Biopsychologie: Neuronale Grundlagen

Psychologie: Biopsychologie

• Die Biologische Psychologie befasst sich intensiv mit den neuronalen Grundlagen von Erleben und Verhalten.
• Dieser Studienbrief ist eine Einführung in das dynamische Feld der Neurowissenschaften, insbesondere Aufbau, Funktionen und Wirkungsweise von Nervensystem und Gehirn.

Einführung in die Biologische Psychologie

• Kapitel 1 definiert und grenzt die Biologische Psychologie ab und bietet eine kurze historische Perspektive.
• Kapitel 2 betrachtet das Nervensystem, untersucht den Aufbau und die Funktion peripherer und zentraler Komponenten.
• Kapitel 3 konzentriert sich auf das zentrale Nervensystem mit Gehirn und Rückenmark, wobei anatomische Lagebezeichnungen, Strukturen und Hirnnerven berücksichtigt werden.

Mikroskopische Ebene und Neuronale Signalübertragung

• Die Perspektive wechselt auf eine mikroskopische Ebene, wobei Strukturen und Komponenten der Informationsweiterleitung im Nervensystem betrachtet werden.
• Kapitel 4 thematisiert die Nervenzelle, ihre Kommunikation und die Erregungsbildung.
• Die Kapitel 5 und 6 stellen die chemische Informationsübertragung zwischen Nervenzellen dar, einschließlich Synapsen und Neurotransmittern.

Neurowissenschaft

• Kapitel 7 bietet einen Überblick über neurowissenschaftliche Untersuchungsmethoden, insbesondere Elektroenzephalografie (EEG) und Magnetresonanztomografie (MRT).
• Kapitel 8 thematisiert beispielhaft die kortikale visuelle Wahrnehmung, vertieft Kenntnisse über die neuronale Informationsübertragung und beleuchtet die Gemeinschaftsleistung von Augen und Gehirn.

Studienziele

• Erläuterung des Gegenstandsbereichs der Biologischen Psychologie, ihrer Themen und Forschungsmethoden.
• Beschreibung des Aufbaus des Nervensystems einschließlich des Gehirns und deren Funktion/Einbindung.
• Verständnis des Aufbaus der Nervenzelle(n) und der Signalübertragung innerhalb und zwischen Zellen.
• Beschreibung des Aufbaus einer Synapse und Verständnis ihrer Einbindung in die neuronale Signalübertragung.
• Kenntnis der wichtigsten Neurotransmittersysteme und ihrer Wirkungen.
• Erklären der wichtigsten neurowissenschaftlichen Untersuchungsmethoden und deren Vor- und Nachteile.
• Kenntnis der relevanten Bereiche des Gehirns für einen optischen Reiz.

Gegenstand der Biologischen Psychologie

• Die Biologische Psychologie untersucht die neuronalen Grundlagen von Erleben und Verhalten.
• Sie basiert auf der Konzeptualisierung der Psychologie als Naturwissenschaft und empirisch-experimentellen Forschungsmethoden.
• Die Forschung hat umfassendere Einblicke in die Komplexität und Leistungsfähigkeit von Nervensystemen ermöglicht.

Historische Betrachtung

• Ein zentraler Ausgangspunkt ist das Leib-Seele-Problem, das die Beziehung zwischen Körper und Seele thematisiert.
• Dualismus (z. B. Descartes) betrachtet Leib und Seele als unabhängige Entitäten.
• Die moderne Sichtweise verortet einen wesentlichen Teil des menschlichen Geistes im Nervensystem.

Definition und Teilgebiete

• Biologische Psychologie ist dasjenige Teilgebiet der Psychologie, das zum Studium und zur Erklärung menschlichen Erlebens und Verhaltens einen biologischen Zugang wählt.
• Von zentraler Bedeutung sind hier neurologische Prozesse.
• Zu den Teilgebieten gehören Psychophysiologie, Physiologische Psychologie, Neuropsychologie und Psychopharmakologie, die nicht immer eindeutig voneinander abzugrenzen sind.

