Wie kommunizieren wir mit unserer Umwelt? Sinne und Nerven Wie kommunizieren wir mit unserer Umwelt?

Hans Makart, Österreich 1840-1884

Teil I Sinne und Sinnesorgane Wie viele Sinne kennt ihr? Welche Sinnesorgane gehören dazu? Kennt ihr weitere Sinne/Wahrnehmungen?  Gleichgewicht, Beschleunigung, Drehbeschleunigung, Außentemperatur, Körpertemperatur, Schmerz, Hunger/Blutzuckergehalt , Selbstwahrnehmung (z.B. Muskelspannung und Gelenkstellung)

Das Säugetierauge Netzhaut Glaskörper Fovea centralis (gelber Fleck) Blinder Fleck Iris Lederhaut Hornhaut Aderhaut Ciliarmuskel und Ciliarbänder Linse Augenmuskeln Sehnerv

Die Netzhaut

Normalsichtiges Auge

Scharfes Sehen und Sehfehler

Stäbchen und Zapfen

Farbensehen ist eine Verrechnungsleistung des Gehirns

Mischen von Farben additiv subtraktiv Wer mischt die Farben? Wie werden sie gemischt?

3d Sehen 2 Augen, 2 verschiedene Bilder Erfahrung: Farbperspektive, Größenvergleiche (Fluchtpunkt) Wer sieht den Ring?

Hier sind die beiden verschiedenen Bilder sichtbar, 3d nur mit Rotgrünbrille

Physikalische Kenngrößen einiger wichtiger Sinne

Aufbau der Haut Die Oberhaut: Hornschicht und Epidermis (Keimschicht, rot) gebildet. Darunter: Lederhaut (Corium, rosa) In gelb: Unterhaut (Subcutis) v.a. Fettgewebe. Schweißdrüsen (grün) münden in Hautporen Jedes Haar verfügt über einen Aufrichtemuskel und eine Talgdrüse.   Aus: Weitz, B. (1998) Atlas der Anatomie. Weltbild Verlag, München

Sinne der Haut Die Hautsinne: 1 Freie Nervenendigungen (Schmerz) 2 Tastscheiben 3 Tastkörperchen 4 Endkolben  (Kälte) 5 Endplatten  (Wärme) 6 Haarbalggeflecht  (Berührung) 7 Lamellenkörperchen  (Druck)

Ohr des Menschen

Ohr des Menschen Im Ohr finden sich mehrere Sinnesorgane. Außer Schall wird im Innenohr die Lage (gegen die Schwerkraft) und Drehbewegung bzw. Beschleunigung registriert.

Ausguss des Labyrinths

Schnitt durch die Cochlea Scala vestibuli

Schnitt durch die Cochlea

Wanderwelle und Zusammenhang zu den Frequenzen Je weiter weg vom ovalen Fenster, desto breiter und nachgiebiger wird die Basilarmembran. Das heißt je weiter wir zum Helikotrema vordringen, desto niedriger ist die Resonanzfrequenz.

Hörflächen

Hörsinneszelle

Nase

Riechsinneszelle Schlüssel-Schloss-Prinzip!

Zunge

Die gute alte Zungenkarte

Geschmackssinneszelle Schlüssel- …?

Was haben alle Sinnesorgane gemeinsam? Sind mit dem Gehirn verbunden Besitzen Sinneszellen Def. Sinneszelle: …

Reiz-Reaktionsschema Sinneszelle wandelt den Reiz in ein elektrisches Signal Das Signal wird zum Gehirn weitergeleitet motorischer Nerv Organe

Nervenzellen Nervenzellen befinden sich überall im Körper. Die meisten Nervenzellen findet man im Gehirn (2*1010 -1012) und im Rückenmark (3*1010 -1011) Ein Nerv ist ein Bündel von Nervenzellfortsätzen (Axonen/Neuriten).

