Biopsychologie 1 Stumm

Computertomografie (CT) basiert auf der unterschiedlichen Absorpation von Röntgenstrahlen in Geweben unterschiedlicher Dichte

Magnetresonanztomografie (MRT) basiert auf Prinzipien der Kernspinresonanz. Es werden Schnittbilder des Körpers erzeugt. Man erhält eine bessere Darstellung weißer & grauer Substanz.

Kommerzielle Anwendung neurowissenschaftlicher Methoden

Neurowissenschaftliche Grundlagenforschung zum Kaufverhalten

Bei Electrodermal Activity (EDA) misst man Änderungen im Hautleitwiederstand durch Schwitzen, da es sich um eine sympathische Reaktion auf erhöhte Anforderungen und emotionale Stimuli handelt.

• Facial Action Coding System

  • Trainierte Beurteiler beschreiben sichtbare muskuläre Aktivität und klassifizieren sie in Action Units.

• Elektromyographie

  • Direkte Messung der Gesichtsmuskelaktivität

  • Vorteil: Auch minimale Gesichtsveränderungen können erfasst werden

• Pupillen verändern sich nicht nur durch Licht sondern auch durch:

  • Aufgabenanforderung

  • Als Reaktion auf emotionale Stimuli

  • Bei Entscheidungsprozessen

Unter EEG versteht man, die Darstellung der elektrischen Aktivität des Gehirns. Die Aktivität im Hirn entsteht durch Reiz- und Informationsübertragung von Nervenzelle und Hirnrinde.

Man verwendet MRT um funktionelle Bilder zur Aktivität des Gehirns zu erstellen. Die erzeugten Bilder stellen eine Zunahme von Sauerstoff im Gehirn da.

• S1: Übergang zwischen Wach und Schlaf

• S2: Leichter Schlaf

• S3 & S4: Slow Wave Sleep

• REM: Rapid Eye Movement

• Delta-Wellen: v.a. Im Tiefschlaf oder auch Meditation

• Theta: S1 & S2 aber selten; REM

• Alpha & Beta: Im Wachzustand; S1

• Gamma: höchste Erregung; teilweise im REM

• Alpha- und Betawellen alternieren

  • Wechsel zwischen den Wellentypen alle 1-20 Sekunden

• Unmittelbar vor dem Einschlafen fast Ausschließlich Alphawellen

• Übergangszustand zwischen Wach und Schlaf

  • Nur wenige Alpha- und Beta Wellen mit niedriger Amplitude

  • Thetawellen mit niedriger Amplitude

• Muskulatur noch nicht abgeschaltet

  • Einschlafzuckungen

  • Häufig langsam rollende Augenbewegungen

• Noch leicht Weckbar

• Meiste Zeit des Schlafens in diesem Stadium

• Schlafspindel häufig

  • Anzeichen reduzierter Aufmerksamkeit (Schutzmechanismus gegen das Aufwachen)

• K-Komplexe (plötzliche, scharfe Wellen)

  • Kommen nur im 2 Stadium vor

  • Reaktion auf akustische Reize

• Beide sind Teil der Tiefschlafphase (Slow-Wave-Sleep / Deltaschlaf)

• Stadium 3: Auftreten von Deltawellen mit Anteil von 20 - 50% des EEG innerhalb eines 30 Sekunden Zeitraums

• Stadium 4: Deltawellen treten mit einem Anteil von über 50% innerhalb eines 30 Sekunden Zeitraums auf

• Hochfrequentes EEG

  • Ähnlich dem Wachzustand

  • Weckschwelle hoch -> schwer weckbar

• Träume am häufigsten

• Schnelle Augenbewegungen (REM-Bursts)

• Thetaaktivität

  • häufig in Sägezahnform

  • Evtl. mehrere Gamma Wellen

• Fast kein Grundtonus der Muskulatur

  • Trotzdem Muskelzuckungen

• Hohe vegetative Aktivität

• Wechsel der Schlafstadien in Zyklen

  • Dauer eines Zyklus ca. 90min

• Kerngebiet im vorderen Hypothalamus

  • Unmittelbar über der Kreuzung der Sehbahn

• Bekommt Infos über Umgebungshelligkeit aus dem Sehnerv

• Enge Verbindung zu anderen Kernen des Hypothalamus

• Verbindung zur Zwirbeldrüse

• endokrine Drüse auf der Rückseite des Zwischenhirns

• Erhält Infos vom NSC über Helligkeit

• Produziert Melatonin bei Dunkelheit und sendet es in die Blutbahn

  • Melatonin Konzentration tagsüber niedrig

  • Früher Abend vor Einschlafen steigt Produktion an und erreicht Maximum gegen Mitternacht

