Brandstätter

Afferente Bahnen = zum Gehirn

Efferente Bahnen = vom Gehirn weg

• ZNS = zentrales Nervensystem (geschützt von Knochen)

  • Großhirn (Cerebrum)

  • Kleinhirn (Cerebellum)

  • Hirnstamm

  • Rückenmark

• PNS = peripheres Nervensystem (rest)

• Unterschied: Nervenzellen des ZNS können nicht regenerieren, die des PNS schon

  => Druchtrennung des Rückenmarks: alles darunter funktionslos

• detektiert und verarbeitet Sinneseindrücke

• reguliert bewusste und unbewusste Körperfunktionen

  • Motorik

• steuert Verhalten

• kontroliert Emotionen

• Lernen und Gedächtnis

• erzeugt Bewusstsein

• 3 Hirnhäute (v. außen nach innen)

  • Dura mater (harte Hrinhaut)

  • Arachnoidea mater (Spinnenhaut)

  • Pia mater (weiche Hinhaut)

• alle gemeinsamer Grundbauplan

  • Großhirn

  • Kleinhirn

  • Hirnstamm

  • Rückenmark

• Varianten der Grundstruktur durch Spezialisierung —> selektives Wachstum/Anpassung

• Großhirn (Cerebrum):

  • größter Teil des Gehrins

  • in 2 Hälften (linke —> Sinneswahrnehmungen/Bewegung der rechten Körperseite und umgekehrt)

  • Schädigung führt nicht zum Tod, aber keine Wahrnehmung mehr

• Kleinhirn (Cerebrum):

  • mind. genauso viele Neuronen wie Großhirn

  • Bewegungskontrollzenrum (gut vernetzt mit Rückenmark und Großhirn)

    • linke Seite —> Bewegungen rechter Körperhälfte

• Hrinstamm:

  • Aus Fasern und Zellen, bildet Stiel aus dem Kleinhrin und Großhirn hervorgehen

  • primitivster Teil des Säuerhirns

  • größte Bedeutung für Überleben —> Sitz und Regelung d. Vitalfunktionen (Atmung, Körpertemperatur, Bewusstsein)

  • Schädigung = Tod

Ähnlichkeiten:

• paarig angeordnete Großhinhälften

• Abfolge der Hirnbereiche

Unterschiede:

• Starke Oberfächenvergrößerung durch Faltung des Cortex

  • Auswölbungen = Gyri

  • Furchen = Sulci

• Großhin brauchte so viel Platz —> Kleinhirn hat sich darunter geschoben

• größerer Riechkolben bei Ratten

• Nach den darüberliegenden Schädelknochen benannt

• Frontallappen (Strinlappen)

  • logisches Denken

  • planerisches Handeln

  • Persönlichkeitsstruktur

• Parietallappen (Scheitellappen)

  • Bewegungssteuerung

  • räumliche Orientierung

• Temporallappen (Schläfenlappen)

  • akustische Information

  • Sprache

• Okzipitallappen( Hinterhauptslappen)

  • visuelle Information

  • mehr als 1/3 des gesamten Gehirns

• Wirbeltiere:

  • äußere Schicht I ohne Somata (Molekularschicht)

  • 1 Neuronenschicht (Pyramidalzellen) parallel zu Großhirnoberfläche

  • mind. 1 Schicht mit Pyramiedenzellen —> Dentrieden bis in Schicht I

• zusätzlich bei Säugetieren:

  • 6 schichtiger Neocortex

  • kleine Molekularschicht

  • viele Schichten mit Neuronen

• primäre sensorische Areale:

  • direkte Projektionsbahnen von Sinnesorganen

• sekundäre sensorische Areale:

  • stark mit primären sensorischen Arealen verknüpft

• motorische Areale:

  • Kontrolle der willkürlichen Bewegungen

• Wurde nach Brodmann aufgrund Cytoarchitektur in verschiedene Bereiche eingeteilt

  • (Struktur bedingt Funktion und andersrum)

    
    

• Assoziationskortex:

  • neue Entwicklung

  • besonderes Merkmal im Hirn von Primaten v.a. Menschen

  • Auftreten von Verstand

• Anzahl der Neuronen im Cortex

• 16 Mrd. Neuronen

• Cortex des Elefanten ca. doppelt so schwer (5,6 Mrd.)

• ca. 2% der Körpermasse

• Energieverbrauch: 500-600kcal (25% des täglichen Energiebedarfs)

• Aufschluss der Nahrung durch kochen —> Verfügbarkeit der in Nahrung enthaltenen Energie deutlich erhöht

Anfang besteht Großhirnrinde aus: Marginalzone und Ventrikulärzone

1. Fortsatz der Zelle in Ventrikulärzone zieht zu Pia mater

2. Kern der Zelle wandert zur pialen Oberfläche, DNA wird kopiert

3. Kern mit 2 Kopien der genetischen Information —> wandert zurück in Ventrikulärzone

4. Zelle zieht Fortsatz von Pia mater zurück

5. Zelle teilt sich in 2 Tochterzellen

• vertikale Teilung

  • beide Tochterzellen verbleiben in Ventrikulärzone um sich erneut zu teilen

• horizontale Teilung

  • die am weitesten von der Ventrikel entfernte Tochterzelle stellt Teilung ein und wandert ab

