Unit 3 - Die biologischen Grundlagen des Verhaltens

Direkte Verfahren messen direkt Hirnströme

Elektroenzephalographie (EEG): Hirnaktivität durch Elektroden gemessen

-> Eelektroenzephalogramm: misst nicht invasiv (es wird nicht in Körper eingegriffen), sehr präzise

-> Sehr genau zeitlich, räumlich eher schlecht

Magnetoenzephalographie (MEG): Räumliche Auflösung 3-6mm; nur Hirnströme an Kortex-Oberfläche gemessen

-> Kortex-Oberfläche gefurcht, daher kann bei Vertiefungen nicht gemessen werden

-> Es muss parallel mithilfe eines anderen Verfahrens eine Aufnahme des Gehirns gemacht werden (nur die Aktivierungen werden gemessen, nicht ganzes Gehirn), oft nur ungenaue Angaben möglich (nicht individuell)

Ruhepotential: Flüssigkeit in Zelle leicht negativ geladen (-70 Mikrovolt)

• Exitatorische vs. Inhabitorische Inputs, erstes > zweiteres

  -> Kommt vom Soma positive Ladung am Axon an, Grenze von -55 Mikrovolt wird überschritten -> Aktionspotenzial wird erreicht, findet immer gleich statt, unabhängig von Stärke der Ladung

  -> Es öffnen sich Kanäle, lassen positive Ionen rein -> weitere Depolarisierung, sprungartig -> Bei ca. +40 Mikrovolt schließen sich Kanäle, positive Ionen fließen raus und negative rein (Repolarisation)

• Wird am Anfang leicht negativer als sonst

  ->Absolute Refraktärphase, kann kein Aktionspotezial erwirkt werden, danach relative Refraktärphase (Aktionspotenzial nur bei sehr starker Stimulation)

• Negative Ionen schwimmen mit dem “Strom”, entlang des Axon (nur vorwärts, nicht rückwärts)

• Unterschiedliche Formen etc.

• Dendriten empfangen Reiz, wird über Soma weitergeleitet, dann über das Axon (kann unterschiedlich lang sein) bis zu den Endplättchen

  -> Weitergabe an andere Zellen

• Vor “Ankunft” im sensorischen Cortex: Refelxartige Reaktion, da vom Rückenmark aus ein Motoneuron aktiviert wird, dass dies auslöst, noch bevor Schmerz bewusst wahrgenommen wird

• Neben Neuronen auch Glia-Zellen (Stützzellen), die unter anderem die Myelinscheide um manche Axone bilden; halten Neurone am Platz (“Klebstoff”). Bei geschädigten/sterbenden Neuronen vermehren sich Gliazellen dort und “entsorgen” Abfallmaterial

• Unterschiedliche Reize, die von den Dendriten empfangen werden -> Summiert sich im Soma auf und wird über Axon weitergegeben

Sensorische Neuronen: Übertragung Sinnesrezeptoren an ZNS

Motoneurone: Übertragen Botschaften vom ZNS an Muskeln und Drüsen

Interneurone: Transfer von Botschaften von Sensorischen- oder Motoneuronen auf andere Neurone

Spiegelneurone: Reaktion auf beobachtetes Verhalten, auch im Gehirn, Verstehen der Absichten, Rückgreifen auf eigene Erfahrungen um Verhalten zu erklären/verstehen

• Vesikel wandern zum synaptischen Spalt

• Vesikel platzen und geben Neurotransmitter in synaptischen Spalt aus

• Neurotransmitter wandern/fließen zur postsynaptischen Membran und docken dort an passenden Rezeptoren an

• Schlüssel-Schloss-Prinzip: Neurotransmitter + Rezeptor

• Neurotransmitter kann im Gehirn unterschiedliche Funktionen haben (exitatorisch, erregend; hemmend, inhibitorisch)

• Neurotransmitter dockt an, ab und wandert zurück oder wird aufgelöst

• Adrenaline -> Fight Ort flight, Noradrenaline -> Concentration

• Noepinephrin & Dopamine -> Pleasure Neurotransmitter (z.B. Einfluss auf Stimmungsschwankungen, Angstzustände)

  -> Mehr Norepinephrin -> Heben Stimmung, lindern Depression

• Serotonin -> Mood Neurotransmitter (Hirnstamm, wichtig für autonome Prozesse)

• GABA -> Calming Neurotransmitter (Inhibierende, beruhigende Wirkung, wenn zu wenig vorhanden -> Wirkt an Entstehung von Angst und Depressionen mit); im Gehirn am häufigsten vorhanden

