Lernmaterialien für Biopsychologie Buchfragen an der Universität Bochum

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Wie konvergiert unser Gehirn Gerüche in ein Aktivierungsmuster?

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Die Geruchswahrnehmung beginnt damit, dass Gerüche in unsere Nase eindringen. Der Geruchsstoff trifft auf die olfaktorischen Zellen der Riechschleimhaut. Diese werden mithilfe der Zilien durch Duftstoffe aktiviert. Diese Zilien haben Geruchsrezeptoren, ca 350 verschiedene, welche alle auf einen bestimmten Geruch spezialisiert sind. Die Signale der Axone verschiedener Rezeptorzellen, die in einem bestimmten Muster für verschiedene Düfte aktiviert sind, werden durch das Siebbein(Knochen) zum Bulbus Olfactorius geleitet. Dort bilden sie Synapsen mit den Glomeruli. Glomeruli sind kugelförmige Anordnungen von Neuronen, die nur Input von Geruchszellen eines bestimmten Rezeptors enthält. Die Informationen eines Glomerulus werden dann über die Mitralzellen zum Gehirn weitergeleitet. Eine gleichzeitige Aktivierung verschiedener Glomeruli erzeugt ein Muster, welches vom Bulbus Olfactorius dekodiert wird und als ein bestimmter Geruch identifiziert wird. Durch den diesen Transport eines nicht topografischen Signals in ein topografisches entsteht die sensorische Landkarte für Gerüche im Gehirn. Wird die Information dann an den Cortex piriformis weitergeleitet, sind die Landkarten vermischter und überlappen

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Welche Cortexarealtypen gibt es und wie funktionieren sie?

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- Primär sensorische Areale:

Hier wird die für den sensorischen Kanal typische sensorische Information noch sehr wenig aufgearbeitet repräsentiert. Verletzungen dieser Areale führen zu Defiziten in der Wahrnehmung dieses Sinnes (Beispiel Blindsehen).

- Assoziative-sensorische Areale:

Die primär sensorischen Areale projizieren zu ihren jeweiligen assoziative-sensorischen Arealen, wo aus unverarbeiteten sensorischen Elementen echte Objektrepräsentationen dieser Sensorik entstehen. Läsionen dieser Bereiche haben zur Folge, dass Patienten einfache sensorische Leistungen (z. B. Farberkennung, Geräuschlokalisation) gelingen, aber Objekte in der jeweiligen Modalität nicht mehr erkennen können (Beispiel: visuelle oder apperzeptive Agnosie).

- Multimodale Areale:

Diese entstehen durch Zusammenschalten der Informationsströme verschiedener Modalitäten. Die größten multimodalen Areale liegen im Temporal-, Parietal- und Frontalcortex. Hier entstehen Wort- und Raumverarbeitungen sowie Handlungsplanungen. Läsionen dieser Regionen führen zu Defiziten in den jeweiligen kognitiven Leistungen.

- Prämotorische Areale:

Die Assoziationsareale können bei einer Handlungsintention die prämotorischen Areale aktivieren. Diese wählen Handlungsoptionen aus. Läsionen dieser Areale führen dazu, dass auf Kommando diese Handlungen nicht mehr ausgeführt werden können, aber spontan durchaus noch produziert werden.

- Primär motorische Areale:

Die prämotorischen aber auch die multimodalen Areale projizieren zum primären motorischen Cortex. Von hier führt die Pyramidenbahn in das Rückenmark, um Handlungen zu initiieren. Läsionen des primär motorischen Areals führen zu Lähmungen in den contralateralen Extremitäten.

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Was ist der Unterschied zwischen apperzeptiver und assoziativer Agnosie?

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- Eine apperzeptive Agnosie resultiert aus einer Verletzung im posterioren Bereich des visuellen Assoziationsareals des Temporalcortexes. Die Patienten erkennen keine Gegenstände und können sie auch nicht abzeichnen, wohl aber Gegenstände aus dem Gedächtnis zeichnen. Der Perzeptionsprozess ist noch nicht abgeschlossen.

=Unfähigkeit zu Erkennen

- Bei einer assoziativen Agnosie liegt die Läsion etwas weiter im vorderen Bereich des visuellen Assoziationsareals des Temporalcortexes. Hierbei können die Patienten ebenfalls keine Objekte erkennen, wohl aber Gegenstände abzeichnen. Daneben ist ebenfalls die visuelle Vorstellung gestört. Der Perzeptionsprozess ist abgeschlossen. Patienten können Gesehenes genau beschreiben.

=Unfähigkeit, gespeichertes Wissen über Objekte abzurufen, wenn man sie sieht

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Wieso konnte Frau Buchner sich problemlos zwischen Möbeln bewegen ohne sie anzustoßen?

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Bei Frau Buchner ist der primäre visuelle Cortex intakt (primäre visuelle Eindrücke werden verarbeitet) und ihr dorsaler visueller Pfad in den Parietalcortex ist weitestgehend funktionsfähig (räumliche Orientierung gelingt).

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Was ist Blindsehen und wie testet man es?

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Blindsehen bezeichnet die Fähigkeit, Objekte zu lokalisieren und sie zu begreifen, obwohl die betroffene Person keine bewusste Repräsentation des Gesehenen besitzt und sich als blind empfindet. Die Läsion umfasst i. d. R. den okzipitalen Cortex mit dem Brodmann-Areal 17. Wahrscheinlich wird das Blindsehen durch die retinale Projektion über den Superior colliculus des Mittelhirns zum thalamischen Pulvinar und von dort zu visuellen corticalen Arealen außerhalb des Areals 17 geleistet. Man kann es testen, indem man Patienten bittet, nach einem Gegenstand zu greifen oder einen Laserpointer mit den Augen zu verfolgen. Die Patienten werden diese Aufgaben adäquat lösen.

