Neurobio

Hirnanatomie (wichtigste Teile)

- Frontallappen (Stirn)
- Temporallappen (Schläfen)
- Parientallappen/Scheitellappen ("oben")
- Okzipitallappen (Hinterkopf)
- Kleinhirn (Cerebellum)
- Amygdala (Mandelkern -\> Emotionen)
- Corpus callosum (Verbindung zw. Hirnhälften)
- Chiasma opticum (Ort der Kreuzung der Sehnerven)
- Hippocampus (Gedächtnis)
- Thalamus

Neuron \= Nervenzelle

- 80 Mia
- durchschnittlich 1000 Synapsen pro Neuron
- grosse Vielfalt

Neuron: Aufbau

- Zellkörper (Soma) und Dendriten mit Synapsen (Imput)
- langes Axon mit Endköpfchen

Axonaler Transport

1. langsamer Transport
- 1mm/Tag
- Zytoskelettelemente, lösliche Substanzen
2. schneller Transport
- 250-400mm/Tag
- Membranvesikel
- Neurotrophine

Gliazelle

- 4 Typen (Astrocyte, Oligodendrocyte, Microglial cell, Schwann'sche Zellen)
- 1 - 50 Gliazellen pro Neuron im Hirn

Gliazellen: Typen

1. Astrocyte:
- Transport von Blutgefäss zu Neuron ("Blut-Hirn-Schrank")
- beseitigt Neurotransmitter aus Synapse
- metabolische Hilfe für Neuronen
2. Oligodendrocyte:
- Myelisierung mehrerer Axone im zentralen Nervensystem
3. Microglial cell:
- Hämatopoetische Zelle
- Schutzfunktion, Phagozytose
4. Schwann'sche Zellen:
- myelisierung der Zellen im peripheren Nervensystem

Grundprinzipien neuronaler Verbindung

- Organisation in Kernen (evolutionär ältere Strukturen)
- Organisation in Schichten (evolutionär neuer)
- lange Projektionen (z.B. Sehbahn)
- lokale Schaltkreise (z.B. Hirnkerne, Retina)
- Verteilte Einzelquellen-Schaltkreise (z.B. Dopaminsystem)

Ruhepotential

- ausgelöst durch Konzentrations- und Ladungsgradienten über die Membran
- viel K+ in Zelle
- viel Cl- und Na+ ausserhalb der Zelle (Eselsbrücke: Einzeller im Salzwasser)
- energieaufwendig das Ruhepotential aufrecht zu erhalten (durch Na-K-Pumpen)
- K+ diffundiert (entlang des Konzentrationsgradienten) durch die Membran nach draussen und erstellt das negative (ca. -61mV) Ruhepotential.
- Na-K-Pumpen transportieren ständig Na nach draussen, K nach drinnen

Stören des Ruhepotentials

1. Hyperpolarisation (noch negativer) -\> Potential geht zurück auf das Ruhepotential
2. Depolarisation
a) Depolarisation erreicht Grenzwert nicht -\> Potential geht zurück auf das Ruhepotential
b) Depolarisation erreicht Grenzwert -\> Aktionspotential

Umkehrpotential

- Membranpotential, bei dem kein Netto-Ionenfluss stattfindet.
- kann festgestellt werden über die Voltageclamp-Methode
-\> -58mV für K+

Voltageclamp-Methode

- Elektrode in und ausserhalb des Neurons stellt eine gewisse Spannung ein
-\> Depolarisation (starker Ausstrom; dann starker Einstrom, schliesslich langsamer Ausstrom)
-\> früher Einstrom kehrt bei +55mV um (-\> K+)
-\> später Ausstrom kehrt bei - 90mV um (-\> Na+)

Aktionspotential

1. Resting state (-\> Ruhepotential)
- K+-Kanal zu
- Na+-Kanal zu
- K+ diffundiert wenig nach draussen
-\> negatives Ruhepotential
2. Depolarisation Phase
-\> falls Zelle genügend depolarisiert, dass Schwellenwert überschritten wird:
- Na+-Kanal öffnet sich (activation- und inactivation-gate)
-\> Na+ diffundiert nach drinnen (wegen Ladungs- und Konzentrationsgradienten)
-\> Potential positiv (+50 mV)
3. Repolarisation Phase
- beim Na+-Kanal schliesst sich das inactivation-gate
- K+-Kanal öffnet sich
-\> K+ diffundiert nach draussen
-\> Potential negativ
4. Undershoot
- "zu viel" K+ diffundiert nach draussen, wegen vorübergehend erhöhter Membrandurchlässigkeit
-\> Potential negativ (negativer als bei Ruhepotential)
-\> Na-K-Pumpen erstellen unter viel Energieaufwand das Ruhepotential wieder
1. Resting state

Wie gehen Ionen durch eine Membran?

