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15. Neurovegetative und modulatorische SystemeEinfĂŒhrung 3 Teilsysteme des NS (rĂ€umlich + zeitlich) - neurosekretorischer Anteil des Hypothalamus (chemische Stoffe in den Blutstrom ï Funktionen des Körpers und Gehirn beeinflussen) - vegetatives Nervensystem (Reaktionen von inneren Organgen, BlutgefĂ€Ăen und DrĂŒsen kontrollieren) -diffuse modulatorische Systeme des Gehirns (im ZNS, steuern Erreguns- und GefĂŒhlszustĂ€nde)
Der neurosekretorische Hypothalamus - liegt unter dem Thalamus an den WĂ€nden des 3. Ventrikels, durch einen Stiel mit der Hypophyse verbunden - gewaltigen Einfluss auf die Körperphysiologie - Funktionen: leistet Integration von neuronalen, hormonellen und vegetativen Systemen und kontrolliert vitale Körperfunktionen - Homoöstase: Regulationsprozess fĂŒr die Aufrechterhaltung eines bestimmten Niveaus innerhalb enger physiologischer Grenzwerte (z.B. Körpertemperatur ï Reaktionen wie Zittern bei nackt im Schnee umherlaufen; Blutdruck) - PeriventrikulĂ€re Zone: - laterale und mediale Zone: Regulation bestimmter Verhaltensweisen - Hypophyse besteht aus Vorderlappen (Adenohypophyse) und Hinterlappen (Neurohypophyse), werden beide vom Hypothalamus kontrolliert MagnozellulĂ€re neurosekretorische Zellen senden Axone bist in die Neurohypophyse hinunter (Ernst & Berta Scharrer â Neurohormone) 2 Neurohormone werden abgegeben: Oxytocin: wĂ€hrend der Endphase der Geburt, Kontraktion des Uterus, EinschieĂen der Milch (reguliert) Adiuretin (ADH oder Vasopressin): reguliert Blutvolumen und die OsmolaritĂ€t des Blutes; AusschĂŒttung von Adiuretin ï wirkt direkt auf die Nieren ï WasserrĂŒckgewinnung oder Verringerung der Harnproduktion, veringertes Blutvolumen fĂŒhrt dazu, dass die Nieren den Hypothalamus beeinflussen, Vasopressin freizusetzen ï Renin, Angiotensin I&II ï subfornikales Organ ï Hypothalamus ï DurstgefĂŒhl
Adenohypophyse eine DrĂŒse (âHauptdrĂŒseâ), reguliert und stimuliert andere wichtige DrĂŒsen im Körper wie die KeimdrĂŒsen, SchilddrĂŒsen, Nebennieren und BrustdrĂŒsen; wird durch sekretorischen Hypothalamus kontrolliert (HauptdrĂŒse des endokrinen Systems) ParvozellulĂ€ren neurosekretorischen Zellen senden keine Axone, sie kommunizieren ĂŒber den Blutstrom mit ihren Zielstrukturen ï hypophyseotrope Hormone in den hypothalamisch-hypophysĂ€ren Pfortaderkreislauf freigesetzt ï bestimmte Hormone werden abgesondert oder die Sekretion anderer eingestellt Regulation der Nebennieren: Nebennierenrinde produziert Cortisol (mobilisiert Energiereserven, unterdrĂŒckt das Immunsystem), durch Stress wird Cortisol ausgeschĂŒttet, parvozellulĂ€ren neurosekretorischen Zellen entscheiden ob eine Stressantwort erfolgt (liegen im periventrikulĂ€ren Hypothalamus), setzen dann ein Peptid frei ï Adenhypophyse ï Freisetzung von ACTH ï Weg zur Nebennierenrinde ï Cortisolfreisetzung Cortisolkonzentration unterliegt einer Selbstregulation
ï Sekretorischer Hypothalamus kann weitreichend die Physiologie des Körpers und Gehirns beeinflussen