• Acetylcholine -> learning Neurotransmitter (ZNS, auch peripheres NS; Auch Korrelation mit Alzheimer; wirkt auch exitatorisch an Verbindungen zwischen Nerven und Muskeln

• Glutamate -> Memory Neurotransmitter (exitatorisch, hohe Erregung, wichtig für Erinnerung, Lernen); hohe Konzentration im Gehirn

• Endorphine -> Euphoria Neurotransmitter (euphorisches Erleben, Kontrolle emotionales Verhalten, körpereigene Morphine für Schmerz); Nuromodulator (modifiziert Aktivität des postsynaptischen Neurons)

• Objektiv - Subjektiv: Objektiv wahrnehmbar, von allen gleich, Seele nicht erkennbar, nur ableitbar#

• Öffentlich - Privat: Merkmale des Leibs sind öffentlich (klar sichtbar), Eigenschaften der Seele nicht

• Korrigierbar - Unkorrigierbar: z.B. bei Diskussionen über physischen Zustand von Wasser (Eis, flüssig) kann Aussage korrigiert werden da überprüfbar; Wasser warm/kalt -> nicht korrigierbar, kommt auf Meinung an

• Spationier-temporal - Temporal: Leib existiert sowohl in Raum (spationier) als auch in Zeit (Kant), bei Seele nur Zeit

• Nicht-intentional - Intentional: Intentionalität = Immer ein Gehalt bei psychischem Vorhaben = man denkt etwas, man glaubt etwas -> Bei physischem nicht gegeben

• Determiniert - Frei: Leib ist vorherbestimmt und kausal erkennbar, was passiert/passieren wird, Psyche frei

• Trilemma: Bestehend aus drei Sätzen, machen alle für sich Sinn und auch zwei zusammengenommen, bei allen drei zusammen nicht mehr logisch (nach Bieri, nur entweder 1+2, 1+3 oder 2+3 möglich)

  1. Mentales Geschehen ist nicht-physisches Geschehen

  2. Mentales Geschehen ist im Bereich physischen Geschehens kausal wirksam

  3. Der Bereich physischen Geschehens ist kausal geschlossen (alles physische Geschehen kann in sich erklärt werden, es bedarf keiner metaphysischen Zusammenhänge / Einflüsse)

• 2 & 3 möglich, da mentales Geschehen dem physischen untergeordnet und darauf zurückführbar ist

• Monismus: “Es kann nur einen geben!” -> Nur eine Entität

  -> Physikalismus (physisch, psychisch auf physisch rückrufbar)

  -> Idealistisch: Nur das Psychische existent, physisches daraus abgeleitet

  -> Neutral: Zugrundeliegende, nicht benannte Identität, entweder physisch/psychisch, die sich noch zeigt

• Dualismus: “Es herrsche Gleichberechtigung!” -> Beide Entitäten vorhanden

  -> Interaktionistisch: Gegenseitiges Einwirken / Einfluss -> Parallel: Keine Beeinflussung, läuft alles parallel

  -> Methodisch: Frage was wen beeinflussen kann, kann nicht wissenschaftlich beantwortet werden kann / muss

• Komplementärstes: “Ich bin neutral!”

  -> Frage nach Existenz der beiden Entitäten ist nicht geklärt, zwei Herangehensweisen für Forschung

Messen direkt Hirnströme

• Elektroenzephalografie (EEG): Hirnaktivität durch Elektroden gemessen

  -> Elekroenzephalogramm, nicht invasiv (nicht eingegriffen, nur aufzeichnen), sehr präzise

  -> Sehr genau zeitlich, räumlich eher schlecht (Ursprung der Ströme nur auf ein paar Zentimeter genau)

• Magnetenzephalografie (MEG): Räumliche Auflösung 3-6mm; nur Hirnströme an Kortex-Oberfläche gemessen

  -> Kortex-Oberfläche gefurcht, daher kann bei Vertiefungen nicht gemessen werden

  -> Es muss parallel mithilfe eines anderen Verfahrens eine Aufnahme des Gehirns gemacht werden (nur die Aktivierungen werden gemessen, nicht ganzes Gehirn), oft nur ungenaue Angaben möglich (nicht individuell)

Messen Stoffwechsel im Gehirn -> Rückschlüsse auf Aktivität im Gehirnareal

• Maget-Resonanz-Tomographie (MRT): Invasiv

  -> Mithilfe eines starken Magnetfeldes wird Bild des Gehirns gemacht

  -> Gemessen wird die Zeit, in der sich die Kernspins von Wasserstoffatomen auf Magnet ausrichten