1. Ionenkanäle:
- Ionen diffundieren durch die Kanäle entlang eines Konzentrations- oder Ladungsgradienten
2. Ionentauscher ("Antiporter" (?))
- Ion 1 geht hinein, Ion 2 geht hinaus
- Kraft kommt von dem Ionengradienten des einen Ions
3. Ionenpumpen
- Ionen werden unter ATP-Verbrauch durch die Membran gepumpt

Na-K-Pump

- Ionenpumpe, die unter ATP-Verbrauch K+ in die Zelle und Na+ aus der Zelle transportiert
- Pro Zyklus transportiert sie 3 Na+ und 2 K+
- sie nimmt Na+ auf, wenn sie nicht phosphoryliert ist
- sie nimmt K+ auf, wenn sie phosphoryliert ist
- die Pumpe "dreht" sich in der Membran um

Zeitkonstante, Längenkonstante

Membraneigenschaften
1. Zeitkonstante
- Zeit, die verbraucht wird um Membranpotential um Faktor e zu verändern
-\> Mass für die Geschwidigkeit der Potentialänderung
2. Längenkonstante
- Mass für Effizienz der Ausbreitung des Signals
λ \= (Membranwiderstand/Innenwiderstand)^1/2
-\> je höher Membranwiderstand, desto schneller ist Ausbreitung des Signals
-\> Membranwiderstand maximieren (Myelinscheiden (z.B. Mensch))
-\> Innenwiderstand minimieren (dickes Axon (z.B. Cephalopoden))

Myelinscheide

- Strategie um Membranwiderstand zu erhöhen
-\> schnelle, verlustfreie Reizweiterleitung
-\> "saltatorische Reizweiterleitung"
- mehrfach konvergent (min. 28 mal) evoluiert
- Aufbau: "Membranwickel", im ZNS und PNS andere Zusammensetzung (im PNS kann sie regenerieren, im PNS nicht)

Multiple Sklerose

- Autoimmunerkrankung
- Myelinscheiden werden angegriffen
-\> Reizweiterleitung verlangsamt/unterbrochen
- offene Fragen:
-\> wie überwinden die Antikörper die Blut-Hirn-Schranke?
-\> Weshalb werden Antikörper gegen Körpereigene Strukturen gebildet?
- verschiedene Krankheitsverläufe (schubförmig bis progredient)

Conotoxine

- Neurotoxine der Kegelschnecken (Conidae)
- blockieren verschiedenste Ionenkanäle

Patch-Clamp-Technik

- Methode um bestimmte Ionenkanäle zu isolieren und auf ihre Durchlässigkeit zu überprüfen
- Glaskapillare wird auf Membran gehalten; durch Unterdruck reisst die Membran auf und in der Öffnung der Kapillare ist ein Stück Membran (-\> hoffentlich mit dem gewünschten Kanal(!))
- Reaktion der Kanäle auf bestimmte Spannungen, bzw. Substanzen können gezielt untersucht werden
-\> Resultat: öffnen/schliessen sich mit bestimmter Stochastizität
-\> in jeder Membran hat es viele Kanäle: in Summe geht die Stochastizität verloren

Ionenkanäle

1. Spannungsabhängige:
- z.B. abhängig vom Aktionspotential
- viele verschiedene K+-Kanäle
2. Ligandengesteuerte:
- abhängig von Neurotransmittern
- postsynaptische Kanäle
3. Spannungs- und Ligandengesteuerte:
- NMDA-Rezeptor (Koinzidenz-Rezeptor, AND-Gate)
-\> Glutamat + Zelle depolarisiert -\> Rezeptor offen
4. Temperatur- und Dehnungsabhängige:
- z.B. Haarzellen in Cochlea