Zusammenspiel von Innen- und Außenwelt

• Die Biologische Psychologie geht von einem komplexen Wechselspiel zwischen Körper und Psyche bzw. Leib und Seele aus.
• Menschliche Verhaltensleistungen basieren auf Informationsverarbeitungsprozessen im Nervensystem und werden von Gehirn und Körper beeinflusst.
• Die ständige Interaktion zwischen Hirn, endokrinen Drüsen, Muskulatur und inneren Organen bestimmt das Verhalten.
• Die Idee des Embodiment oder Embodied Cognition geht davon aus, dass kognitive Denkprozesse aus motorischem Verhalten und sensorischen Empfindungen erwachsen.

Jüngere Entwicklung und wichtige Entdeckungen

• Biologische und Physiologische Psychologie spielen seit der Begründung der wissenschaftlichen Psychologie eine wichtige Rolle.
• Zu den Meilensteinen gehören die Entdeckung der Nervenzelle, Neurotransmitter, Aktionspotenziale und Rezeptoren.
• Die Entwicklung der Neurowissenschaften hat in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen.

Das Nervensystem

• Alle komplexeren Organismen verfügen über ein aus unzähligen Nervenzellen bestehendes Nervensystem mit unterschiedlichen Aufbauten und Komplexitätsgraden während der Evolution.
• Allen Arten liegen die gleichen zellulären Mechanismen zugrunde.
• Das Nervensystem leistet allgemein Wahrnehmung von Reizarten, Informationsverarbeitung und -speicherung sowie die Steuerung der Funktionsweise innerer Organe.
• Die neuronale Informationsübertragung erfolgt auf den Grundlagen und nach den Bedingungen dieses Systems.

Aufbau und Funktion

• Das menschliche Nervensystem gliedert sich in zentrales Nervensystem (Gehirn und Rückenmark) und peripheres Nervensystem (Nervenzellen außerhalb von Gehirn und Rückenmark).
• Das zentrale Nervensystem ist für die Einbettung und Abstimmung aller Funktionen sowie für die Verarbeitung eintreffender Informationen und die Aussendung von Anweisungen zuständig.
• Das periphere Nervensystem liefert Informationen aus den Sinnesrezeptoren.

Subsysteme des Nervensystems

• Zum peripheren Nervensystem gehören das somatische Nervensystem (willkürliche Steuerung von Sensorik und Motorik) und das autonome Nervensystem (nicht-willkürliche Steuerung innerer Prozesse).
• Das autonome Nervensystem untergliedert sich in Sympathikus (Verhalten in Gefahrenzuständen) und Parasympathikus (Verhalten unter normalen Bedingungen).
• Informationen werden afferent (sensorisch zur Zentrale) und efferent (motorisch vom Zentrum zu den Effektorganen) geleitet.

Exkurs

• Das enterische Nervensystem (Nervengeflecht in der Darmwand) reguliert eigenständig die Verdauungsfunktion des gastrointestinalen Trakts.
• Das enterische Nervensystem oder Zweites Gehirn, interagiert mit dem Immunsystem und dem Darmmikrobiom, was Freiheit zum Denken verschaft.
• Es existiert eine enge Kommunikation zwischen Darm und Hirn, die als Gut-Brain-Axis bezeichnet wird.

Zentrales Nervensystem – Gehirn und Rückenmark

• Das Gehirn bildet die oberste Kontroll- und Steuereinheit des zentralen Nervensystems.
• Die Entwicklung von Gehirn und Nervensystem stellt den entscheidenden evolutionären Vorteil des Menschen dar.

Einleitende Informationen zum Gehirn

• Das durchschnittliche Gehirn wiegt etwa 1,5 kg.
• Es ermöglicht ein intelligenteres Verhalten.
• Im Gegensatz zum Körpergewicht verbrauchen die Leistungen und Funktionen etwa 20% des Sauerstoffs und 25% des gesamten Energieverbrauchs.
• Das Gehirn setzt sich aus verschiedenen Strukturen/Arealen zusammen und ist topografisch organisiert.
• Das Gehirn ist sowohl oberstes Steuerorgan aller Körperfunktionen, die an Verhalten beteiligt sind, als auch von den peripheren physiologischen Systemen abhängig.