  -> Für Hirnforschung nicht interessant

• Positronen-Emissions-Tomographie/Therapie (PET):

  -> Invasives Verfahren, Verabreichung radioaktiver Substanz (verbindet sich mit Sauerstoff)

  -> Sauerstoffbedarf steigt mit zunehmender Aktivität -> In Hirnregionen mit hoher Aktivität hohe Blutversorgung (Sauerstoff) notwendig -> Wo viel Blut ist, starke Aktivität

  -> Räumliche Auflösung 3-6mm (gut), zeitlich nicht, Stoffwechsel benötigt mehr Zeit (Sekunden-Minuten)

• Funktionelle Magnet-Resonanz-Tomographie (fMRT):

  -> Messung Sauerstoffversorgung des Gehirns an bestimmten Stellen (hohe Aktivität -> mehr Sauerstoff)

  -> Räumliche Auflösung besser als bei PET, zeitlich aber schlechter als EEG

Hemisphären sind gleich aufgebaut, immer überkreuz (rechte Hemisphäre beinhaltet Motorik für linke Körperhälfte und Vice versa)

Am Corpus Callosum werden die Informationen von einer auf die andere Hemisphäre übertragen

-> Problematisch wenn durchtrennt, da manche Informationen/Bereiche nur auf einer Hemisphäre vorhanden (z.B. sprechen links)

-> Mensch könnte Katze auf linker Seite sehen aber nicht benennen

• Lateralisation: Eine Hemisphäre hat eine übergeordnete Rolle bei der Ausübung einer Funktion

Produktion neuer Gehirnzellen aus natürlichen Stammzellen

Computertomographie (CT/CAT) um Beschädigungen im Gehirn festzustellen, Röntgenstrahlen

• Besteht aus Netzwerk von Drüsen, die chemische Botenstoffe (Hormone) bilden und absondern

• Drüsen reagieren auf Konzentration von chemischen Stoffen im Blut und schütten Hormone aus, die an Zielzellen wandern (nur dahin, wo spezifische Rezeptoren vorhanden sind)

• Hirnanhangdrüse = wichtigste, da sie zehn verschiedene Hormone produziert, welche Sekrete aller anderen Drüsen beeinflussen, beeinflusst auch Wachstum, Testosteron/Östrogene

• Änderungen in der Hirnleistung (auch Auswendiglernen) = Plastizität

1. Äußerer Druck

2. Konkurrenz (um Ressourcen)

3. Auswahl des leistungsfähigsten Phänotyps (Aus einer Anzahl von Phänotypen)

4. Fortpflanzungserfolg (Der dem leistungsfähigsten Phänotyp entsprechende Genotyp wird an die nächste Generation weitergegeben)

5. Häufigkeit des Genotyps (und des Phänotyps) nimmt (in der nächsten Generation) zu

Genotyp: Genetische Zusammensetzung eines Organismus

Phänotyp: Äußeres Erscheinungsbild eines Organismus

• Bezeichnet den Anteil an den beobachteten Unterschieden zwischen Individuen, welcher auf genetische Unterschiede zwischen ihnen zurückgeht

• Verhältnis zweier Varianzen = Genetische Varianz : Beobachtete Varianz

• Sexuelles Verhaltensmuster weitgehend durch die Evolution bestimmt

• Hauptziel = Fortpflanzung bzw. Arterhaltung

• Sexualverhalten ist in starkem Maß ritualisiert und stereotypisiert

• Tiere werden als Reaktion auf Hormone paarungsbereit, deren Ausschüttung durch die Hypophyse gesteuert wird und durch die Keimdrüsen erfolgt

• Männliche Tiere: Androgene, hormonell gesehen immer paarungsbereit

• Weibliche Tiere: Östrogen, hormonell gesehen nur periodisch nach einer bestimmten Anzahl an Tagen oder Monaten paarungsbereit

• Biologisch gesehen ist Sexualverhalten nur für Fortpflanzung nötig

• Orgasmus dient als ultimativer Verstärker für die bei der Paarung eingesetzte Energie

• Kulturen stellen bestimmte Normen und Standards auf, die festlegen, welche sexuellen Verhaltensweisen zu erwarten und akzeptabel sind

• Enthalten kognitive Schemata zu Erfahrungen, Einstellungen und Normen des Sexualverhaltens

• Bestimmen und regulieren Verarbeitung sexueller Reize und enthalten individuelle sexuelle Verhaltens- und Handlungspläne