Xenopus-Oozyten-Assay

- "ernten" von Krallenfroscheiern
- Injektion eines Plasmids mit dem Gen für den Ionenkanal, den man untersuchen möchte
- Kanäle werden in dem Froschei exprimiert
- mit der Patchclamp-Technik kann man gezielt diesen (oder auch einen leicht mutierten) Kanal untersuchen

Channelopathy (Kanalkrankheiten)

- genetische Krankheiten, welche mit der Mutation eines Ionenkanals zusammenhängen
- oft nicht Null-Mutation (nicht lebensfähig), sondern der Kanal funktioniert weniger effizient
- Beispiele:
-\> Mukoviszidose (zystische Fibrose)
-\> Achromatopsia (Zapfen funktionieren nicht -\> kein Farbsehen)
-\> Long QT Syndrome (veränderter Herzrhythmus)
-\> Epilepsie

Capsaicin

- fettlösliches Molekül, das Chillis ihre Schärfe verleiht
- aktiviert auf der Zellinnenseite (diffundiert durch Membran) ein Ionenkanal in schmerzleitenden Neuronen

Vegetatives Nervensystem (\= viszerales/autonomes Nervensystem)

System, das für die Regulation der Homöostase verantwortlich ist, kontrolliert durch Hypothalamus via Acetylcholin
1. Parasympathicus ("rest & digest"):
- Nerven direkt vom Stammhirn
- Auswirkung (Auswahl):
-\> aktiviert Verdauung
-\> verlangsamt Herzschlag
-\> aktiviert Speichelproduktion
2. Sympathicus ("fight or flight"):
- sympathische Ganglien direkt bei Rückenmark
- sympathische Nerven durch Noroadrenalin aktiviert
- Auswirkung (Auswahl):
-\> stoppt Verdauung
-\> erhöht Herzschlag
-\> zieht Blutgefässe zusammen

Hypothalamus: vegetatives Nervensystem

- Hypothalamus kontrolliert das vegetative Nervensystem
- verantwortlich für das Erhalten der Homöostase
- erhält Imput über den Ist-Wert
- kennt den Soll-Wert
- leitet Veränderung ein, wenn nötig
-\> Körpertemperatur
-\> Hunger
-\> Schweiss
-\> etc.

verschiedene Methoden in der Neurobiologie (-\> Visualisierung)

- golgi-staining
- antikörper-staining
- fluoreszente Färbung
- axonal tracing
- GFP unter Kontrolle bestimmter Promotoren
-\> Problem: vor allem an totem/durchsichtigen Gewebe möglich
-\> Lösung: z.B. MRI (aber sehr schlechte Auflösung; trade-off zw. zeitlicher und räumlicher Auflösung)

Neuralrohr: Vorder-, Mittel- Hinterhirn, Rückenmark

- Das Hirn ist entwicklungsgeschichtlich ein langer Schlauch:
1. Vorderhirn (Protocerebrum):
- später: Cortex (bei Mensch sehr gross, gefaltet)
2. Mittelhirn (Deutocerebrum):
- beim Mensch "eingepackt" vom Cortex, nicht zu sehen
3. Hinterhirn (Tritocerebrum)
- später: Cerebellum (Kleinhirn)
4. Rückenmark

Entwicklung des Nervensystems

1. Aktivitäts-unabhängig:
- Zellpoliferation
- Zelldifferenzierung
- Zellwanderung
- Zelltod
- Neural circuit formation
-\> Axonwachstum
-\> Axon guidance (axonale Wegfindung)
-\> Target recognition
-\> Synapsenbildung
2. Aktivitäts-abhängig
-\> Synapsen-Elimination
-\> Pruning (Synapsen-Elimination bei redundanten/nicht funktionellen Verbindungen)

Bildung des Neuralrohrs: Überblick

1. Gastrulation
2. Neurulation
3. Differenzierung
4. Musterbildung
5. Proliferation

Entwicklung des Neuralrohrs: Gastrulation

1. Gastrulation
- BMP-Gradient im Ectoderm (BMP: Bone morphogenetic protein)
-\> BMP-Produktion ventral
-\> BMP-Inhibitor dorsal
--\> ventral: später Epidermis
--\> dorsal: später Neuralgewebe