Neuron

Aufbau einer Nervenzelle: Beschrifte die Nervenzelle auf dem AB Maßstäbliche Abbildung einer Nervenzelle

Mororische und sensorische Nerven

Nervenzellen= Neuronen Sind wie andere Zellen ausgestattet, sehen aber sehr eigentümlich aus Können elektrische Signale leiten (Kabel) Motorische Neurone enden an Organen ( Bsp.?) Sensorische Neurone leiten Impulse zum Gehirn ( Bsp.?) Meist zu Nerven gebündelt Interneurone verknüpfen mot. und sens. Neurone, bilden Schaltkreise im Gehirn / RM. Nervenquerschnitt im Mikroskop

Neuronen stehen miteinander in Verbindung Bis zu 10 000 Synapsen/ Neuron (Ø1000) Insgesamt ca. 1014 Synapsen im Gehirn Synapsen können sich neu bilden oder ihre Stärke verändern ( Lernen)

Synapsen

Psychoaktive Substanzen wirken an Synapsen. -Genussmittel -Medikamente -Drogen Kokain, Crack, Methylphenidate (Ritalin), Ephedrin, MDMA (Ecstasy –lila Smiley), Meskalin (Kaktusfleisch getrocknet), LSD (Löschblatt im Tütchen), Psilocybin (getrockneter Pilz), Aztekensalbei (Extrakt im Tütchen), Diphenhydramin (pinke Antihistaminpille), Fliegenpilz , Tylenol ( Nr.3, Schmerzmittel), Codeinhaltiges Muskelrelaxans, Pfeifentabak , Bupropion (bräunlich, Antidepressivum), Cannabis , Haschisch , ...Metamphetamin=Panzerschokolade

Sucht substanzgebundene Abhängigkeit „Das unabweisbare Verlangen nach einem bestimmten Erlebniszustand. Diesem Verlangen werden die Kräfte des Verstandes untergeordnet.“ substanzgebundene Abhängigkeit Folgen? (soziale Bindungen, soziale Chancen, Persönlichkeit)

Stärken, Schwächen,Beziehungsfähigkeit, Selbstwertgefühl, Erbanlagen, Lebensgeschichte Familie, Freunde, Wohnsituation, Vorbilder, Gesellschaft, Konsumverhalten, Arbeit/Schule, Freizeit Art der Droge, Verfügbarkeit, Stärke, Dosis Wirkung, Image, Gesetze, Preis Werbung

Sucht am Beispiel Kokain Kokain verhindert die Wiederaufnahme des Transmittermoleküls Dopamin.  Belohnungssystem (Funktion?) wird aktiviert. Häufiger Konsum  Abbau der Dopaminrezeptoren. (warum?) Dosiserhöhung bei Entzug wird das Belohnungssystem nur noch schwer aktiviert. Craving, depressive Gemütslage, Antriebsarmut, Suizidgedanken…

Nervengifte und Drogen Ergänzungen Quelle: Nutt, David, Leslie A King, William Saulsbury, Colin Blakemore. "Development of a rational scale to assess the harm of drugs of potential misuse" The Lancet 2007; 369:1047-1053 (24. 3. 2007)

Das Nervensystem ca. 1012 Neuronen (= Nervenzellen) 1,5* 1014 Synapsen = Verschaltungen 1013 Gliazellen. (Schutz, Ernährung) Hirn und RM = Zentralnervensystem =ZNS Peripheres NS= 12 Hirnnerven+ 31 RM-Nerven

Reflexe sind einfach organisiertes Verhalten Ein monosynaptischer Reflex kommt mit zwei Neuronen (sensorisches und motorisches) aus.  Eigenreflex (Sensor und Effektor im selben Organ, z.B. Kniesehnenreflex oder Achillessehnenreflex) Polysynaptische Reflexe sind meist  Fremdreflexe wie der Hustenreflex oder der Lidschluss

Bsp. Für Reflexe Kniesehnenreflex (Eigenreflex) Lidschlussreflex (Fremdreflex) Saugreflex Atemschutzreflex

Aufbau des Nervensystems ZNS (Gehirn und Rückenmark) PNS Peripheres Nervensystem aus 43 paarigen Nerven, fast alle enthalten sowohl motorische als auch sensorische Nervenfasern (Ausnahmen z.B. N. opticus, N. olfactorius)