• Kulturell und sozial vermittelte Programme sexueller Reagibilität -> Vorschriften, wie man sich verhalten soll

• Im Laufe des Lebens werden versch. Aspekte dieser Skripte durch soziale Erfahrungen und Interaktionen angesammelt

• Niedergelegte Einstellungen + Werte -> Externe Quelle sexueller Motivation

• Auch Fähigkeit zu Bindung, Geschlechtsidentität und Geschlechtsrollen werden hierdurch mit determiniert

Liegt vor, wenn Jemand vom Begleiter einer Verabredung zu sexueller Aktivität gezwungen wird

• Genetische Komponente

• Beide Zwillinge gleiche sexuelle Orientierung: konkordant ; wenn nicht: diskordant

• Heterosexuelle -> asymmetrische Hirne, mit geringfüg stärker ausgeprägten Rechten Hemisphäre

• Homosexuelle -> Symmetrische cerebrale Hemisphären

• Ca. 10% der Bevölkerung

• Daryl Bem: Biologie wirkt nicht direkt auf sexuelle Orientierung, sondern über Beeinflussung der Temperamente und Tätigkeiten junger Kinder eher indirekt eingreift

  -> “Exotisch zu erotisch” Gefühle der Unähnlichkeit führen zu emotionaler Erregung; im Laufe der Zeit wird Erregung in erotische Anziehung umgewandelt

• Hormonelle Aktivität bei den meisten Frauen und Männern wenig Einfluss auf sexuelle Bereitschaft und Befriedigung

• Wenn Hormone unter bestimmtes Niveau fallen, hat das häufig negative Auswirkungen auf sexuelles Begehren

  -> Testosteronspiegel ausgleichen (Therapie)

• Sexualität ist ein primäres Motiv menschlichen Verhaltens

• Sexuelle Erregung = Zustand von Aufregung und Spannung, erzeugt durch physisologische und kognitive Reaktionen auf erotische Reize

• Erotische Reize führen zu sexueller Erregung und Gefühlen der Leidenschaft

1. Männer und Frauen verfügen über ähnliche sexuelle Reaktionsmuster

2. Frauen sind variabler und neigen dazu, langsamer zu reagieren, aber auch länger erregt zu bleiben

3. Viele Frauen können mehrere Orgasmen erleben, was bei Männern im Vergleichbaren Zeitraum eher selten vorkommt

4. Penisgröße hat im Allgemeinen keinen Bezug zur sexuellen Leistungsfähigkeit

Der menschliche sexuelle Reaktionszyklus ist durch vier Phasen charakterisiert:

1. Erregungsphase: Blutgefäßerweiterungen in der Beckenregion. Penis erigiert und Klitoris schwillt an; Körperflüssigkeiten werden in Vagina und Hoden gesammelt, Errötung und Hitzewelle

2. Plateauphase: Maximales Erregungsniveau, Pulsrate, Atemfrequenz und Blutdruck erhöhen sich schnell; Abgabe von Drüsensekreten steigt, sowie die Muskelspannung der willkürlichen und unwillkürlichen Muskulatur. Menge der Vaginalflüssigkeit steigt und Brüste schwellen an

3. Orgasmus-Phase: Empfinden ein intensives, angenehmes Gefühl der Befreiung von der sexuellen Spannung. Rhythmische Kontraktionen, Atemfrequenz und Blutdruck erreichen sehr hohes Niveau, Puls kann sich verdoppeln

4. Rückbildungsphase: Körper kehrt auf Niveau vor Erregungsphase zurück. Puls und Blutdruck sinken. Männer: Refraktärphase, während dieser kann kein weiterer Orgasmus ausgelöst werden. Frauen: Mehrere Orgasmen in kurzer Zeit

• Schmerzrezeptoren werden durch z.B. spitzen Gegenstand stimuliert -> Senden Botschaft über sensorische Neurone zu Interneuron im Rückenmark

• Interneuron reagiert, indem es Motoneurone stimuliert, die wiederum Muskeln im entsprechenden Körperteil veranlassen, sich vom Schmerz erzeugenden Gegenstand zurückzuziehen

• Erst nach dieser Abfolge von neuronalen Ereignissen und dem Rückzug des Körpers erhält das Gehirn Informationen über die Situation

  -> Informationen über den Vorfall werden im Gedächtnissystem gespeichert, sodass beim nächsten Mal das gefährliche Objekt gemieden wird

• Werden aktiviert, sobald jemand beobachtet, dass ein anderer eine Handlung ausführt