Das vegetative Nervensystem - unterliegt der Kontrolle des periventrikulĂ€ren Hypothalamus - auch autonomes Nervensystem (ANS)ï autonomen Funktionen laufen automatisch, unbewusst und ohne willkĂŒrliche Kontrolle ab (in einer Angstsituation Anstieg des Blutdrucks usw.) â werden vom Sympathicus vermittelt; Erleichterung â wird vom Parasympathicus vermittelt - im Gegensatz zum sensumotorischen System sind die Aktionen des ANS mannigfaltig, weit gestreut und relativ langsam - Vegetative Schaltkreise: ANS: alle anderen innervierten Gewebe und Organe im Körper steuern Beide besitzen ĂŒbergeordnete Zentren im Gehirn, die Befehle geben Zellkörper des ANS liegen nicht im ZNS (autonome Ganglien) ï Neuronen dieser Ganglien werden postganglionĂ€re Neuronen genannt (werden aber durch prĂ€ganglionĂ€re Neronen im ZNS gesteuert) ï ANS disynaptisch - Sympathicus und Parasympathicus: Agieren zueinander parallel, aber unterschiedliche Leitungsbahnen PrĂ€ganglionĂ€ren Neurone des Sympathicus im mittleren Drittel des RĂŒckenmarks; werden mit Neuronen in den Ganglien des sympathischen Grenzstrangs oder mit Neuronen der prĂ€vertebralen Ganglien verschaltet PrĂ€ganglionĂ€re Neurone des Parasympathicus im Hirnstamm und im unteren RĂŒckenmark; neben, auf oder in Erfolgsorgangen ï Ganglien wandern viel lĂ€nger Normalerweise gegensĂ€tzliche physiologische Wirkung Sympathicus: fight, flight, fright und sex (sofortige Mobilisierung des Körpers) Parasympathicus: Verdauung, Wachstum, Immunreaktionen, Energiespeicherung (lĂ€ngerfristiges Wohlbefinden) Beide nutzen Acetylcholin (Ach) als Neurotransmitter, Sympathicus noch Noradr.
- ANS innerviert 3 verschiedene Gewebetypen: DrĂŒsen, glatte Muskulatur, Herzmuskel: Innerviert die sekretorischen DrĂŒsen (Speichel, SchweiĂ, TrĂ€nen, Schleim) Innerviert Herz und BlutgefĂ€Ăe (Kontrolle von Blutdruck und Blutfluss) Innerviert Bronchien der Lungen (Sauerstoffbedarf des Körpers) Reguliert Verdauungs- und Stoffwechselfunktionen Reguliert Funktionen der Nieren, Harnblase, Dickdarms und Mastdarms Erforderlich fĂŒr die sexuellen Reaktionen der Genitalien und Fortpflanzungsorg. Interagiert mit dem Immunsystem
- enterisches System: inneren WĂ€nden von Speiseröhre, Magen, Darm, BauchspeicheldrĂŒse und Gallenblase eingebettet besteht aus Plexus myentericus (Auerbach-Plexus) und Plexus submucous (Meissner-Plexus) ï setzen sich aus sensorischen Nerven, Interneuronen und autonomen Motoneuronen zusammen GroĂteil der physiologischen Prozesse von Verdauung & Transport der Nahrung Gleich viele Neuronen wie das RĂŒckenmark, kann eigenstĂ€ndig arbeiten ErhĂ€lt Eingangssignale des Gehirns, zusĂ€tzliche Kontrolle und können es ersetzen
- zentrale vegetative Kontrolle durch: Hypothalamus = zentrale Kontrollinstanz fĂŒr die Steuerung der autonomen prĂ€ganglionĂ€ren Neuronen Nucleus tractus solitarii = einige Funktionen auch störungsfrei, wenn der Hirnstamm von darĂŒberliegenden Strukturen getrennt wurde, er integriert die sensorischen Informationen und koordiniert die Ausgangssignale zu den autonomen Kernen des Hirnstamms
