Die Anatomie des Nervensystems P. Walla / D. Wiswede Kurze ... · Die Anatomie des Nervensystems P. Walla / D. Wiswede • Evolution, Genetik, Erfahrung – Zusammenspiel von Physiologie,

P. Walla / D. WiswedeDie Anatomie des Nervensystems

Kurze Wiederholung:

• Biologische Psychologie, Vorstellung– Bedeutung und Integration in andere

Fachbereiche– Ordnungsgesichtspunkte der Biologischen

Psychologie

– Konfounds und alternative Erklärungen.


• Evolution, Genetik, Erfahrung– Zusammenspiel von Physiologie, Psychologie,

Lernen, Vererben– Evolutionäre Grundgedanken, Darwin– Menschliche Evolution– Wirbeltierklassen– Primaten, Menschenaffen, Homo Sapiens– Unser Gehirn und Intelligenz– Mendel,– ...


• Evolution, Genetik, Erfahrung– ...– Begriffsklärungen Genetik– Chromosomen– Mitose, Meiose– Ursachen der genetischen Vielfalt– Geschlechtschromosomen– Replikation der DNA– Strukturgene, Operatorgene– Transkription, Translation– Interaktion Genetik/Erfahrung


Literaturempfehlung

• Sexualität als elementare Triebkraft der Evolution. Auch andere Tiere haben so ihre Fragen...


Literaturempfehlung

• ... ein fundamentaler Darwinist....


• Evolutionäre Altlasten, Der Fisch in uns...

Aus Spektrum, 2009

Kleiner Nachtrag zur Evolution...


Kapitel 3

Die Anatomie des Nervensystems

Biologische Psychologie IBiologische Psychologie I


• Themen für heute:– Allgemeiner Aufbau des ZNS– Peripheres NS– Hirnhäute, Ventrikel, Liquor– Blut-Hirn-Schranke– Zellen des Nervensystems– Gliazellen– Darstellung von Neurone– Lage-und Richtungsbeziehungen– Aufbau des ZNS– Rücknmark– Das Gehirn

Biologische Psychologie IBiologische Psychologie I

P. Walla / D. Wiswede

Allgemeiner Aufbau des NervensystemsDie Anatomie des Nervensystems

Das Wirbeltiernervensystem besteht aus 2 Teilen:

Zentrales Nervensystem (ZNS)befindet sich im Schädel undder Wirbelsäule

Peripheres Nervensystem (PNS)befindet sich außerhalb des Schädelsund der Wirbelsäule

Das ZNS besteht aus dem Gehirn (Encephalon)und dem Rückenmark (Medulla spinalis)!

Das periphere Nervensystem besteht aus demsomatischen (SNS) und demautonomen (ANS) Nervensystem!





• Das SNS – interagiert mit der Umwelt

– besteht aus afferenten (zum ZNS) Nerven• die sensorische Signale zum ZNS leiten

– und aus efferenten (weg vom ZNS) Nerven, • die motorische Signale von ZNS an die Muskeln

leiten!



• Das ANS – reguliert das innere Milieu– besteht aus afferenten Nerven

• die sensorische Signale von den Organen zum ZNS leiten

– und aus efferenten Nerven, • die motorische Signale vom ZNS zu den Organen

übertragen!





• Das ANS besitzt 2 efferente Nerventypen:– sympathische Nerve– parasympathische Nerven

• Beide Nerventypen werden auf ihrem Weg zum Zielorgan einmal umgeschaltet:– Projektionen sympathischer Nerven werden in einiger

Entfernung von ihrem Zielorgan umgeschaltet, – Projektionen parasympathischer Nerven werden in

der nahen Umgebung ihrer Zielorgane umgeschaltet





• Vegetatives Nervensystem– Sympathisch: mobilisieren

von Energieressourcen

– Parasympathisch: Energiereserven aufbauen





• Periphere Nerven– Die meisten peripheren Nerven entspringen

dem Rückenmark! (dazu später mehr)– Ausnahmen: es gibt 12 paarige Hirnnerven,

die direkt vom Gehirn ausgehen:• (bitte aus eigener Initiative nachschlagen!)



