Einführung und Neuropsychologie

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Biopsychologie	Biopsychologie = Was passiert im Kopf und was bewirkt es? – z.B. wie sehen Depressionen im Kopf aus?
Ziel	• Beschreibung und Erklärung menschlichen Verhaltens und Erlebens mittels eines biologischen Zugangs - neurobiologische Prozesse sind dabei von zentraler Bedeutung
Geschichte	• Suche nach dem Zusammenhang zwischen Körper und Geist • „Gründerväter“ der Biopsychologie sind Wilhelm Wundt (1832-1920) und William James (1842-1910) • beide waren Mediziner, die sich der Physiologie widmeten und die großes Interesse an Philosophien hatten • „moderne“ Psychologie entwickelte sich mit der Entstehung der biologischen Psychologie • Herauslösung der Psychologie aus der Philosophie und Entwicklung einer eigenständigen Wissenschaft
Moderne Biopsychologie heute	• als Teildisziplin der Neurowissenschaften („behavioral Neuroscience“) • 2014 wurde der Medizinnobelpreis von Biopsychologen gewonnen
Neuron / Nervenzelle	• Spezielle Zelle • Dienen dem Informationstransport und Informationsverarbeitung
Dendriten	• Stark verästelte Verbindungen zu anderen Neuroen • Nehmen Informationen auf und geben sie an das Soma (Zellkörper) weiter • Struktur erleichtert Vernetzung (Viele Neuronen können dort andocken • Können sich bei Lernprozessen stärker vernetzen
Zellkörper (Soma)	• Zentrum des zellulären Stoffwechsels • Enthält im Zellkern die genetische Information (Chromosomen) • Mitochondrien sind das Kernkraft (Energie) der Nervenzelle
Axon (Neurit)	• Fortsatz des Zellkörpers • Gibt Informationen weiter • Transportiert Infos weg vom Zellkörper • Kann bis zu über 1 m lang werdne (Rückenmarkt) • Schnelle Impulsleitung findet hier statt (bis zu 120m/s)
Myelinschicht / Markscheide	• Fetthaltige Umhüllung des Axons • Sicherung und Beschleunigung der Impulsleitung (Weiterleitung des elektrischen Impuls – Aktionspotential) • Ranviersche Schnürringe
Ranviersche Schnürringe	• zwischen der Myelinschicht – freies / nacktes Axon • Beschleunigen die Impulsleitung und frischen diese auf
Kollateralen	• Verzweigungen an den Enden des Axon • Verdickungen am Ende (Endknöpfchen)
Endknöpfchen / Synaptische Endigung	• Verdickung am Ende der Kollateralen • Verbinden sich mit anderen Neuronen oder Muskeln • Kontaktfläche zu Dendriten anderer Nervenzellen oder Muskeln • Informationsweitergabe findet hier statt (chemisch oder elektrisch)
Arten von Nervenzellen	• Neuronen (oben beschrieben) • Gliazellen
Gliazellen	- Zweiter Zelltyp im Nervensystem - Gleich viele Neuronen und Gliazellen im Gehirn
Funktion der Gliazellen	• Stützelemente im Nervensystem (Gewebefestigkeit, Schutz vor mechanischen Defekten) • Abtransport von Abbaustoffen • Bildung des Myelin (fetthaltige Ummantelung am Axon des Neuron) • Aufbau der Blut-Hirn-Schranke (sorgt dafür, dass nicht alle aufgenommenen Stoffe im Gehirn ankommen
Unterarten der Gliazellen	- Oligodondrozyten - Schwann-Zellen
Oligodondrozyten	• Kommen im zentralen Nervensystem vor • Eine Gliazelle myelinisiert mehrere benachbarte Axone
Schwann-Zellen	• Kommen im peripheren Nervensystem vor • Hier myelinisiert die Gliazelle nur ein Axon • Einbettung in unmyelinisierter Axone
Der Informationstransport in einer Nervenzelle (ausführlich)	• Neuronen erzeugen durch chemische Prozesse elektrische Spannungen – dieser werden von dem Austausch von Ionen (Natrium + und Kalium -) erzeugt. • Ausgangssituation • Das Neuron befindet sich im Ruhepotential (-70mV) – selektiv durchlässige Zellmembran o Zellinneres: Negativ (Kalium –) o Zelläußeres: Positiv (Natrium+) • Das Neuron wird erregt • Elektrischer Impuls einer Nervenzelle wird über einen Dendrit aufgenommen • Elektrischer Impuls wird an Zellinneres (Soma) weitergegeben – das Zellinnere wird Depolarisiert (Zellinnere wird weniger negativ) • Depolarisierung: Am Axonhügel wird entschieden ob Depolarisation stark genug ist um weitergeleitet zu werden – „Alles-oder-Nichts-Prinzip“ • Niedrige Depolarisation: Aktionspotential kommt gar nicht erst zu Stande • Hohe Depolarisation: Aktionspotential wird ausgelöst und Informationen werden durchs Axon bis zum Endknöpfen an nächste Nervenzelle oder Muskel weitergegeben • Zellmembran wird bei einem Aktionspotential hoch durchlässig  Natrium-Kalium-Kanäle öffnen sich und die Polung wird umgekehrt: o Zelleninneres: Positiv (Natrium+)
Der Informationstransport in einer Nervenzelle (kompakt)	Ablauf der Übertragung des Neurotransmitter • Aktionspotential (elektrischer Impuls) kommt im Endknöpfchen an • Synaptische Vesikel nehmen den entsprechenden Neurotransmitter auf • Neurotransmitter setzt sich an die präsynaptische Membran • Vesikel öffnet sich und der Neurotransmitter gelangt in den synaptischen Spalt • Neurotransmitter wird von den Rezeptoren der postsynaptischen Membran aufgenommen (Schlüssel-Schloss-Prinzip) • Ob es dann zu einem AP bei der nächsten Zelle kommt ist vom Neurotransmitter sowie Rezeptortyp abhängig
Ruhepotential	Im Ruhepotential beträgt das Membranpotential ungefähr -70mV
Depolarisation	Wird der Schwellenwert überschritten läuft das Aktionspotential über das Axon ab: Die Na+-Kanäle öffnen sich und von Außen strömen schlagartig Na+Ionen in das Zellinnere des Axons. (K+-Kanäle sind währenddessen geschlossen). Es kommt zur Umpolarisierung, dem sogenannten Overshoot. Der Intrazelluläre Raum ist jetzt sogar positiv geladen.