- Neurotransmitter und Pharmakologie: Parasympathomimetisch: noradrenalingesteuerte VorgĂ€nge werden gehemmt oder muscarinische VorgĂ€nge begĂŒnstigt (Propanolol) Adrenalin: wird vom Nebennierenmark ins Blut ausgeschĂŒttet, wenn eine Aktivierung ĂŒber die prĂ€ganglionĂ€re sympathische Innervation erfolgt; entsteht aus Noradrenalin; Effekte sind Ă€hnlich einer sympathischen Aktivierung Diffuse modulatorische Systeme - Anatomie und Funktionen: Ursprungsgebiet besteht normal aus einer relativ kleinen Neuronengruppe Projektionen gehen aus dem Hirnstamm hervor Jedes Neuron kann viele Neuronen beeinflussen (Kontakte zu 100 000 postsynaptischen Neuronen) MĂŒssen ihre Wirkung nicht nur in unmittelbarer Umgebung des synaptischen Spalts entfalten (durch Freisetzung in extrazellulĂ€ren FlĂŒssigkeiten)
- Noradrenergenes System - Locus coeruleus: Im Pons lokalisiert, man hat jeweils zwei mit ca. 12 000 Neuronen Axone verlassen den Locus coeruleus in mehreren Bahnen, in fast alle Gehirnregionen ï eine der wohl diffusesten Verbindungen im Gehirn (eines seiner Neuronen kann ĂŒber 250 000 Synapsen ausbilden Spielen eine Rolle bei: Aufmerksamkeit, Schlaf-Wach-Rhythmus, Lern- und Erinnerungsvermögen, Angst- und SchmerzgefĂŒhlen, GemĂŒtsverfassungen und Gehirnstoffwechsel Aktiviert durch neue, unerwartete und nicht schmerzende Sinnesreize im Umfeld Generell: Ansprechempfindlichkeit erhöhen, Informationsverarbeitung in spezifischen sensorischen und motorischen Systemen beschleunigen ï effizienter
- Serotonerges System â Raphekerne: Serotonhaltige Neuronen gröĂtenteils gebĂŒndelt in 9 Raphekernen (beidseitig entlang des Hirnstamms) Projizieren in verschiedene Regionen des Gehirns (caudal in der Medulla innervieren das RĂŒckenmark, rostral im Pons und Mittelhirn innervieren die meisten Gehirnregionen) Feuern am schnellsten in einem Zustand der Wachsamkeit, gering im Schlaf Mit dem Locus coeruleus = aufsteigender retikulĂ€res Aktivierungssystem (Arousal, Vigilanz) Schlaf-Wach-Rhythmus und verschieden Schlafstadien, GemĂŒtszustĂ€nden und emotionalen Verhaltensweisen
- Dopaminerges System â Substantia nigra und die ventrale tegmentale Area Ăber das gesamte ZNS verstreut Substantia Nigra: im Mittelhirn, senden Axone zum Striatum ï förderlich fĂŒr die Aktivierung willkĂŒrlicher Bewegungen, Degeneration kann zur Parkinson-Krankheit fĂŒhren Ventrale tegmentale Area: auch im Mittelhirn, innervieren begrenzte Region des GroĂhirns, âmesocorticolimbisches Dopaminsystemâ ï an einer Art âBelohungssystemâ beteiligt, das bestimmte Verhaltensweisen verstĂ€rkt; aber auch oft mit psychischen Störungen in Verbindung gebracht
Cholinerge Interneuronen auch im Gehinr (Cortex & Striatum), zwei bedeteunde Modulationssystem Im basalen Vorderhirn: an der Basis des GroĂhirns medial und ventral der Basisganglien (mediale Septumkerne ï Innervation des Hippocampus; Nucleus basalis ï Innervation des Neocortex); Funktion ist gröĂtenteils unbekannt, aber diese Zellen gehören zu den ersten Zellen, die bei Alzheimer sterben, auch mit Schlaf-Wach-Rhtythmus in Verbindung und Lern- und Erinnerungsprozesse Pontomesencephalotegmentaler Komplex: im Pons und Tegmentum des Mittelhirns, wirkt auf den Thalamus ein, steuert die Erregbarkeit der sensorischen Relaiskerne, projizieren auch zum GroĂhirn