Entwicklung des Neuralrohrs: Neurulation

- Bildung des Neuralrohrs nach der Gastrulation
- neurales Ektoderm durchläuft schnellere Zellteilung als epidermales Ektoderm -\> Auffaltung des neuralen Ektoderms
- neurales Ektoderm wird zu Rohr, oberhalb die Dachplatte (roof plate), dazwischen die Neuralleiste (neural crest)
- Neuralleistenzellen wandern ab (werden zu Zellen des peripheren Nervensystems oder zu Pigmentzellen in der Haut)
- Chorda dorsalis (\=notochord) bildet sich aus dem Mesoderm direkt unter dem Neuralrohr

Entwicklung des Neuralrohrs: Differenzierung

- via Delta-Notch-System
- bestimmt das Verhältnis von neuronalen Vorläuferzellen zu Stammzellen
- neuronale Vorläuferzellen haben kein Notch mehr (weil sie aus der Umgebung mit viel Delta wegwandern)

Laterale Inhibition: Delta-Notch-System

- Zell-Zell-Kommunikation
- Rezeptor: Notch
- Ligand: Delta
- Wenn Notch auf Zelle 1 viel Delta auf Nachbarzellen wahrnimmt, wird die Expression von Delta in Zelle 1 herunterreguliert
-\> Nachbarzelle nimmt weniger Delta wahr, reguliert die Expression von Delta nach oben
-\> ein stabiles Gleichgewicht stellt sich ein
-\> eine Zelle hat viel Delta, alle herum haben viel Notch

Entwicklung des Neuralrohrs: Musterbildung

- via dorso-ventralen Gradienten (-\> Morphogen, "french flag model") ausgelöst durch Kontakt des Neuralrohrs mit der Dachplatte (dorsale Seite: Wnt, BMP) und der Chorda dorsalis (ventrale Seite: SHH)

Entwicklung des Neuralrohrs: Proliferation

- Stammzellen haben Kontakt mit der apikalen und basalen (Lumen) Seite des Neuralrohrs
- im Verlauf der Zellteilung (in M-Phase) verlieren die Stammzellen die Verbindung mit der apikalen Seite
a) zuerst viel symmetrische Teilung (-\> mehr Stammzellen)
b) dann asymmetrische Teilung (-\> mehr Nervenzellen)
c) zuletzt symmetrische Teilung mit Differenzierung (-\> nur noch Nervenzellen)
- Differenzierung sobald kein Kontakt mehr mit der apikal-Komplex-Membran (auf der Lumen-Seite (?!)); geschieht aufgrund von asymmetrischer Zellteilung

Entwicklung des Cortex'

- aus dem Vorderhirn
- radiale Zellwanderung in 6 Schüben (-\> 6 Schichten im Cortex):
-\> Neuronen stammen von Stammzellen im Lumen des Neuralrohrs
-\> Neuronen wandern entlang radialen Gliafasern in 6 Schritten
-\> bei der Cortical Plate erhalten sie ein Stopsignal
-\> Cortex: von innen nach aussen: alt -\> jung
- tangentiale Zellwanderung: Interneuronen

Neuralleistenzellen (Neural crest cells)

- Zellen, welche bei der Fusion des Neuralrohrs beteiligt sind
- wandern später weg:
1. Ventral pathway:
- Spinalganglien (\= spinal root ganglion, DRG)
- sympathetic ganglion (SG)
- nur im anterioren Teil der Somiten (Somit \= Ursegment; im posterioren Teil wird Axonwachstum & Zellwanderung gehemmt)
2. Dorsal pathway:
- Melanocyten (Hautpigmentzellen)

Neurotrophine (NT)

- z.B. NGF (neural growth factor), BDNF (Brain-derived neurotrophic factor), NT-3 bis NT-5
- ohne Neurotrophine sterben Spinalganglien ab (Apoptose), Neurotrophine erhalten sie am Leben
- Zielspezifische Faktoren, welche die Inervation fördern
-\> wichtig für target recognition
-\> falls Neuronen die falschen NT wahrnehmen, sind sie im falschen Zielgewebe und machen Apoptose

Entdeckung der Neurotrophine: Limb bud transplantation/ablation am Hühnerembryo

- Entfernung eines limb buds (Gliedknospe) im Hühnerembryo führte zu weniger Spinalganglien im betroffenen Segment
- Anfügen zusätzlicher limb buds im Hühnerembryo führte zu mehr Spinalganglien
-\> Fazit: Zielgebiet bestimmt über Neuralwachstum
-\> passiert via Neurotrophine