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Wie erfolgt eine Aufmerksamkeitsverschiebung auf thalamischer Ebene?

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Ausgangszustand:

Die Zelle im Tegmentum ist Teil des pontomesencephalotegmentalen Komplexes (PMT). Sie ist acetylcholinerg und projiziert in den somatosensorischen Thalamus. Das Neuron im Thalamus repräsentiert den rechten Fuß. Es wird von einem GABAergen Interneuron gehemmt und feuert dementsprechend sehr wenig. Dadurch überträgt es nur kaum Aktivität auf das kortikale Pyramidalneuron, welches zusätzlich durch ein weiteres Interneuron gehemmt wird. Das widerum führt zur geringen Aktivität des PMT. Man spürt den Fuß nicht.

Nach Erwähnung:

Das Interneuron im Kortex, welches zuvor des Pyramidalneuron gehemmt hat, wird nun durch Neurone aus präfrontalen Arealen gehemmt. Damit ist das Pyramidalneuron aktiv und kann die Aktivität über glutamaterge Rezeptoren auf die Zelle im PMT übertagen. Dieses kann nun die Interneurone hemmen, sowie die Zelle im Thalamus aktivieren. Somit spürt man den Fuß.

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Was ist ein Homunculus?

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Heute bezeichnet ein Homunculus in der Neurowissenschaft die Repräsentation des Körpers auf dem somatosensorischen bzw. motorischen Cortex. Die Verzerrung der Repräsentation ensteht durch die ungleiche Verteilung der taktilen Rezeptoren auf unserer Haut. Damit sind diese auch in unserem Cortex unterschiedlich stark repräsentiert, sodass die Hände sowie Lippen und Zunge grotesk vergrößert sind.

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Erläutern Sie die funktionelle Organisation des präfrontalen Cortex.

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Der PFC ist der größte Teil des Frontalcortex des Menschen und steuert alle höheren exekutiven Funktionen. Der laterale (PFC) lässt sich entlang der anteroposterioren und der dorsoventralen Achse in verschiedene funktionelle Zonen einteilen. Von posterior nach anterior entfernt sich die Funktion immer weiter von einer

- einfachen regelbasierten Wahl von Handlungsalternativen (Areal 8),

- über die Überwachung zeitgleich ablaufender Prozesse (Areale 9 und 46),

- hin zur Kontrolle der Kontrolleure (Areal 10).

Entlang der dorsoventralen Achse des PFC ändert sich die Bedeutung emotionaler Beeinflussung von kognitiven Prozessen. Von der

- Kontrolle komplexer Ablaufprozesse (Areale 44, 45 und 47)

- werden Entscheidungen entsprechend dem subjektiven Wert der Alternativen getroffen (Arela 11-14 und 25)

- und eigene Leistungen und soziale Kognitionen evaluiert (Areale 24 und 32).

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Wie werden Handlungen von den Arealen 8 und 6 organisiert?

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Die Brodmann-Areale 8 und 6 gehören dem prämotorischen Cortex an und beteiligen sich an der Handlungsauswahl. Patienten mit Läsionen in diesen Regionen haben keine Probleme, eine Handlung motorisch auszuführen. Sie haben auch kein Problem, die Instruktion für eine Aufgabe kognitiv zu verstehen. Trotzdem gelingt es ihnen nicht, auf den jeweiligen Stimulus und entsprechend der Instruktion die richtige Handlung auszuwählen. Kein Problem verursachen dagegen konditionierte Reaktionen auf hochgradig überlernten Stimulus-Reaktions-Assoziationen.

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Was ist ein Ensemble?

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Gruppen von Neuronen, die durch ihre gemeinsame Aktivität ein Objekt oder einen Gedanken repräsentieren. Ensembles sind somit temporäre Koalitionen von aktiven Neuronen. Diese Koalitionen entstehen, zerfallen und bilden sich in veränderter Zusammensetzung aufs Neue; genau wie die Gedanken in unserem Kopf. Sie können voneinander unabhängig sein, obwohl einzelne Neurone Mitglieder mehrerer Ensembles sind.

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Kann man im EEG lokale und weit verstreute Ensembles unterscheiden?

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Wenn sich ein lokales Ensemble bildet, feuern alle Neuronen dieser Gruppe und aktivieren sich ununterbrochen gegenseitig. Wenn im EEG hochfrquente örtlich begrenzte Aktivität zu sehen ist, kann das ein Zeichen für ein lokales Ensemble sein. Die Streuung muss aber groß genug sein, um die verschiedenen lokalen Maxima mit der eher schlechten räumlichen Auflösung des EEG differenzieren zu können.

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Erläutern Sie die Anordnung des somatosensorischen Homunculus.

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Der somatosensorische Homunculus liegt auf dem Gyrus postcentralis (primärer somatosensorischer Cortex) und ist somatotop angeordnet, das heißt nebeneinander liegende Punkte auf der Haut sind auch nebeneinander auf dem Cortex abgebildet. Der Fuß liegt am weitesten medial an der Mittellinie des Cortex. Dann kommen die Beine, das Geschlecht, Rumpf, Arme und Hände. Danach kommt das Gesicht (zuerst die Stirn, zuletzt das Kinn). Danach kommen die Zunge und die Eingeweide. Vergrößert sind die Hände sowie Zunge und Lippen.

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- Kontrolle komplexer Ablaufprozesse (Areale 44, 45 und 47)

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- und eigene Leistungen und soziale Kognitionen evaluiert (Areale 24 und 32).

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