Anatomische Lagebezeichnungen

• Anterior - nach vorne.
• Rostral - zur Schnauze hin.
• Posterior - nach hinten.
• Superior - oberhalb.
• Inferior - unterhalb.
• Ventral - in Richtung der Kopfunterseite / zum Bauch hin.
• Dorsal - in Richtung der Kopfoberseite / zum Rücken hin.
• Lateral - seitlich.
• Medial - auf die Mitte zu.
• Caudal - zum Schwanz hin.
• Proximal - zum Körper hin.
• Distal - vom Körper weg.

Rückenmark

• Das Rückenmark ist die Schalt- und Kommunikationszentrale zwischen Gehirn und Peripherie.
• Es erstreckt sich vom Hirnstamm bis zum Wirbel L1.
• Genauso wie das Gehirn, ist das Rückenmark von den drei Hirnhäuten und der Zerebrospinalflüssigkeit umgeben und geschützt.
• Spinalnerven treten in verschiedenen Segmenten aus dem Rückenmark aus, um verschiedene Regionen in der Peripherie, sogenannte Dermatome, zu erreichen.

Spinalnerven und Feinbau des Rückenmarks

• Spinalnerven sind Zusammenschlüsse weißer Fasern (Axone) des Rückenmarks, die in Richtung der Peripherie austreten.
• Fasertrakte treten auf der Vorder- und Rückseite aus dem Rückenmark aus als Vorderwurzel und Hinterwurzel.
• Die weiße Substanz des Rückenmarks kann in einen Vorder-, Seiten- und Hinterstrang unterteilt werden.
• Im Zentrum des Rückenmarks befindet sich die graue Substanz. Diese besteht aus Interneuronen, Zellkörpern und Dendriten.

Fasertrakte und Interneurone

• Fasertrakte in der weißen Substanz lassen sich in efferente (motorische) und afferente (sensorische) Fasern unterteilen, die zu verschiedenen Hirnregionen ziehen.
• Interneurone in der grauen Substanz verschalten eingehende sensorische Axone und absteigende Trakte des Rückenmarks.

Reflexe und Hirnhäute

• Die Verschaltung von sensorischen und motorischen Neuronen über ein Interneuron wird als Reflex bezeichnet.
  • Ein Reflex ist eine unwillkürliche Reaktion auf einen Reiz, die unabhängig von Informationsverarbeitungsprozessen im Gehirn abläuft.
• Eigenreflexe sind direkte Reflexe mit kurzer Zeit zwischen Reiz und Reaktion, während Fremdreflexe indirekte Reflexe mit längerer Verzögerung sind.
• Das Gehirn wird von drei Hirnhäuten umgeben: Dura mater, Arachnoidea mater und Pia mater.

Aufbau des Gehirns

• Das Gehirn besteht aus dem Großhirn (Telenzephalon), das von einer Längsfurche in zwei Hemisphären geteilt wird.
• Die Oberfläche des Großhirns ist durch zahlreiche Windungen und Furchen vergrößert.
• Es besteht aus Cortex (Großhirnrinde) und Großhirnmark (Faserverbindungen).

Lappen des Cortex und Brodmann-Areale

• Der Cortex kann in Frontallappen, Parietallappen, Temporallappen und Okzipitallappen eingeteilt werden.
• Der gesamte Cortex kann in 52 Rindenfelder (Brodmann-Areale) unterteilt werden.
• Gehirn lässt sich anatomisch anhand seiner stammesgeschichtlichen (phylogenetischen) Entwicklung unterteilen.
• Rautenhirn (Hinterhirn), Mittelhirn und Vorderhirn.

Unterbereiche des Gehirns

• Das Vorderhirn umfasst Telenzephalon (Großhirn) und Dienzephalon (Zwischenhirn, bestehend aus Thalamus und Hypothalamus).
• Das Mittelhirn liegt zwischen Pons und Zwischenhirn.
• Das Rautenhirn umfasst Metenzephalon (Kleinhirn und Brücke) sowie Myelenzephalon (Medulla oblongata).