• Externes Melatonin kann Blut-hirn-Schranke passieren -> kann als natürliches Einschlafmittel eingesetzt werden

• Konzentration von Melatonin ändert sich über Lebensspanne

• Dauer der Wachheit

• Zirkadiane Rythmen

  • Bestimmen körperliche, hormonelle und psychische Schwankungen

Normaler Rythmus

• Zirkadianer Rythmus

  • Schlafrythmus parallel zu Schwankung der Körpertemperatur

Schlafentzug

• Zirkiadiane Periodik bleibt bestehen

  • Druck nicht immer gleich

  • Schlafen nicht bis in den Nachmittag wenn wir Schlaf nachholen

• Schlaf ist wichtig zur Erholung

  • Automatisches Einschlafen nach längerem Wachzustand

  • Nach Schlafentzug oder erhöhter Körperlicher Anstrengung

  • Annahme: SWS Schlaf wichtig für Regenerationsvorgänge der Neuronen

• Schlaf hat eine Reperatur- und Erhohlungsfunktion:

  • Ausschüttung des Wachstumshormons fast ausschließlich im Schlaf

  • Zellteilvorgänge: häufigsten in späten Nachtstunden

  • Zellen werden in der Nacht mit ATP versorgt

  • Verdauungsprozesse

    • Lymphsystem im Gehirn arbeitet in erster Linie nachts

• Kognitiv, Motorisch und Psychisch

  • Kognitive und motorische Leistungsfähigkeit

  • Stimmung: depressive Verstimmungen, Gereiztheit und gesteigerte Aggressivität

  • Konzentrationsschwierigkeiten

  • Wahrnehmungsstörungen

  • Niedrigere Schmerzschwelle

  • Mikroschlafepisoden

• Körperlich

  • Sinkende Körpertemperatur

  • Schwankungen im Glukosestoffwechsel

• Insomnie

  • Psychiatrisch bedingt

  • Durch organische Erkrankung

• Diagnose

  • Ein- und / oder Durschlafstörung: mindestens 3x Mal die Woche für mindestens 3 Monate

• Prävelenz:

  • In Deutschland: 20% bis 30% (ca. 10 Millionen)

  • Frauen häufiger als Männer

  • Üblicherweise im mittleren Alter

• Schlafmittel verändern SWS & REM Schlaf

  • Können Störungen nicht beseitigen und machen abhängig

• Melatonin - natürliches Schlafmittel

• Schlafhygiene

  • Bett nur zum schlafen

  • Regelmäßigkeit

  • Kein Mittagsschlaf

  • Niedrige Temperaturen & Niedrige Beleuchtung

  • Vor Schlafen: Kein Sport, schweres Essen

  • Alkohol-, Koffein- und Nikotinkonsum minimieren

  • Entspannung / Runterfahren

  • Sport und Licht während des Tages

• Zerebrale Steuerung

• Informationsleitung

• Bewegunsausführung

• Quergestreifte Muskulatur

  • Muskulatur des Bewegunsapparates

  • Für willentliche Bewegung zuständig

  • Zum Teil auch im Herzen

• Glatte Muskulatur

  • Von autonom , unwillkürlichen Nervensystem gesteuert

  • Dient zur Kontraktion von inneren Hohlorganen

1. Muskeln

2. Muskelfaserbündeln

3. Muskelfasern

4. Muskelfaserbrillen

5. Muskelfibrillen

1. Axonkollateralen: Axon spaltet sich am Ende in mehrere Verzweigungen auf

2. Motorische Endplatte: Verbindung zwischen Axonende und Muskulatur

3. Weitere Vergrößerung durch kleinräumige Verzweigungen

• Steuerung des Prozesses

• Im Frontallappen:

  • Hauptaufgabe: Sendung motorischer Befehle

  • Somoatopische Organisation (jede Stelle Kontrolliert eine andere Muskelgruppe)