- Pharmakologische Beeinflussung modulatorischer Systeme AbschlieĂende Bemerkungen - sekretorische Hypothalamus und ANS kommunizieren mit Zielzellen, die diffusen Modulationssysteme mit Neuronen in verschiedenen Gehirnregionen 16. MotivationHypothalamus, Homoöstase und motiviertes Verhalten - Hypothalamus eine SchlĂŒsselrolle bei der Regulation von Körpertemperatur, FlĂŒssigkeits- und Energiehaushalt (Homoöstase) - hypothalamische Regulation: Langzeitregulierung der Nahrungsaufnahme - Energiegleichgewicht: Blut ist mit NĂ€hrstoffen versorgt = digestive Phase, Energie wird in 2 Formen gespeichert: Glykogen: begrenzte KapazitĂ€t, in Leber und Skelettmuskulatur Trigylceride: in Fettgewebe, KapazitĂ€t praktisch unbegrenzt Anabolismus = Aufbau von MakromolekĂŒlen aus VorlĂ€ufermolekĂŒlen
Phase zwischen den Mahlzeiten, in der die Glykogen- und TriglyceridevorrĂ€te abgebaut werden (als Energielieferanten) = interdigestive Phase Ăbergewicht = Aufnahme und Speicherung ĂŒbersteigen den Verbrauch
- Hormonelle und hypothalamische Regulierung von Körperfett und Nahrungsaufnahme: - Hyothalamus und Nahrungsaufnahme: LĂ€sionen des lateralen Hypothalamus ï Anorexie (laterales hypothalamisches Syndrom) LĂ€sionen des ventromedialen Hypothalamus ï Ăbergewicht und Fettsucht (ventromediales hypothalamisches Syndrom) âZwei-Zentren-Modellâ zu ĂŒberholt ï SchlĂŒsselrolle von Leptin
- Auswirkungen eines hohen Leptinspiegels erhöhte Sekretion von thyroideastimulierendem Hormon und adrenocortiocotropem Hormon ï auf SchilddrĂŒse und Nebennieren und kurbeln die Stoffwechselrate im ganzen Körper an viszeromotorische Antwort: erhöht Tonus des Sympathicus ï steigert Stoffwechsel, Erhöhung der Körpertemperatur somatomotorische Antwort: Senkung der Nahrungsaufnahme Injektion von alphaMSH oder CART ahmt die Antwort auf einen erhöhten Leptinspiegel nach (anorexigene Peptide) ï senken den Appetit
- Auswirkungen eines niedrigen Leptinspiegels stellen die Reaktion von alphaMSH und CART ab aktivieren NPY und AgRP ï hemmen die Freisetzung von TSH und ACTH regen die Nahrungsaufnahme an ï orexigene Peptide AgRP und alphaMSH sind Antagonisten â beide an MC4-Rezeptor, alphaMSH aktiviert den MC4-Rezeptor ï hemmt die Nahrungsaufnahme, AgRP blockiert den MC4-Rezeptor ï stimuliert Nahrungsaufnahme
- Kontrolle durch die Area hypothalamica lateralis Peptide im lateralen Hypothalamus, z.B. MCH (Melanin-konzentrierendes Hormon) â bildet weit divergierende Verbindungen aus, direkte Projektion in zahlreiche Cortexareale, liegt strategisch gĂŒnstig, um den Cortex ĂŒber das Leptin-Level zu informieren ï Suche nach Nahrung motivieren
MCH und Orexin steigen, wenn der Leptinspiegel im Blut sinkt - Zusammenfassung: Anstieg des Leptinspiegels ï Anstieg von alphaMSH und CART im Nucleus arcuatus, anorexigenen Peptide wirken auf Gehirn ï hemmen die Nahrungsaufnahme und steigern StoffwechselaktivitĂ€t Absinken des Leptinspiegels ï Anstieg von NPY und AgRP im Nucleus arcuatus und von MCH im lateralen Hypothalamus, orexigenen Peptide wirken ï regen die Nahrungsaufnahmen an und senken die StoffwechselaktivitĂ€t