Axonwachstum

- zentrales *Tubulin*, Tubuline post-transkriptionell modifiziert (Tyrosiniert, Acetyliert) und somit verschieden stabil
- am Ende Filopodien, wo *Aktin* polymerisiert wird
- Axonwachstum wird gehemmt/aktiviert durch eine Kombination von Signalen
-\> Attraktion/Repulsion (beide: long range (durch lösliche Signale), short range (durch Membran-Moleküle der Umgebung)
- Axonale Wegfindung basiert also auf einer Stabilisierung/Destabilisierung des Zytoskeletts (-\> mehr Filopodien, wo stabil)

Chemische vs. Elektrische Synapse

1. Elektrische Synapse
- präsyn. und postsyn. Membran sehr nahe zusammen und über Gap-Junctions verbunden
- keine gerichtete Informationsübertragung (Veränderung von Ionenkonzentrationen wird einfach ausgeglichen, egal von welcher Seite)
- ohne Neurotransmitter
- sehr schnelle Signalübertragung
2. Chemische Synapse
- Präsynapse: Vesikel mit Neurotransmitter
- Postsynapse: Membran mit Rezeptoren für Neurotransmitter
- Modulierung des Signals auf mehreren Stufen möglich (Menge Neurotransmitter, Anzahl Rezeptoren, Art des Neurotransmitters/Rezeptors, etc.)
- Präsynaptisches Neuron kann mehrere Neurotransmitter enthalten und abhängig vom Signal/Signalstärke verschiedene Neurotransmitter ausschütten

Evidenz für chemische Synapse (Experiment)

- zwei Herzen in Flüssigkeit über Schlauch verbunden
- Stimulierung eines Nervs im Herz 1 führt zu langsamerer Herzfrequenz zuerst im Herz1, verzögert im Herz 2
-\> Neurotransmitter müssen ausgeschüttet werden und über Schlauch zu Herz 2 gelangen

Neuromuscular Junction

- Chemische Synapse zw. Motoneuron und Muskel
- präsynaptisch: Vesikel mit Acetylcholin
- postsynaptisch: Einstülpungen ("junctional fold")

Neuromuscular Junction: Bildung

- Agrin (Signal des Neurons) führt zur Cluster-Bildung von Acetylcholin-Rezeptoren auf Muskelfaser
- Expression von Acetylcholin-Rezeptoren wird in entfernten Zellkernen (-\> Muskelfaser ist Syncytium) herunterreguliert
- Polyinervation wird durch Kompetition zw. Neuronen beseitigt
- Monoinervation: Eine Muskelfaser wird nur von einem Neuron kontrolliert; ein Neuron kann mehrere Muskelfasern inervieren
-\> effiziente Kontraktion
- Wachstum der Muskelfaser führt zu Wachstum der Synapse
- im Alter kann die Synapse wieder kleiner werden

Neurotransmitter

- in chemischen Synapsen in der Präsynapse; nach Aktivierung des Neurons werden sie in die synaptische Spalte abgegeben und aktivieren das postsynaptische Neuron
- ca. 100 Neurotransmitter bekannt
- wirken in Kleinstmengen, oft kurzlebig
1. klein-molekulare Neurotransmitter:
- in clear core vesikel
- im präsynaptischen Terminal synthetisiert
- werden meist irgendwie rezikliert und gelangen nach Ausschüttung wieder in die Präsynapse
- z.B. Acetylcholin, Dopamin, GABA
2. Peptid-Neurotransmitter
- in large dense core vesikel
- über Proteinbiosynthese im Zellkörper synthetisiert und dann mittels schnellem axonalen Transport in die Präsynapse transportiert
- z.B. Substance P, Neuropeptide Y

Neurotransmitter: Ausschüttung und Recycling

1. Ausschüttung:
- Vesikel dockt an Snare-Proteine (Snare auf Vesikel-Membran und präsynaptischer Membran)
- Exocytose
- Neurotransmitter bindet an Rezeptoren auf postsyn. Membran und überträgt ein Signal
2. Recycling
- Neurotransmitter wird entweder in der synaptischer Spalte abgebaut (-\> verliert Wirkung, kurzlebiges Signal) oder in eine Schwann'sche Zelle aufgenommen und dort abgebaut.
- Neurotransmitter werden durch Endocytose (-\> Clathrin-Vesikel) aufgenommen
- Vesikel gehen zum Endosom und von dort werden sie wieder mit Snare-Proteinen an die präsynaptische Membran gedockt.