Hirnnerven und Gehirndurchblutung

• Zwölf paarig angelegte Hirnnerven gehen direkt vom Gehirn aus und verbinden es mit den Sinnesorganen und Muskeln.
• Das Gehirn wird durch drei Arten von Blutgefäßen mit Sauerstoff versorgt.
• Arterien regulieren die Blutzufuhr, Kapillaren ermöglichen den Austausch zwischen Blut und Gewebe, und Venen transportieren das Blut zurück zum Herzen.
• Die arterielle Versorgung erfolgt über die Arteria carotis interna und die Arteria basilaris, die im Arterienring des Hirns („Circle of Willis") miteinander verbunden sind.

Blut-Hirn-Schranke und Ventrikelsystem

• Die Blut-Hirn-Schranke schirmt das Gehirn gegenüber der peripheren Durchblutung ab.
• Das Ventrikelsystem beinhaltet Zerebrospinalflüssigkeit und dient dem Transport von Nährstoffen und Abfallstoffen sowie dem Schutz.
• Das Ventrikelsystem besteht aus zwei lateralen Ventrikeln, dem dritten und vierten Ventrikel.

Aufbau und Erregung von Nervenzellen

• Nervenzellen (Neuronen) sind auf den Empfang, die Übertragung und die Verarbeitung von Informationen innerhalb des Körpers spezialisiert.
• Gliazellen übernehmen Stützfunktionen, die Entsorgung von Substanzen sowie die Isolation von Nervenzellen.

Grundlagen des Zellaufbaus

• Eukaryotische Zellen bestehen aus Zellmembran, Zytoplasma (mit Zellorganellen) und Zellkern.
  • Funktion als Steuerungsinstanz, da hier alle Abläufe in einer Zelle gesteuert werden.
• Zellmembran dient als Abtrennung zur äußeren Umgebung und ermöglicht die Aufrechterhaltung eines elektrischen Potenzials.
• Zellorganellen sind spezialisierte Strukturen für Stoffwechselprozesse.
• Mitochondrien produzieren Energie für die Zelle.
• Lysosomen übernehmen die Beseitigung von Abfallprodukten.

Nervenzellen und ihre Bestandteile

• Nervenzellen bestehen aus Soma (Zellkörper), Dendriten, Axon und synaptischen Endigungen.
• Dendriten dienen dem Empfang und der Weiterleitung von Informationen zum Zellkörper.
• Das Axon leitet Informationen vom Soma zu den synaptischen Endigungen weiter.
• Der Axonhügel fungiert als Summationsort für eintreffende Signale.
• Die Myelinscheide umgibt das Axon isolierend und beschleunigt die Signalweiterleitung.

Formenvielfalt von Nervenzellen und neuronales Meganetzwerk

• Nervenzellen treten in unterschiedlichen Formen und mit verschiedener Ausprägung der Dendriten auf.
• Verschiedenartige Verbindungen zwischen Nervenzellen ermöglichen eine schnelle und direkte neuronale Kommunikation.
• Ein neuronales Meganetzwerk entsteht auf diese Weise und überfordert die menschliche Vorstellungskraft.

Neuronale Informationsübertragung

• Informationen gelangen über Dendriten zum Soma, werden integriert und als Signal über den Axonhügel weitergeleitet.
• Bei Überschreitung der Erregungsschwelle sendet der Axonhügel die Erregung über das Axon zu den Endknöpfchen weiter.

Erregungsbildung und Ruhepotenzial

• Die Signalweiterleitung in Nervenzellen erfolgt elektrisch in Form von schwachen Strömen.
• Ionenkanäle ermöglichen den Durchfluss elektrisch geladener Teilchen (Ionen) durch die Membran, verändert das Membranpotenzial.
• Nervenzellen sind im Ruhezustand negativ geladen (Ruhepotenzial von -70 mV), was auf der Verteilung von Ionen beruht (hauptsächlich Kalium intrazellulär, Natrium extrazellulär).