Aufbau des Nervensystems Der fünfte Hirnnerv ist der Nervus trigeminus, er wird teilweise für Operationen im Unterkieferbereich ausgeschaltet. So wie er, zweigen sich alle Hirn- bzw. Spinalnerven weiter auf und innervieren so alle Organe des Körpers

Das vegetative Nervensystem Teil des PNS, auch autonomes NS genannt  Kontrolle des inneren Milieus (Homöostase)

Symphatisches NS rot, parasympathisches NS blau SNS gesteuert durch Hypothalamus und Hirnstamm PNS gesteuert durch Hirnstamm und sakrales RM

Stress ist ein komplexes Wirkungsgefüge

Aufbau des Gehirns Telencephalon Diencephalon Hirnstamm

Hierarchie des Gehirns Hirnstamm (verl. Mark, Brücke und Mittelhirn): Kontrolle von Blutdruck, Atmung, Herzfrequenz, Schlaf, Schwitzen, Schlucken, Brechen, Husten. Integration von angeborenen Verhaltensweisen („Instinkte“) überlebenswichtig, aber Mangel an Plastizität!

Das Kleinhirn Gehört zum Hinterhirn (zu dem auch der Hirnstamm gehört). Funktion: Koordination und Feinabstimmung von Bewegungs-abläufen. (Tanzen, Kampfsport, Klavierspielen ...

Hierarchie des Gehirns Limbisches System (rot gefärbt): Modifikation von angeborenen Verhaltensweisen (Triebverhalten) Affekte, Emotionen, Gedächtnis, Sozialverhalten artspezifisches Verhalten der höheren Vertebraten (besteht entwicklungsgeschichtlich aus verschiedenen Teilen) Störungen: PTD, Depressionen, Autismus, Phobien

Hierarchie des Gehirns Hippocampus gehört ebenfalls zum limbischen System (anatomisch zum Großhirn). Funktion: Zusammenfassung unterschiedlicher sensorischer Informationen und Weiterleitung an den Cortex generiert Gedächtnis Wichtige Rolle bei Emotionen (Atrophie bei PTD/Depressionen und starkem emotionalem Stress) Adoleszentes Rauschtrinken

Hierarchie des Gehirns Zwischenhirn (Diencephalon): Thalamus, Hypothalamus, Hypophyse) Thalamus: Durchgangstation und Filter, lässt nur wichtiges durch zum Großhirn Hypothalamus: Steuerzentrale des veg. NS  Homöostase, Hormonzentrale, wirkt auch über die Hypophyse: Hirnanhangsdrüse, Kontrolle der meisten Hormondrüsen

Hierarchie des Gehirns Neocortex: Primäre Rindenfelder und Assoziationsfelder räumlich-zeitliche Analyse der Umwelt, abstraktes Denken, Entwurf von Handlungsstrategien und –konzepten, Planung der Zukunft, Erfindungen Bewusstsein Gedächtnisspeicher Phantasie

Blick ins arbeitende Gehirn Gemessen wird die Hirnaktivität mit Hilfe von radioaktiv markiertem Zucker (PET= Positronen-Emissionstomographie).

Personality, social behavior Im Großhirn gibt es Regionen die für bestimmte Aufgaben verantwortlich sind.

Funktionsweise des Gehirns Modular und vernetzt Verschiedene Module entsprechen unterschiedlichen Hirnarealen Zerlegung in Einzelaspekte. Integration der Einzelaspekte Neuronale Karten ???

Somatosensorischer (li.) und motorischer (re.) Cortex.

Das Sehen findet im wesentlichen im Gehirn statt.

Im Vergleich

Gehirn

Die Großhirnrinde

Die Großhirnrinde

Motorische und somatosensorische Rinde

Schäden des Nervensystems Querschnittslähmung Stoffwechselerkrankungen (Parkinson, Alzheimer, Depressionen, …) Jgst. 12 Phantomschmerzen Ausfälle des Gehirns z.B. durch Verletzungen oder Schlaganfälle