Neurotransmitter: Rezeptoren

- die Rezeptoren sind in der postsynaptischen Membran
1. Ionotrope Rezeptoren
- Rezeptoren, welche durch Bindung des Neurotransmitters aktiviert/inaktiviert werden
2. Metabotrope Rezeptoren
- G-Protein-coupled receptors (GPCR)
- Metabotrope Rezeptoren sind Transmembranproteine, welche den Neurotransmitter binden können und das Signal intrazellulär über G-Proteine weiterleiten, welche dann Ionenkanäle aktivieren/inaktivieren
- Signal kann so verstärkt werden: 1 Rezeptor kann viele Ionenkanäle aktivieren

Neurotransmitter: Acetylcholin

- ionotrope Rezeptoren: "nikotinisch"
- metabotrope Rezeptoren: "muscarinisch"
- kleinmolekularer Neurotransmitter
- Acetyl CoA + Choline wird in der synaptischen Endigung zu Acetylcholin synthetisiert
- nach Ausschüttung: Acetylcholin wird in synaptischer Spalte zu Acetat + Cholin gespalten
- Cholin wird dann wieder in präsynaptisches Neuron importiert und rezikliert
- im peripheren NS (bei neuromuscular junction) und im ZNS

Neurotransmitter: Glutamat

- nur im ZNS
- Nach Ausschüttung: Glutamat wird in Astrocyt aufgenommen (Importer: EAAT) zu Glutamin gemacht
- Glutamin wird dann wieder in präsynaptisches Neuron aufgenommen (Importer: EAAT) und zu Glutamat gemacht
- Glutamat-Rezeptoren:
-\> NMDA (wichtig für lernen, AND-Gate)
-\> AMPA
-\> Kainat
-\> alle sind ionotrop (-\> Glutamat bindet direkt den Kanal)
- bei *exzitatorischen* Synapsen auf Dornenfortsätzen (dendritic spine)

Neurotransmitter: GABA (γ-Amino-Buttersäure)

- bei *inhibitorischen* Synapsen direkt auf den Dendriten (nicht auf Dornenfortsätzen)
- Glucose -\> Glutamat -\> GABA
- nach Ausschüttung wird GABA in eine Glia-Zelle importiert und dann wieder ins präsynaptische Neuron transportiert, GABA kann auch direkt ins präsynaptische Neuron zurücktransportiert werden
- ionotrope GABA-Rezeptoren: (Cl-)-Kanäle
- es gibt auch metabotrobe GABA-Rezeptoren

Neurotransmitter: Glycin

- bei *inhibitorischen* Synapsen va. im Rückenmark
- Nach Ausschüttung wird Glycin in eine Glia-Zelle oder direkt ins präsynaptische Neuron aufgenommen

Neurotransmitter: Biogene Amine

1. Catecholamine:
- Dopamin (Motivation, Belohnungssystem, reinforcement (Suchtmittel)
- Norepinephrin (Noradrenalin)
- Epinephrin (Adrenalin)
2. Histamine
3. Serotonine (Einfluss auf Schlaf und Wachheit, Depression, Angstzustände)

Neurotransmitter: Neuropeptide

- beeinflussen Gefühle, Schmerz, Stress
- z.B. Substance P, Opioide, Endorphine
- Synthese des Prä-Propeptids (mit Signal für den axonalen Transport) im Zellkörper
- Transport in die axonale Endigung
- Propeptid (nach Abspaltung des Signals)
- aktives Peptid (Nach weiteren Spaltungen)