Aktionspotenzial und Refraktärphase

• Um eine Nervenzelle zu laden, muss Bestimmter Schwellenwert überschritten werden.
  • Je stärker ein Reiz, desto positiver Ladung.
• Das Alles-oder-Nichts-Prinzip besagt, dass ab Überschreiten einer bestimmten Spannungsveränderung, immer ein Aktionspotenzial ausgelöst.
• Nachdem ein Bereich der Membran ein Aktionspotenzial ausgelöst hat, ist sie über einen kurzen Zeitraum nicht erregbar (Refraktärphase).
• Der Reiz wird während dessen nicht durch einfallende Lichtenergie umgewandelt oder verstärkt.

Synapsen

• Synapsen sind der zentrale Ort der Kommunikation zwischen zwei Nervenzellen.
  • Im Gehirn befinden sich rund 100 Billionen.
• Sie ermöglichen zwei verschiedene Formen neuronaler Signalübertragung.

Chemische und elektrische Synapsen

• Aktionspotenziale können chemisch oder elektrisch von Zelle zu Zelle übertragen werden.
• Elektrische Synapsen:
  • Benachbarte Zellmembranen sehr nah aneinander, was eine direkte ionische Verbindung ermöglicht.
  • Ionenkanäle der beiden Zellen stoßen so aneinander, das eine Röhre entsteht, wodurch Ionen wandern.

Chemische Synapsen

• Im Allgemeinen findet der Austausch von Stoffen nur von der (Präsynaptischen) zur Empfängerzelle(Postsynaptischen) statt.
• Neurotransmitter - chemische Botenstoffe - geben den Austausch erst wider.
  • Sind für die elektrochemische Übertragung eines Aktionspotentials zur benachbarten Nervenzelle zuständig.
  • Ausgangszelle sendet dabei einen bestimmten Botenstoff ab, der durch den synaptischen Spalt diffundieren und an spezifische postsynaptische Rezeptoren der Zielzelle andocken kann.

Synaptische Potenziale

• Transmitter - freigesetzte chemische Elemente in der Synapse:
  • Ermöglichen, hemmende oder erregende Wirkung auf die Membran auszuüben.
  • Exzitatorische postsynaptische Potentiale, EPSP-erhöhen Wahrscheinlichkeit, dass ein postsynaptisches Neuron feuern wird.
  • Inhibitorische postsynaptische Potentiale, IPSP - setzen sie herab.

Summation

• Bei der Aufsummierung eintreffender Signale werden räumliche, sowie zeitliche Komponenten bestimmt:
  • Zeitliche Summation: Das eintreffende Reiz-Material wird über die Zeitdauer betrachtet
  • Räumliche: Mehrere eintreffende, gleichzeitig gemessene Signale werden verrechnet.

Neurotransmitter - Bedeutung und Wirkung von Botenstoffen

• Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die in den Vesikeln der präsynaptischen Endigungen gespeichert werden.
• Sie übertragen ein ankommendes Aktionspotenzial zur postsynaptischen Membran.
• Sie werden in den präsynaptischen Endigungen wieder aufgenommen, gespalten oder wegdiffundiert.

Schlüssel-Schloss-Prinzip und Neurotransmittersystem

• Botenstoffe können nur an speziellen Rezeptoren andocken (Schlüssel-Schloss-Prinzip).
  • Moleküle, die rezeptor passen, werden Agonisten gennant.
  • Gegenspieler der Moleküle, werden Antagonist gennant.
• Auf diese Weise entstehen Neurotransmitter-Rezeptor-Systeme, wobei Neuronen auf bestimmte Transmitter spezialisiert sind.

Verschiedene Neurotransmittersysteme

Drei Netzwerke sind von zentraler Bedeutung:

• Cholinerge Systeme (Acetylcholin ausschüttende Neuronen), die Aufmerksamkeit und Erregbarkeit des Gehirns sowie Lernen und Gedächtnis steuern.
• Serotonerge Systeme (Serotonin ausschüttende Neuronen), die vielfältige Wirkungen (Blutdruck, Schmerzempfinden, Schlaf, Emotionen) haben.
• Dopaminerge Systeme Neuronen, die Dopamin ausschütten.
  • Sie hat unterschiedliche Funktionen: Beeinflussung des Grades der Erregbarkeit.
  • Wichtige Substanz für Wirkung belohnender Reize und Wirkung von Drogen (Opiate, Kokain, Alkohol).