12 paarige Hirnnerven Birbaumer)



• Darstellung des peripheren Nervensystems von Andreas Vesalius (1543), wikipedia



• Ein erster Blick in ein echtes Gehirn– Grau vs. weiss

– Abschnitte des Gehirns, erster Eindruck– Ventrikel

– für zu Hause: BrainTutor, sehr gut für Cortex,• www.brainvoyager.com



• Hirnhäute, Ventrikel und Cerebrospinalflüssigkeit– (als Schutz des ZNS neben Schädel und Wirbel!)

• 3 Hirnhäute (Meningen)– Dura mater– Arachnoidea mater– Pia mater– Zwischen Pia mater und Arachnoidea mater

befindet sich der Subarachnoidalraum



• Hirnhäute



• Ventrikel– (4 grosse Kammern des Gehirns):

– 2 Seitenventrikel, 3ter Ventrikel und 4ter Ventrikel

• Cerebrospinalflüssigkeit (Liquorcerebrospinalis):– Füllt den Subarachnoidalraum, den

Zentralkanal und die Ventrikel



Subarachnoidalraum, Zentralkanal und die Ventrikel s ind miteinander verbunden und bilden ein zusammengehörendes Reservo ir!



• Birbaumer– Ventrikel



Die Cerebrospinalflüssigkeit wird kontinuierlich vom Plexus choroideusproduziert!

ein Kapillarnetz, welches von der Pia mater in die Ventrikel ragt!

Überschüssige Cerebrospinalflüssigkeit wird aus dem Subarachnoidalraumin so genannte Sinusräume absorbiert!



• Birbaumer



Wie entsteht ein so genanter „Wasserkopf“ (Hydrocephalus)?

aus wikipedia



Blut-Hirn-Schranke

physiologische Barriere zwischen dem Blutkreislauf und dem Zentralnervensystem

ein weiterer Schutzmechanismus!

Schützt vor dem Übertritt toxischer Substanzen aus dem Blut in das Gehirn

Cerebrale Blutgefäße haben eng nebeneinander liegende Zellen in den Gefäßwänden, sodass die meisten Proteine und andere grosse Moleküle nicht passieren können (Schranke!).

Medikamente, die im Gehirn wirken sollen, müssen die Blut-Hirn-Schranke passieren können!

Wichtige natürliche Proteine können aktiv durchgeschleust werden!


Zellen des NervensystemsDie Anatomie des Nervensystems

Zellen des Nervensystems:

Es gibt NEURONENund GLIAZELLEN

Neuronen:

… sind spezialisiert auf Empfang,Weiterleitung und Übertragungelektrochemischer Signale!

Äußere Anatomie (details auf nächster Folie)







• Birbaumer.– Verbindungsarten



Innere Anatomie

Wichtige Strukturen im Zellinneren:

-Cytoplasma- Endoplasmatisches Reticulum- Ribosomen- Golgi-Apparat- Nucleus- Mitochondrien- Mikrotubuli- Synaptische Vesikel- Neurotransmitter







• Birbaumer.– Synapsen

– zum Neuron



Die Zellmembran:

… besteht aus einer Lipid-Doppelschicht (zwei Schichten von Fettmolekülen)

Entscheidenderweise sind in die Lipid-Doppelschicht Proteinmoleküle eingebettet, die für viele Funktionen der Membran wichtig sind:

Kanalproteinezum Passieren bestimmterMoleküle

Signalprotein, leiten Signalean das Zellinnere weiter, wennbestimmtes Molekül aussenandockt.



Die wichtigsten Klassen von Neuronen auf Basis morp hologischer Unterschiede:- Anzahl der Fortsätze:- Unipolare Neuronen- Bipolare Neuronen- Multipolare Neuronen- Multipolare Neuronen

(als Interneuronen)

Funktionelle Bedeutungmorphologischer Unterschiede:

Mit AxonWeiterleitung überlange Distanzen!