  • Innervierung der anderen Seite

  • Efferente Verbindung an Muskulatur & Kleinhirn, Hirnstamm, Thalamus

  • Afferente Verbindungen: Feedback aus anderen Regionen

• Supplementär Motorischer Cortex

  • Planung von Bewegung

  • V.A. Bei Lernen von neuer, komplexer Bewegungen wichtig

  • Auch aktiv bei vorgestellten Bewegungen

• Prmotorischer Cortex

  • Planung von Bewegung

  • Generierung von komplexer Körperbewegungen

  • Vor allem für Startphase von Bewegungen wichtig

• Planung und Umsetztung von Bewegungsprogrammen im Raum

• Wichtig bei komplizierten Bewegungsfolgen, die durch vielfältige sensorische Informationen gesteuert werden

  • Beispiel Optische Ataxie

• Motorische Feinabstimmungen

• Kontrolle und Präzision bei Bewegunsausführung

• Keine Direkte Verbindung zur Muskulatur

  • Dafür zahlreiche Verbindungen zu anderen Regionen, die in Bewegung involviert sind

• Funktionen

  • Erhöhung der Stabilität beim Laufen

  • Modulation von Muskeltonus und Bewegunsabläufen der Extremitäten

  • Wichtig beim Erlernen automatisch ablaufender motorischen Reaktionen

  • Wichtig für exaktes Timing bei Bewegung

  • Laufzeitunterschiede beim Hören

• Informationsinput

  • Vom motorischen, sensorischen und präfrontalen Cortex

• Informationsoutput

  • In den Thalamus und weiter in den Hirnstamm

• Funktion:

  • Überprüfung und Modulation von Bewegungsentwürfen

  • Aktivierende und hemmende Wirkung

    • wichtig bei Bewegungsabläufen

• Pyramidale System

  • Direkte Verbindung zwischen primären Motorcortex & Alpha-Motoneutronen des Rückenmarks

• Extrapyramidale System

  • Indirekte Verbindung zwischen dem primären Motorcortex und den Alpha-Motoneutronen des Rückenmarks

• Direkte Verbindung von motorischen Cortex & Neuronen des entsprechenden Segmentes in der Rückenbahn

• Besteht aus ca. 1 Millionen Axonen, die ohne Unterbrechung bis ins Rückenmark verlaufen

• Ca. 85% der Bahnen kreuzen auf Höhe der Medulla Oblongata auf die kontralaterale Seite und werden zum Seitenstrang

  • Bahnen die nicht Kreuzen bilden den Vorderstrang

• Axone der Bahn enden z.T. Direkt an den Motoneuronen

  • Diese sind ohne Zwischenstation mit den entsprechenden Muskelfaser verbunden

• Indirektes System

  • Vermittlung zwischen Großhirn und Motoneuronen läuft über viele Zwischenstationen ab

  • Betrifft alle Bahnen die nicht zur Pyramidenbahn gehören

• Ausgangspunkte: Kerngebiete im Hirnstamm

  • Vor allem Basalganglien & Kleinhirn involviert

• Entscheidend:

  • Synapsen sind in verschiedenen Kernen des Gehirns

  • Keine Direkte Verbindung zu den Motoneuronen

• Einfacher Lernakt, bei dem das Lebewesen nur Informationen über die Eigenschaften eines einzigen Reizes bekommt und sein Verhalten danach verändert

• Es erfolgt keine Verknüpfung zweier Reize

• Beispiele:

  • Habituation / Dishabituation

  • Sensitivierung

• Lernen ist Komplex und erfolgt durch Paarung von Reizen & Ereignissen

• Wird im Regelfall ein neuer Bezug zwischen Ereignissen hergestellt

• Beispiel:

  • Klassisches konditionieren

  • Operantes / Instrumentelles lernen

• Habituation = Verhaltensänderung durch Gewöhnung

  • Einfachste Art von Lernen

• Stärke der Reaktion nimmt durch die wiederholte Darbietung ab

  • Wichtig: Nur dann, wenn ein Reiz keine ernsten Konsequenz für uns hat

• Habituation = stimulus spezifisch

  • Habituation entsteht nicht durch eine muskuläre Erschöpfung oder sensorische Adaption

• Dishabituation = Aufhebung einer Habituation

  • Geschieht durch die Präsentation eines anderen Reizes

• Aber: Es kommt nur zu einem mäßigen Wiederanstieg

• Bezeichnet einen Prozess, bei dem der Organismus lernt, eine Reaktion auf einen Reiz zu intensivieren, wenn diesem ein bedrohlicher oder schmerzhafter Reiz folgt.