• nach Abschluss der Zellteilungen in Ventikelzone

• Neuroblasten = unreife Neuronen

  • wandern entlang der dünnen Fortsätze von Radialgliazellen zur cortikalen Platte

• cortikale Platte befindet sich direkt unter der Marginalzone

1. Abwanderung von Neuroplasen die zu Subplatten-Zellen werden —> bilden Subplatte

2. es folgen Neuroblasten aus denen der adulte Cortex hervorgeht —> durchqueren Subplatte und bilden weitere Zellschicht —> cortikale Platte

   1. zu erst VI Schicht (2. Welle)

   2. V Schicht (3. Welle)

   3. IV Schicht (4. Welle)

   4. …

=> so wird Cortex von innen nach außen aufgebaut

1. letzte und jüngste Schicht I

2. verschwinden der Subplatten-Neuronen

• Protein das am Aufbau des Cortex beteiligt ist

• Gehirn der Reeler Maus (0 Mutante)

  • Cerebellum 30% reduziert

  • Cortex und Hypocampus in Architektur stark verändert

• Taumelnd/Schwankend —> Probleme in motorischer Koordination

• Schichtung ist im Vergleich zu normalem Neocortex umgekehrt

• beginnt mit Bildung von Dentriten und Axon

• Zellen in Marginalzone sezenieren Semaphorin 3A

  • stößt wachsende Axone von pialen Oderfäche ab

  • zieht wachsende apikale Dentrieten an —> Orientierung zur Gehirnoberfläche

=> Bildung von Pyramidenzellen

1. Axonale Wegfinung

2. Zielgebieterkennung

3. Erkennung der Zielzelle

• Filopodien des Wachstumskegels sondieren Umgebung —> gerichtetes Wachstum anhand anziehender Substanzen

• Pionieraxon = unterstes Axon

  • wächst entlang extrazellulärer Matrix

  • andere Axone haften sich durch Zelladhäsionsmoleküle (CAM) aneinander

  • faszikulieren und wachsen gemeinsam

• Wachstumskegel unterscheiden sich in Molekülen die auf Membran expremiert werden

• Wechselwirkungen zw. Zelloberflächenmolekülen und diesen Leitsignalen bestimmen Richtung und Umfang des Wachstums

Chemoattraktion

• Zellen in ventralen Mittellinie des Rückenmarks —> Netrin

• Axone mit Netrinrezeptoren zu Bereich höchster Konzentration gezogen

Chemorepulsion

• Zellen in Mittellinie —> Slit

• Axone mit Slitrezeptor Robo waschen von Bereich höchster Slitkonzentration weg

=> Herunterregulieren von Netrinrezeptoren an Mittellinie und heraufregulieren von Robo —> weiterwachsen der Axone

• Auswachsende Axone verschalten sich zielsicher mit Zielzellen durch chemische Anziehungskräfte —> Schlüssel-Schloss-Prinzip

• Prä- und postsynaptische Nervenzellen mit passenden Merkmalen —> selektiv Verbindungen

• Untersucht an retinotectalen Projektion bei Fröschen

  • Axone der nasalen Retina projizieren auf posterior Tectum

  • Axone der temporalen Retina auf anteriores Tectum

  • Sehnerv durchtrennt —> Auge um 180° gedreht wieder eingesetzt

=> Axone innvertierten exakt selbe Stellen des Tectums wie ursprünglich

• Frosch hatte danach Probleme mit räumlichen sehen

• Axone der nasalen Retina wachsen in vitro gleich gut auf Membranen aus anterioren und posteriorem Tectum

• Axone der temporale Retina wachsen nur auf Membranen aus anterioren Tectum

  • Nasale müssen anterior durchwachsen um zu posterior zu gelangen

• Ephrine —> Gradient auf Oberfläche des Tectums

  • Höchste Konzentration auf posterioren Tectumzellen

• Wechselwirkung zw. Ephrin und Ephrinrezeptor hemmt weiteres Wachstum

• Aktive Zone:

  • an der Präsynaptischen Membran —> bevorzugter Ort d. Transmission

  • besteht aus dichtem Proteinnetzwerk (Cytomatrix)

• Präsynapse:

  • beinhaltet synaptische Vesikel + Ca2+ Kanäle

  • Vesikelzyklus (Endo- und Exozytose)

• Postsynapse:

  • Neurotransmitterrezeproten —> wandelt in elektrisches Signal um

  • (postsynaptische Dichte)

  • EPSP = exzitatorisches (erregedes) Signal

  • IPSP = inhibirendes Signal

a) Gray-Typ-I-Synapse

• exzitatorisch

• vorwiegend an dendrietischen Dornen und Schäften

b) Gray-Typ-II-Synapse

• inhibitorisch

• vorwiegend an dentritischen Schäften und Zellkörpern

=> Neuronen können sich an jeder Stelle kontaktieren

• Precursor Transport Vesicels

  • enthalten Proteine und Bauteile für eine aktive Zone (Bassoon, Piccolo, Munc13,Ca2+-Kanäle,…)

• Multidomänen-Strukturproteine

• Organisation der Neurotransmitter Endozytose Maschinerie

• Anordnung des Gerüsts der aktiven Zone

• Aufrechterhaltung von Synapsen Intigrität

• Intergration von Signalwegen