Ohne AxonIntegration innerhalbeiner Gehirnstruktur!



• Darstellug im Birbaumer.



Im Gehirn gibt es zwei grob zu unterscheidende Arte n neuronaler Strukturen:

- Aus Zellkörpern bestehend

im ZNS Nucleusim PNS Ganglion

- Aus Axonen bestehend

im ZNS Traktim PNS Nerv

Graue Substanz Weisse Substanz

Gut zu sehen im Brain Tutor!



• Gliazellen (4 Arten)– Oligodendrocyten (ZNS)

– Schwann-Zellen (PNS)– Astrocyten (größte Gliazellen)

– Mikroglia (kleinste Gliazellen)

• es gibt ca. 10 mal mehr Gliazellen als Neurone!



• Oligodendrocyten (ZNS)– Jeder Oligodendrocyt bildet

mehrere Myelinsegmente, die sich um die Axone von Neurone wickeln

– (oft an mehreren Axonen)– dadurch wird die

Leitungsgeschwindigkeit der Neurone vergrößert!

Oligodendrocyt



• Schwann-Zellen (PNS)– Jede Schwann-Zelle bildet ein

Myelinsegment– können nach Verletzung axonale

Regeneration einleiten– deshalb neuronale Regeneration

nur im PNS!

Schwann-Zelle



– Astrocyten (größte Gliazellen)• Ummanteln Blutgefäße im Gehirn und nehmen

Kontakt mit Neuronen auf.• Sind an der Passage chemischer Verbindungen

vom Blut in die ZNS-Neuronen beteiligt!

– Mikroglia (kleinste Gliazellen)• Entfernen abgestorbene Neuronen und lösen

Entzündungsprozesse aus.



Astrocyten


Methoden und RichtungsbeziehungenDie Anatomie des Nervensystems

• Neuroanatomische Methoden:– Wie können Neurone sichtbar gemacht

werden?– Schwierigkeit ist nicht die geringe Größe,

sondern die enge Verflochtenheit der Neurone!

– durch bestimmte Präparationstechniken können Neuronen sichtbar gemacht werden!



• Golgi-Färbung ( nach Camillo Golgi)• wollte eigentlich Meningen färben, indem er

Kaliumdichromat und Silbernitrat verwendete• Daraus entstand Silberchromat, welches nur

wenige Neuronen schwarz färbt und so prinzipielle Darstellungen ermöglicht.

– Vorteil: zeigt Struktur der einzelnen Neurone

– Nachteil: Keine Auskunft über Zahl der Zellen.



Zeichnung Hippocampus von Golgi

Camillo Golgi*1844 † 1926

Nobelpreis 1906



• Nissl-Färbung (Franz Nissl):• Kresylviolett (hauptsächlich verwendeter Farbstoff)

dringt in alle Zellen eines Gewebeschnitts ein • lagert sich an Strukturen in den Zellkörpern• Unter dem Mikroskop kann dann die Zahl der

Neuronen sehr gut eingeschätzt werden. (dient der Ermittlung der Zelldichte!)

– Vorteil: • Anzahl der Zellen ermittelbar

– Nachteil:• genaue Struktur nicht sichtbar



• Nissl-Färbung



Elektronenmikroskopie :Dünne Gewebsabschnitte werden mit einer elektronen-absorbierendenSubstanz beschichtet. Die Substanz wird von verschiedenen Neuronenteilen unterschiedlich aufgenommen. Ein darauf gerichteter Elektronenstrahl wird dann durch das Gewebe auf einen Film gelenkt und erzeugt detailierte Strukturabbildungen. (dient der Abbildung von Details!)



• Tracing-Verfahren:– Anterogrades Tracing

• ermöglicht das Verfolgen der Axone, die von den Zellkörpern eines bestimmten Gebiets entspringen (vom Zellkörper zu den Endknöpfchen).

– Retrogrades Tracing• ermöglicht das Verfolgen der Axone von den

Endknöpfchen zum Zellkörper. • dient der Beschreibung von Projektionen!