Tabelle einiger Eigenschaften der Botenstoffe

• Acetylcholin: Vermittelt überwiegend Erregung, auch in Motorik und vegetativer Regulation.
• Dopamin: Reguliert die Erregbarkeit und wirkt bei belohnenden Reizen. – Noradrenalin: Beeinflusst den Grad der Erregbarkeit und den Blutdruck.
• Serotonin: Beeinflusst die Hemmung, Grad der Erregbarkeit, Körpertemperatur und Blutdruck.
• Glutamat: Wichtiger exzitatorischer Transmitter.
• GABA: Wichtigster inhibitorischer Transmitter.
• Endorphine: Unterdrückung von Schmerzen, Vermittlung von Freude.

Untersuchungsmethoden der Biologischen Psychologie

• Erkenntnisse der Biologischen Psychologie werden mithilfe neurowissenschaftlicher Untersuchungsmethoden gewonnen.
• Diese Methoden bewegen sich an Schnittstellen zu Biologie und Physik.
• Untersuchungsmethoden werden eingesetzt um die Daten zu erheben und zu verstehen.

Grundlagen der Untersuchungsmethoden

• Erkenntnisse der Biologischen Psychologie werden sowohl durch Untersuchungsmethoden mit Tieren als auch mit Menschen errungen.
• Durch Studien an Tieren kann man neurowissenschaftliche Sachverhalte verifizieren
• Neurochirurgische Läsionen sind nur im tierexperimentellen Kontext zulässig und werden nicht am Menschen vorgenommen.

Beispielhafte Untersuchungsmethoden

• Elektrophysiologie (Tiermodell): Galvanische Experimente zeigten, dass sezierte Froschschenkel durch elektrische Reize zum Zucken gebracht werden können.
• Patch-Clamp-Methode (Tiermodell): Der Ionenstrom an Membranproteinen wird präzise gemessen.
• Elektromyografie (EMG): Der Intensität der Muskelkontraktion wird gemessen.
• Einzelzellableitungen und elektrische Stimulation werden überwiegend im Tiermodell verwendet.
• Pharmakologische Methoden (Tier und Mensch): Verschiedene Drogen werden injiziert, daraufhin die Auswirkungen werden beobachtet und die Pharmakinetik wird untersucht.
• Gene Knockout (Tiermodell): Gene werden deaktiviert und deren Effekte untersucht.

Weitere Aspekte und ethische Kriterien

• Die Forschung wird zudem dahingehend systematisiert, dass auch eine systematische neurowissenschaftliche Forschung an menschlichen Probanden unerlässlich ist.
• Einige ethische Aspekte sind bei Vorverarbeitung zu beachten. Probanden dürfen nur untersuchen werden solange die Risiken überschaubar sind.
• Doppelte Dissoziation: Messbare Funktionen müssen Voneinander abgrenzbar sein.

Bildgebende Verfahren

• Ermöglichen es, Einblicke in den Aufbau und die Aktivität bzw. in neuronale Prozesse des Gehirns zu erlangen.
• Röntgentechniken: Nur eingeschränkte Anwendung im Gehirnbereich, da nur grobe Anomalien sichtbar sind.
• Positronen-Emissions-Tomografie (PET): Radioaktiver Stoff wird injiziert, und dessen Aktivitätsniveau im Gehirn wird gemessen.
  • Raumliche Auflösung ist sehr gut.
• Diffusion Tensor Imaging (DTI): MRT wird für die Faserbahnen im Gehirn genutzt und liefert Einblicke in die Konnektivität des Gehirns.