Kurzzeitregulierung der Nahrungsaufnahme - durch SĂ€ttigungssignale wird die Nahrungsaufnahme gehemmt - Appetit, Essen, Verdauung und SĂ€ttigung: 3 SĂ€ttigungssignale Magendehnung: Cholecystokinin (CCK): Senkt HĂ€ufigkeit und Menge der Nahrungsaufnahme Wirkt synergistisch mit der Magendehnung zusammen und hemmt Wird von endokrinen Zellen der DĂŒnndarmschleimhaut und einigen Neuronen des enteralen Nervensystems gebildet
Insulin: Wird von beta-Zellen der Pankreas abgesondert Bedingt den Transport von Glucose in andere Körperzellen fĂŒr Anabolismus (Speicherung in Leber, Skelettmuskulatur und Fettgewebe) und Katabolismus (Freisetzung aus SpeicherstĂ€tten) wichtig Blutzuckerspiegel erhöht, wenn Insulinspiegel niedrig, und fĂ€llt, wenn dieser steigt 3 Phasen ï durch Nahrung ist die InsulinausschĂŒttung am höchsten in der intestinalen Phase; dies + erhöhter Glucosespiegel = SĂ€ttigungsgefĂŒhl ï hört zu essen auf (Ă€hnlich dem Leptin)
Warum essen wir? â Mögen und Verlangen - VerstĂ€rkung und Belohnung: Mechanismus, durch den natĂŒrliche Belohnungen Verhaltensweisen verstĂ€rken - Dopamin und Motivation: Zerstörung der dopaminergen Axone löst immer noch eine angenehme Empfindung beim Tier aus. Es verhĂ€lt sich, als mag es das Essen, aber es hat kein Verlangen danach. Dopamin im Zusammenhang mit Verlangen, nicht mit Mögen!
- Serotonin, Nahrung und Stimmung: Ein Bindeglied zwischen Nahrung und Stimmung Steigt als Antwort auf Kohlenhydrate (wĂ€hrend der Mahlzeit ein Maximum) Besonders in Stresssituationen Antwort sehr auffĂ€llig Serotoninregulation steht auch in Zusammenhang mit Anorexia und Bulimia nervosa ï fĂŒhrt teilweise zu Depressionen (Stimmung und Nahrung!)
Andere motivierte Verhaltensweisen - Trinken: aktiviert den Sympathicus ï Verengung der Arteriolen ï motiviert Wasser zu suchen und trinken (lateraler Hypothalamus) HypersomolaritĂ€t Verlust der adiuretinabsondernden Neuronen ï Diabetes insipudis - Temperaturregulation: Wichtigsten Neuronen im vorderen Hypothalamus Feuerrate verĂ€ndert sich mit jeder kleinen Temperaturschwankung KĂ€lteempfindliche Neuronen des anterioren Hypothalamus:
ï GĂ€nsehaut, KĂ€ltezittern, Aufsuchen eines warmen Platzes WĂ€rmeempfindliche Neuronen des anterioren Hypothalamus Weniger TSH ï Stoffwechsel verlangsamt ï Blut wird in die Körperperipherie umgeleitet ï Schatten aufsuchen, Schwitzen
Starke Parallelen zwischen Energiebalance, Wasserbalance und Temperatur ï spezielle Neuronen registrieren Abweichungen des jeweils regulierten Parameters ï Hypothalamus steuert die Reaktionen durch physiologische VerĂ€nderungen und Auslösung bestimmter Verhaltensweisen 17. MĂ€nnliches und weibliches GehirnDas Geschlecht - gibt kulturelle und Verhaltensunterschiede zwischen den Geschlechtern; resultieren aus komplexen Wechselwirkungen von SelbsteinschĂ€tzung, gesellschaftlichen Erwartungen, Genetik und Hormonen - GeschlechtsidentitĂ€t = Wahrnehmung des eigenen Geschlechts - Genetische Grundlagen des Geschlechts: DNA auf 46 Chromosomen verteil (2 mal 22 + X & Y), mĂ€nnlich XY, weiblich XX Gene = Grundeinheiten der Erbinformation, Mensch ca. 25 000 Gene X-Chromosom-gebundende Krankheiten: X-Chromosom wichtiger, mehr Gene
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