• Lage-und Richtungsbezeichnung– Unterschied Katze und Mensch

• Aufrechter Gang



Richtungsbezeichnungen im Nervensystem:

Wirbeltiernervensysteme werden auf die Orientierung der Wirbelsäule bezogen!

Es gibt drei Achsen:

anterior-posterior dorsal-ventral medial-lateral



Richtungsbezeichnungen im Nervensystem:

Wirbeltiernervensysteme werden auf die Orientierung der Wirbelsäule bezogen!

Für Menschen gibt es dieselben Achsenbezeichnungen, nur sind diese durch den aufrechten Gang (Bipedie) für Kopf und Rumpf getrennt zu betrachten.

anterior-posterior dorsal-ventral medial-lateral



• Birbaumer



Weitere Begriffe:

rostral-caudal (vorne-hinten), superior-inferior (oben-unten)proximal-distal (nah-entfernt)

Schnittebenen :

horizontalfrontalsagittal

Querschnitt



• Zusammenfassend– (Birbaumer)



• Radiologische Konvention– Betrachten der Schnittbilder– Alternative:

neurologischeKonvention


• Aufbau des ZNS– Aufbau des Rückenmarks

– Aufbau des Gehirns– vorher Pause machen???


Das RückenmarkDie Anatomie des Nervensystems

• Das Rückenmark:– Grob betrachtet gibt es zwei Bereiche:

• H-förmiger Kern (graue Substanz)• Umgebende weiße Substanz

– Die graue Substanz • besteht hauptsächlich aus Zellkörpern und

unmyelinisierten Interneuronen!

– Die weiße Substanz• besteht hauptsächlich aus myelinisierten Axonen!



• Man unterscheidet:– Hinterhörner (dorsal)– Vorderhörner (ventral)



• Auf 31 Ebenen sind jeweils links und rechts Paare von Spinalnerven mit dem Rückenmark verbunden.

• Jeder der 62 Spinalnerven teilt sich und seine Axoneziehen – entweder über die Hinterwurzel – oder über die Vorderwurzel in das Rückenmark hinein!



Über die Hinterwurzel ziehen ausschließlichafferente sensorische unipolare Neuronen,

deren Zellkörper unmittelbar außerhalb

des Rückenmarks dasHinterwurzelganglion

bilden!

zum ZNS



Die Neuronen der Vorderwurzel sind efferent, motorisch und multipolar! Ihre Zellkörper liegen in den Vorderhörnern!Die somatischen Neuronen projizieren zu den Skelettmuskelndie autonomen Neuronen projizieren zu Ganglien, die über weitere synaptischeKontakte mit inneren Organenin Verbindung stehen!

vom ZNS weg


Die Hauptstrukturen des GehirnsDie Anatomie des Nervensystems



• Zahlenspiele mit dem menschlichen Gehirn

Quelle: Birbaumer



• Was wir bereits wissen:



• Das Gehirn; 5 Hauptabschnitte – Telencephalon

• (Endhirn)

– Diencephalon• (Zwischenhirn)

– Mesencephalon• (Mittelhirn)

– Metencephalon• (Hinterhirn)

– Myelencephalon• (Nachhirn)• = Medulla oblongata

Entw

icklungsgeschichtliche Reihe!

jung

alt





• Die Abschnitte ohne dem Telencephalonwerden oft als Truncus encephali(Hirnstamm) bezeichnet! – (!!!! Meist wird allerdings das Diencephalon

auch nicht dazu gerechnet und der Rest als Truncus cerebri bezeichnet!)

• Das Myelencephalon wird oft auch alsMedulla oblongata (verlängertes Rückenmark) bezeichnet!



Unterstrukturen der 5 Hauptabschnitte:

Das Myelencephalon

…überträgt hauptsächlich Signale zwischen dem Rest des Gehirns und dem Körper!

Wichtige Unterstruktur: Formatio reticularis

Netzwerk aus ca. 100 kleinen Kernen, die sichvon der posterioren Grenze des Myelencephalonbis zur anterioren Grenze des Mesencephalonerstrecken!