• Umgekehrter Fall zu Habituation:

  • Die häufige Wiederholung einer Reizung, erhöht die Empfindlichkeit und Reaktionsbereitschaft

  • Unterschied zwischen Sensitivierung und Dishabituation

    • Reaktionsamplitude steigt über das Ausgangsniveau

      Beispiel Mensch:

      • Sensitivierung bei Schmerzempfinden

• Aplysia-Modell

  • Seeschnecke

  • Nervensystem - 20.000 Neuronen

• Vorteil:

  • Einfaches Nervensystemem mit großen Neuronen

    • Sensorischen Neuronen

    • Motorneuronen

  • Mechnismen der Habituation, Sensitivierung und klassischen Konditionierung lassen sich mit einfachen guten Methoden gut untersuchen

• Mehrfache Reizung des Siphons

  • Schrittweise Schwächung der Rückziehreaktion von keine Reaktion nach ca. 10-15 Durchgängen

• Lernen passiert auf 2 Arten

  • Kurzfristige Änderung:

    • Inaktivierung der Kalziumkanäle in den präsynaptischen Endigung der Synapse zwischen sensorischem Neuron und Motoneuron

      • Reduktion der Anzahl von Vesikeln, die sich mit der Membran verbinden können

        • Weniger Neurotransmitter gelangen in den Synaptischen Spalt

  • Langfristige Änderungen:

    • Morphologische Veränderungen

      • Anzahl der Synaptischen Verbindungen zwischen den sensorischen und motorischen Neuron geht zurück

• Siphon wird mit schwachem Stimulus gereizt

  • Habituation

• Schwanz wird mit starkem aversiven Stimulus gereizt

  • Verstärkung des Reflexes

• Erklärung:

  • Kurzfristige Änderung:

    • Vermehrte Neurotransmitterausschütung in der Präsynapse des sensorischen Neurons

  • Langfristig Änderung über Umbildung der Neurone

• Inaktivierung der Kalziumkanäle in der präsynaptischen Endigung der Synapse zwischen sensorischen Neuron und Motoneuron

• Reduktion der Anzahl von Vesikeln, die sich mit der Membran verbinden können

• Weniger Neurotransmitter (Glutamat) gelangen in den Synaptischen Spalt

• Reduktion der Informationsübertragung

• Zusammenfassung verschiedener Strukturen (aber umstritten)

  • Dafür: Nachbarschaft und Vernetzung

  • Dagegen: Unterschiede in Funktion, Aufbau, Neurotransmitter, Läsionseffekte

• Wichtigsten Strukturen

  • Amygdala

  • Gyrus Cinguli

  • Hippocampus

• Wichtig für die Steuerung, Auslösung und Wahrnehmung von Emotionen

  • Schädigung der Amygdala

    • Keine Angstkonditionierung möglich

    • Schwierigkeiten, Angst auf Fotos zu erkennen

  • fMRI Studien mit Phobie Patienten

    • Erhöhte Aktivierung in Amygdala

  • Epilephsieherd in Amygdala

    • Gefühl der Angst

• Besteht aus mehreren Kernen

  • Kortikomedialen Kerne: Input aus Thalamus und sensorischen Arealen

    • Steuerung des Sexualverhaltens

  • Basolaterale Kerne: Input aus sensorischen Arealen, Thalamus und Hippocampus. Verbindung zum Präfrontalen Cortex und Nucleus Accumbens

    • u.a. Für Belohnungen

• Übergangsregion zwischen den alten und neuen Gehirnregionen

• Anterior Teil: wichtige Rolle bei der willentlichen Emotionsregelung

• Modifikation emotionaler Reaktion auf Bilder oder Filme

  • Mittels kognitiver Umbewertung

  • Distanzierung

  • Aufmerksamkeitsablenkung

  • Unterdrückung des Emotionsausdrucks

• Unterteilung in

  • Dorsolaterale Präfrontalcortex

  • Ventromedialer Präfrontalcortex

  • Orbifrontaler Cortex

• Diesen 3 Bereichen werden jeweils unterschiedliche Funktionen zugeschrieben

• Dorsolaterale Präfrontalcortex

  • Repräsentation der Ziele emotionaler Verhaltensmuster (Belohnung, Vermeidung einer unangenehmen Situation)

• Ventrolateral

  • Repräsentation von Stimmungen

  • Antizipation von emotionaler Konsequenzen

• Orbitofrontal

  • Emotionsregulation

  • Schädigung -> Schwierigkeiten, emotionale Konsequenz des Handelns abzuschätzen