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Zentrales Nervensystem

• Funktionelle Neuroanatomie (Struktur und Aufbau des Nervensystems)

• Evolution des Menschen• Neurophysiologie (Ruhe- und

Aktionspotenial, synaptische Übertragung)• Fakten und Zahlen (funktionelle

Auswirkungen)

Anatomie des Nervensystems• Zentrales NS

– Gehirn– Rückenmark

• Peripheres NS– Hirnnerven– Somatisch– Vegetativ

• Sympathisch– Bewältigung von bedrohlichen

Situationen• Parasympathisch

– Aufbau von Energiereserven

Struktur des Gehirns

RautenhirnMyelencephalon:Verlängertes Rückenmark, Faserzüge vom Gehirn zum KörperMetencephalon:Hinterhirn, besteht aus Pons(Brücke) und Cerebellum(Kleinhirn)Kerne der FormatioReticularis in beiden Strukturen

Mesencepahlon (Mittelhirn)Das Mittelhirn besteht aus Tectum und Tegmentum. Das Tectum bildet zwei paarige Hügel, die collicoli superior (Sehen) und die colliculi inferior(Hören).

Das Tegmentum beinhaltet u.a. das periaquäductaleGrau (Schmerz) und die substantia nigra(Motorik, Parkinson)

Diencephalon (Zwischenhirn)Das Zwischenhirn umfasst Thalamus und Hypothalamus.

Der Thalamus ist die wichtigste Zwischenstationder sensorischen Eingangs-signale, z.B der seitliche Kniehöcker (CGL).

Der Hypothalamus reguliert das Hormonsystem über die Hypophyse.

TelencephalonDas Endhirn bildet den größten Abschnitt des menschlichen Gehirns und ist für die komplexesten Hirnfunktionen zuständig. Es besteht aus dem cerebralen Cortex(Hirnrinde), dem limbischenSystem (Emotion) und den Basalganglien (Motorik).

Gehirnhomologien

Mensch1400 gr

Ratte2 gr

Stadien der Evolution

Erste Nervensysteme

Neuere Evolution

Gemeinsamkeiten der DNA zwischen verschiedenen Arten

Entstehung des Menschen

• 6 MJ: Menschenaffen -> Australopithecus (ca. 1,30 m groß, kleines Gehirn: 500 cm3, aufrechter Gang, Afrika)

• 2 MJ: Homo habilis/erectus (Feuer, Werkzeuge, größeres Gehirn: 850 cm3, Europa, Asien)

• 200 TJ: Neanderthaler, Homo sapiens (großes Gehirn: 1400 cm3)

• 25 TJ: Cro Magnon (Wandmalereien)• 10 TJ: sesshafte Bauern und Viehzüchter• 3 TJ: Erfindung der Schrift

Gehirngröße

Vom Affen zum Menschen

Nahrung für das Gehirn

Wer ist der Schlaueste?

Gehirnstatistik

Informationsübertragung innerhalb von Neuronen

• Neurone leiten Signale innerhalb des Nervensystems weiter

• Das Ruhepotential bildet die Basis für die Informationsübertragung

• Im Dendriten wird die Information analog auf passive elektrische Weise weitergeleitet

• Im Axon wird die Information digital durch Aktionspotentiale weitergeleitet

Aufbau von Nervenzellen• Neurone bestehen aus

Zellkörper, Dendriten, Axon und präsynaptischenEndigungen

• Jeder Bereich hat eine ganz bestimmte Aufgabe bei der Signalübetragung

• Der Zellkörper ist das Stoffwechselzentrum der Zelle

• Dendriten und Axon sind Fortsätze, die im Zellkörper entspringen

• Synapsen sind die Kontaktpunkte zu anderen Neuronen

Neuronale Strukturen

Neuronale Strukturen

Messung des Ruhepotentials

Passive Vorgänge:•Diffusion•Elektrostatik•Permeabilität

- +

Ruhepotential: Kräfte

Kanäle und Rezeptoren

Depolarisationsexperiment

Das Aktionspotential

Passive Propagierung

Weiterleitung

Synapsen

Postsynaptische Potentiale

Räumliche Summation

Zeitliche Summation

Wichtige Fakten

• Funktionelle Spezialisierung zwischen verschiedenen Regionen (z.B. V1, S1), aber auch innerhalb von Regionen.

• Es gibt ca. 1012 Neurone und 1015 Synapsen. Einzelne Neurone haben 1000 bis 10.000 Synapsen.

• Zeitliche Synchronisation ist wichtig!• Einzelne Synapsen tragen ca. 1% bis 5% zur

Schwelle eines postsynaptischen Neurons bei.

Wichtige Fakten

• Konnektivität: Trotz der hohen Anzahl von Synapsen sind Neurone im Schnitt nur mit ca. 3% der sie umgebenden Neurone (1mm3) verbunden.

• Die Eingangssignale der Neurone sind analog. Das Ausgabesignal (Aktionspotential) ist aber diskret.

• Ein Aktionspotential dauert ca. 1 msec. Synaptische Übertragung dauert ca. 5 msec.

Zusammenfassung• Aufbau des zentralen Nervensystems• Das Ruhepotential ist Grundlage für die

Informationsübertragung im Nervensystem• Am Dendriten werden elektrische Signale passiv

weitergeleitet und am Axonhügel integriert. Dort wird ggf. ein Aktionspotential ausgelöst und über das Axon propagiert.

• An der Synapse wird die Information chemischzum nächsten Neuron weitergegeben.

• Das war’s für heute!