Spielt eine wichtige Rolle bei der allgemeinenAktivierung (aufsteigendes reticuläresAktivierungssystem!) . Die verschiedenen Kerne sindbsp. beteiligt am Schlaf, der Aufmerksamkeit, derBewegung, der Aufrechterhaltung des Muskeltonusund diverser autonomer Reflexe!



Das Metencephalon:

…beinhaltet viele auf- und absteigende Nerven und auch Teile der Formatioreticularis

Auf der ventralen Seite befindet sich der PonsAuf der dorsalen Seite befindet sich das Cerebellum

Das Cerebellum ist wichtig für die präzise Kontrollevon Bewegungen und ihrer Anpassung an sichverändernde Bedingungen (Sensomotorik).

Seit einiger Zeit ist deutlich geworden, dass dasCerebellum auch bei vielen kognitiven Prozessenbeteiligt ist!





Das Mesencephalon:

Ebenso 2 Abschnitte:

dorsal liegt das Tectumventral liegt das Tegmentum

Das Tectum beinhaltet die Colliculi inferiores(auditorisches System)und die Colliculi superiores(visuelles System)!

Das Tegmentum beinhaltet weitere Bereicheder Formatio reticularis ,das periaquäduktale Grau (Opiate wirken!),die Substantia nigra (Sensomotorik)und den Nucleus ruber (Sensomotorik)



Das Diencephalon:

Auch 2 Strukturen:

Thalamus und Hypothalamus

Thalamus : besteht aus 2 Lappen(sitzt auf beiden Seiten des 3ten Ventrikels).

Die beiden Lappen sind über dieAdhesio interthalamica verbunden.

Der Thalamus beinhaltet viele verschiedenepaarige Kerngebiete , die meist zum Cortexprojizieren.

Sensorische Relaiskerne: Bsp.:Corpus geniculatum laterale und Corpus geniculatum mediale



• Ausflug in das Gehirn– Diencephalon





der Thalamus



Hypothalamus : befindet sich unterhalb des Thalamus!

…besteht aus mehreren Nuclei undspielt eine wichtige Rolle bei der Regulationverschiedener motivationaler Verhaltensweisen!

…steuert z.T die Freisetzung von Hormonen derHypophyse, die sich direkt darunter befindet!

2 weitere Strukturen:

Das Chiasma opticum als Ort, an dem sich dieSehnerven kreuzen und die Corpora mammillaria(paarige kugelförmige Nuclei!)



Das Telencephalon:

… beim Menschen der grösste Abschnitt!

Cerebraler Cortex (Grosshirnrinde):… ist die tief gefaltete äußere Schicht (graue Substanz)!… nicht alle Säugetiere besitzen einen gefalteten Cortex (lissencephal)!



Die grossen Furchen heissen Fissurae , die kleinen heissen Sulci !Die Erhebungen heissen Gyri !

Beide Hemisphären sind durch die Fissura longitudinalis cerebri beinahe getrennt!

Verbindungen gibt es über so genannte cerebrale Commissuren !

Die grösste Commissur ist das Corpus callosum(verbindet die Hemisphären)!

Die markantestenSulci sind:

Sulcus centralisSulcus lateralis



Wir unterscheiden 4 grosse Lappen (cortical):

Frontallappen , Parietallappen , Temporallappenund Occipitallappen !

Markante Gyri sind:

Gyrus precentralis , Gyrus postcentralisund Gyrus temporalis superior

90% des menschlichen cerbralen Cortex bestehenaus Neocortex ! Dieser wiederum besteht aus 6Schichten (siehe nächste Folie!)

Es gibt zwei Arten von corticalen Neuronen:Pyramidenzellen und Sternzellen !

Die Zahl beider Zelltypen variiert ja nach Schicht!Es gibt einen dominanten vertikalen Verlauf derAxone und Dendriten Kolumnenorganisation !



• Ideal zum Lernen der Grobanatomie– BrainTutor



• ... weiter in der nächsten Vorlesung

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