Nuclei (A1-A7) u.a. im Locus Coeruleus (“himmelblauer Ort“) in der Pons (beidseitig)

• Aktivierung der Neuronen im Locus coeruleus v.a. durch neue, unerwartete, nicht schmerzhafte Reize

• ca 12.000 Neuronen (Mensch)

• Axone erreichen das gesamte ZNS

  -> ein Neuron kann eine Axonkollaterale im Neocortex und eine weitere im Kleinhirn haben

  -> ein Neuron kann (geschätzt) 250.000 Synapsen bilden

zentrale Wirkung bei Aktivierung des Kerns:

• Förderung von Wachheit und Aufmerksamkeit (arousal)

• Einfluß auf Aufmerksamkeit, Schlaf-Wach-Rhythmus, auch Lern- und Erinnerungsvorgänge etc.

• Wichtige Rolle für kardiovaskuläre Steuerung und Atmungssteuerung -> beinflusst neuroendokrines System

Bildungsort:

• Raphe-Neuronengruppen in Tegmentum & Medulla oblongata

• Kerne liegen beiderseits der Mittellinie in der Pons, dem Hirnstamm und dem Mittelhirn

Haupt-Projektionsbereiche:

• caudal gelegene Bereiche

  -> projizieren z.B. ins Rückenmark und hemmen dort die Schmerzwahrnehmung

• rostral gelegene Bereiche

  -> projizieren in den Hypothalamus, dort Steuerung von Blutdruck, Temperatur, Ess- und Sexualverhalten

• im basalen Vorderhirn

  -> mediale Septumkerne und Nucleus basalis meynert

  -> Projektion v.a. zum Cortex und zum Hippocampus, kognitive Funktionen?

• im Tegmentum und der Pons

  -> pontomesencephalotegmentaler Komplex

  -> nahe den anderen modulatorischen Systemen

  -> Projektion v.a. zum Thalamus, hier u.U. Kontrolle der aufsteigenden Informationsweitergabe (gating)

• mesocorticolimbisches Dopaminsystem ist essentieller Bestandteil des “Lust-Systems“ des Gehirns

• verschiedene Drogen wirken in der ventralen tegmentalen Area (VTA) auf die dopaminergen Neuronen oder deren GABAerge inhibitorische Interneuronen

• Nikotin, Opiate, Ethanol, Barbiturate, Benzodiazepine haben einen stimulierenden bzw. enthemmenden Einfluß auf die VTA Neurone

• Neuronen des Zielareals (= Nucleus accumbens) des VTA besitzen Dopaminrezeptoren vom Typ D2

  -> synaptische Übertragung wird beeinflußt durch Kokain, Amphetamine, Opiate, Tetrahydrocannabinol (THC), Phencyclidin und Ketamin

• vom Nucleus accumbens ziehen GABAerge Projektionen u.a. zum limbischen System und zum Hypothalamus (vegetative Anbindung)

• schon nach 1-maligem Ecstacy-Konsum werden bei Primaten die Komponenten des Dopamin- und Serotonin-Stoffwechsels herunterreguliert

  -> entsprechende Neuronen sterben irreparabel ab!

• Hauptwirkung im Gehirn als Antagonist von Adenosin-Rezeptoren (strukturelle Ähnlichkeit von Adenosin zu Koffein)

• wichtigster Rezeptor: A2a-Rezeptor

• normalerweise wird über Adenosin-Bindung an A2a die Adenylatcyclase aktiviert

  -> cAMP-level steigt -> Schläfrigkeit

  -> bei Blockade des A2a durch den Antagonisten Koffein unterbleibt die AC-Aktivierung -> Wachheit

• Komponenten des ARAS sind zuständig für die neuronale Kontrolle von Schlaf- und Wachzeiten

• modulatorische Neurone:

  • mit Noradrenalin und Serotonin feuern während des Wachseins

  • mit Acetylcholin scheinen u.a. REM-Phasen zu fördern

  • die modulatorischen ARAS Projektionen kontrollieren die Aktivität des Thalamus -> kontrolliert wiederum die EEG-   Rhythmen des Cortex

  • absteigende Projektionen des ARAS hemmen die Motoneuronen (Motorblockade) beim schlafen

• Relaisneuronen im Thalamus:

  • übertragen die Informationen zum Cortex

  • feuern im Wachzustand mit einzelnen Aktionspotenzialen

  • feuern im Schlaf in rhythmischen Salven und isolieren damit den Cortex vom sensorischen Eingang

• Signal von Fettreserven zum Gehirn

• Signalstoff: Leptin

• Leptin wird von Fettzellen produziert, wenn diese ausreichend gefüllt sind -> Hemmung der Nahrungsaufnahme

• beteiligt beim Menschen verschiedene Strukturen im Hypothalamus:

  -> Nucleus arcuatus, Nucleus paraventricularis und Area hypothalamica lateralis

• Nucleus arcuatus ist der “Sensor“ des Gehirns

  -> reagiert auf unterschiedliche Leptin- Konzentrationen im Blut