Repolarisation	Die Na+ Kanäle beginnen wieder sich zu schließen. K+ Kanäle öffnen sich und sorgen dafür, dass Kalium Ionen aus dem positiv geladenen Zellinnerem heraus diffundieren können. Dies läuft wegen dem Spannungsunterschied auch relativ schnell ab, denn das Zelläußere ist im Vergleich negativ geladen. Folge: Die elektrische Spannung im Zellinneren sinkt wieder.
Hyperpolarisation	Die K+-Kanäle schließen sich. Im Vergleich zu Na+-Kanälen sind die K+Kanäle jedoch deutlich langsamer und es dauert rund 1-2ms bis diese komplett geschlossen sind. In der Zeit sind weitere K+-Ionen nach außen hin diffundiert und die Spannung sinkt unter das eigentliche Ruhepotential (Hyperpolarisation). Nachdem die Na+ Kanäle sich im Laufe der Repolarisation wieder geschlossen haben, ist ein erneutes Aktionspotential unmittelbar darauf nicht möglich. Diese Zeitspanne nennt man auch Refraktärzeit und dauert ungefähr 2 ms.
Ruhepotential	Die Natrium-Kalium-Pumpen regulieren die Spannung daraufhin wieder auf ca. -70 mV, also dem ursprünglichen Ruhepotential. Das Axon ist bereit für das nächste AP .
Aktionspotential	Kurzfristige Änderung der Spannung an der Zellmembran um elektrischen Impuls an die Endknöpfchen weiterzuleiten
Ionentransport	Schneller Austausch elektrisch geladener Teile durch Kanäle
Schrittmacherneuronen	Zellen mit zyklischer Autodepolarisation agieren als Impulsgeber z.B. Atmen
Neurotransmittergruppen	Glutamat GABA & Glycerin Acetylcholin (ACh) Katecholamine Serotonin
Glutamat	(Geschmacksverstärker) • Am weitesten verbreiteter Neurotransmitter • 50 % der Gehirnneuronen setzen Glutamat frei
GABA	- Wichtigster hemmender Neurotransmitter im Gehirn (33 – 50 % der hemmenden Neuronen im Gehirn)
Glycerin	- Wirkt im Rückenmark und Hirnstamm - Barbiturate (Schlaf und Narkosemittel) sowie Benzodiazepine (z.B. Valium zur Beruhigung) binden sich an die GABA-Rezeptoren - Diese Stoffe machen sehr schnell abhängig, hier sind nicht die pflanzlichen Mittel (z.B. Baldrian) gemeint - Chemische Medikamente wirken immer in eine Richtung - Pflanzliche dagegen immer in mehrere
Acetylcholin (ACh)	- Kann hemmend oder erregend sein - Haupttransmitter des vegetativen Nervensystems (unwillkürliches Nervensystem – alles ohne Wille des Menschen) - Botenstoff, mit dem die Motoneurone im Rückenmark ihre Signale an Muskeln übertragen
Katecholamine Adrenalin	- steigert Blutdruck und Herzfrequenz in Stresssituationen (körperlicher und seelischer Stress) - Körper macht sich zum Kampf / zur Flucht bereit
Katecholamine Noradrenalin	- steigert vor allem den Blutdruck, nicht so sehr die Herzfrequenz - verantwortlich für Wachheitsgrad und Aufmerksamkeit (steuert dies)
Dopamin	- Verantwortlich für Motivation und Koordination - In Verbindung mit Noradrenalin: Glückshormone werden freigesetzt
Serotonin	• Wird im Hirnstamm produziert (Raphe-Kerne) • Reguliert Rhythmen (Schlaf-Wach-Rhythmus, Hunger-Durst), emotionale Befindlichkeiten und Schmerzwahrnehmung • Serotoninmangel: Depression, Schlafstörungen und Essstörung
Neuronale Verbindungen sind lernfähig (Grundlage des Lernens)	• vorangegangene Ereignisse resultieren in funktionellen Veränderungen oder morphologischer Umgestaltung von Neuronen oder Synapsen, unter anderem • Reduzierung oder Erhöhung von Synapsenempfindlichkeit für die Neurotransmitter • Erhöhung oder Reduktion der Rezeptoranzahl o Wenn der Impuls nicht vollständig ankommt oder verringert ankommt o Beispiel: lange etwas nicht getan (Joggen) Körper muss sich erst wieder daran gewöhnen uns muss üben • Erhöhung oder Reduktion der Anzahl an Synapsen • Neuronen schließen sich zu neuronalen Netzen zusammen • Als Reaktion auf Feedback modifiziert das Gehirn bestimmte Verbindungen. Werden neue Verknüpfungen wiederholt verstärkt, kommt es zum Lernen (gemeinsames Feuern von Neuronen verbindet) • morphologische Veränderungen betreffen auch die Größe, Organisation und Funktionalität von Kortexarealen
Menschliches Gehirn	100.000.000.000 Neuronen (100 Mrd.) mit je bis zu 10.000 Kontaktstellen = 1.000.000.000.000.000 Verbindungen (1 Billiarde)

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