EEG, Magnetoenzephalografie und MRT

• Elektroenzephalografie (EEG): Ableitungen der Gehirnaktivität mit Elektroden auf der Kopfoberfläche.
  • Gute zeitliche, aber begrenzte räumliche Auflösung, nicht invasiv.
• Magnetoenzephalografie (MEG): Magnetische Signale aktiver Neuronen werden gemessen, ähnelt dem MRT.
• Magnetresonanztomografie (MRT): Ermöglicht detaillierte anatomische und funktionelle Bilder des Gehirns ohne radioaktive Substanzen.

EEG-Signale und BOLD

• Die wichtigsten EEG-Wellen (Delta, Theta, Alpha, Beta, Gamma) geben Aufschluss über Hirnströme.
• Ereigniskorrelierte Potenziale (EKP) dienen der Untersuchung kognitiver Prozesse durch Mittelung von EEG-Signalen nach bestimmten Ereignissen.
• Der BOLD(Blood-Oxygenation-Level-Dependent)-Kontrast misst die Abhängigkeit des MRT-Signals vom Sauerstoffgehalt des Blutes.

Verfahren zur Bildgebung

• Die Magnetresonanztomographie lässt im Umkehrschluss detaillierte Aufnahmen gewinnen. Messwerte (T1, T2).
• Funktionelles MRT. Basiert auf Annahmen: Mehr Aktivität eines Hirnareals, desto mehr mit Sauerstoff angereichertes Blut wird benötigt.
  • Bildgebung basiert auf der Blutbahndurchsetzung.

Experimentelle Designs für fMRT-Studien und Kompromisse

• Versuchspersonen werden Stimuli ausgesetzt.
• Manuelle Messungen sind mit der fMRT schwierig, da das Verfahren nur schwer zu untersuchen ist.
• Subtraktionsmethode: Aktivität wird immer von einem Zusammenhang ausgehend betrachtet/analysiert (da „Hintergrundaktivität“ stets bestehen bleibt).
  • Bei zu starkem Effekt, können diese mit den Messungen aus der MRT herausgefiltert werden.
  • Der Hirnscan bietet eine neue Möglichkeit der Aufrechterhaltung von Beziehungen (Hintergrundaktivität, da dieses als Blocksystem betrachtet werden kann).

FMRT-Hierarchie

• Versuch, in Voxel unterteilen.
• Slice.
• Durchleuchten, damit MRT Bilder einzeln ausgibt.

Datenvorprozessierung und Fazit der Hirn-Beziehungen

• Ermöglicht exaktere Messungen.
• Verzerrend aufgenommene Daten können berichtigt werden.
• Ausrichtung auf genormtes Standardgehirn, damit individuelle Hirnstrukturen verglichen werden können.
• Um die Funktionszusammenhänge im Körper besser zu verstehen, können mit dem Verständnis der Funktionsweise diese extrahiert/verglichen werden.

Das visuelle System

• Das visuelle System besteht aus einem rezeptiven Abschnitt (Netzhaut) und einem integrativen Anteil (Neuronen in Retina und Gehirn).
• Es ermöglicht optische Wahrnehmung von Farben, Objekten, Bewegungen und räumlicher Tiefe.

Anatomischer Aufbau

• Hornhaut und Linse dienen der Aufnahme, Bündelung und Lenkung einfallender Lichtstrahlen.
• Die Netzhaut (Retina) erzeugt die Abbilder der Lichtstrahlen.
  • Das sichtbare Lichtspektrum regt die Rezeptoren (Zapfen = photopisches (Farb-)Sehen und Stäbchen = skotopisches, Dämmerungssehen) der Retina an.

Neuronale Verarbeitung

• Die Sehinformationen werden in neuronal unterschiedliche Zentren umgewandelt.
• Von der Retina gelangt das Licht bis in die Sehgrube.
• Von den Zapfen bis zu den Sehnervenbahnen, zum Thalamus, wo Signale verarbeitet werden.
  • Schließlich in den visuellen Cortex mit primären Ganglienzellen im Thalamus: Weiterleitung zum Sehen.

Kommunikationspfade

• Optische Signale erreichen über das Chiasma opticum den Thalamus und von dort den visuellen Cortex.
• Colliculi superiori leiten die Informationen weiter zu höheren visuellen