• Erlauben, die Absichten des Verhaltems anderer zu begreifen

• Ermöglichen es auf eigene Erfahrungen zurückzugreifen, um sich das Verhalten zu erklären und zu verstehen

• Grundstein für soziales Miteinander

• 5-10 fache Anzahl an Gliazellen (Glia = Klebstoff)

Wichtige Funktionen:

1. Während Entwicklung helfen sie neugebildeten Neuonen den richtigen Ort im Gehirn zu finden

2. Helfen Gehirnstoffwechsel. Wenn Neurone geschädigt sind und absterben, vermehren sich die Gliazellen und entsorgen es

3. Können überschüssige Neurotransmitter/Substanzen aus dem synaptischen Spalt zw. Neuronen aufnehmen

4. Bilden um einige Arten von Axonen eine Hülle, die Myelinscheide (Isolierungen aus Fett)

5. Verhindern, dass giftige Substanzen im Blut Zellen im Gehirn erreichen. Astrozyten bilden Blut-Hirn-Schranke

6. Spielen bei neuronaler Kommunikation eine aktive Rolle

• Alles-oder-nichts-Gesetz

• Erreicht Summe der exitatorischen Inputs einmal die Schwelle, wird ein gleichförmiges Aktionspotenzial generiert

• Selbst-propagierend; keine Stimulation von außen nötig

• Nachdem ein AP ein Segment des Axons passiert hat, befindet sich die Region des Neurons in der Refraktärphase

• Absolute Refraktärühase = Neue Stimulation kann kein weiteres AP hervorrufen

• Relative Refraktärphase = AP nur möglich, wenn Stimulus stärker als üblicherweise ist

• Zwei Neurone berühren sich niemals

• Übermittlung von Informationen

• Nach Eintreffen des AP am Endknöpfchen werden synaptische Vesikel angeregt, zur inneren Membran des Endknöpfchens zu wandern und anzuheften

• Im Vesikel -> Neurotransmitter, bioch. Substanzen, die andere Neurone stimulieren

• AP -> Ionenkanäle öffnen -> Kalzium-Ionen verursacht das Platzen der synaptischen Vesikel

• Neurotransmitter breiten sich im synaptischen Spalt aus

  -> Binden sich an Rezeptormoleküle, die in postsynaptischer Membran eingebettet sind

• Zwei Bedingungen:

  1. Rezeptor muss frei sein

  2. Form der Neurotransmitter muss zur Form der Rezeptormoleküle passen

• Im zentralen und peripheren Nervensystem vorhanden

• Alzheimer -> Abbau von Neuronen, die Azetylcholin absondern

• Wirkt an Verbindungen zw. Nerven und Muskeln exzitatorisch -> Verursacht Muskelkontraktionen

• Gifte beeinflussen synaptische Tätigkeit d. Azetylcholins

• Botulinumtoxin -> Verhindert Freisetzung von Azetylcholin im Atmungssystems

• Curare -> Lähmt Atemmuskeln, besetzt wichtige Azetylcholinrezeptoren

• Bekanntester inhibitorische Neurotransmitter

• Kann in etwa einem Drittel aller Synapsen eingesetzt werden

• Besonders hohe Konzentration in Thalamus, Hypothalamus und Okzipitallappen

• Hemmt neuronale Aktivität -> Konzentration im Hirn sinkt -> Menschen empfinden Angst oder Depression

• Angststörungen -> Benzodiazepinen (Valium, Xanax) -> Steigern GABA Aktivität

  -> Binden nicht direkt an GABA-Rezeptoren; Bewirken, dass GABA auf effektivere Weise an postsynaptische Rezeptormoleküle binden

• Dopamin + Norepinephrin = Katecholamine

• Haben bei Angststörungen, Stimmungsschwankungen und Schizophrenie entscheidende Rolle

• Substanzen, welche den Spiegel erhöhen, heben Stimmung und lindern Depressionen

• Schizophrene -> Zu hoher Dopaminspiegel; Behandlung: Medikamente, die diesen Spiegel senken

• Neurone, die Serotonin produzieren sind im Hirnstamm, der fürs Erregungsniveau und viele autonome Prozesse wichtig ist

• LSD unterdrückt Wirkweise der Serotonin-Neurone

• Serotonin-Neurone hemmen normalerweise andere Neurone

• Abweichende Serotoninkonzentration -> Stimmungsschwankungen

• Verringertes Serotoninlevel kann zu Depressionen führen

• Antidepressiva: Fluctin -> Erhöht Wirkung von Serotonin, indem sie die Wiederaufnahme aus dem synaptischen Spalt verhindern