Exzitatorische vs. Inhibitorische Synapsen

- Unterschiede in Aufbau, Neurotransmitter, Lokalisierung, Neuroligine
1. Exzitatorische Synapsen:
- Synapse, wo ein Aktionspotential im präsynaptischen Neuron die W'keit eines Aktionspotentials im postsynaptischen Neuron erhöht.
- Bsp. von Neurotransmittern: Acetylcholin, Glutamat
- im ZNS auf den Dornenfortsätzen (dendritic spine)
- β-Neurexin präsynaptisch, Neuroligin 1 und 3
2. Inhibitorische Synapsen:
- Synapse, wo ein Aktionspotential im präsynaptischen Neuron die W'keit eines Aktionspotentials im postsynaptischen Neuron erniedrigt.
- Bsp. von Neurotransmittern: GABA, Glycin
- im ZNS direkt auf Dendriten (nicht Dornenfortsätzen)
- β-Neurexin präsynaptisch, Neuroligin 2

Neurotransmitter: Antagonist vs. Agonist

1. Antagonist:
- Neurotransmitter, bzw. Substanz, welche als Neurotransmitter funktioniert, welche einen Rezeptor deaktiviert (-\> gleiche Funktion wie "korrekter" Neurotransmitter)
2. Agonist:
- Neurotransmitter, bzw. Substanz, welche als Neurotransmitter funktioniert, welche einen Rezeptor aktiviert (-\> gegenteilige Funktion wie "korrekter" Neurotransmitter)

Neurotransmitter: Wirkung auf postsynaptisches Neuron

1. kurzfristig:
- Phosphorylierung von Kanälen, Aktivierung/Inhibierung von Ionenkanälen
- Auslösung/Unterdrückung eines Aktionspotentials
2. mittelfristig:
- [Ca2+] bestimmt über Erregbarkeit der Zelle
3. langfristig:
- veränderung der Genexpression

Dichte von Synapsen im ZNS (im Bezug auf Alter)

- steigt bis zu einem gewissen Alter (ca. 8 Monate)
- sinkt dann wieder

Ocular dominance columns: Experiment mit Katzen

1. Kontrolle
- radioaktiv gelabelte Substanz wurde in ein Auge gegeben, wurde über Neuronen zum visuellen Kortex transportiert -\> "Zebramuster"
-\> Visueller Kortex wird teilweise vom einen Auge, teilweise vom anderen Auge angesteuert
2. ein Auge zugenäht in kritische Phase
- Zielareal im Hirn wird nur von einem Auge angesteuert
3. ein Auge zugenäht nach kritischer Phase
- Zielareal wird deutlich mehr vom offenen Auge angesteuert
-\> es gibt eine kritische Phase, wo die "Verteilung" der Neuronen im Hirn passiert, abhängig von der Aktivität (-\> Neuronen sterben, wenn sie kein Überlebenssignal in dieser Phase bekommen)
-\> es gibt aber auch Plastizität in dieser Verteilung nach der kritischen Phase

Organisation von Motoneuronen im Rückenmark bezüglich proximale/distale Zielmuskeln

- proximale Muskeln werden von Motoneuronen inerviert, welche ihren Zellkörper proximal im ventralen Horn des Rückenmarks haben
- ebenso: distale Muskeln von distalen Neuronen

Pools von Neuronen (neuronal pools)

- Neuronal pools sind Gruppen von Neuronen, welche denselben Muskel inervieren
(- Neuronal pools sind meist parallel geschaltet (-\> zusammen aktiv und inaktiv (?)))

Motor unit

- eine motor unit besteht aus einem Neuron und allen davon inervierten Muskelfasern
- es gilt: grosse motor units für grosse Muskeln; kleine motor units für kleine Muskeln
-\> gross bedeutet: grosser Zellkörper, viele Synapsen, viele Muskelfasern

Motor units: Typen

1. Fast fatiguable: nur für Schnellkraft
2. Fast fatigue-resistant: nach gewisser Zeit nicht merh aktivierbar
3. Slow: endlos aktivierbar, aber weniger Kraft
4. die 3 Typen sind visualisierbar durch Markieren von ATPase in der Muskelfaser (Typ 1 hat mehr ATPase als Typ 3)
5. Je nach Stimulation können motor units sich verändern:
-\> grösserer Axon-Durchmesser
-\> mehr Synapsen (mehr Muskelfasern inerviert)
-\> grösserer Zellkörper
-\> dentritische Komplexität
-\> tiefere "Input-Resistenz"
-\> etc.

Stretch reflex circutry

- α-Motoneuron: inerviert Muskelfaser
- γ-Motoneuron: inerviert Muskelspindel
- 1a-sensorisches Neuron: Feedback bezüglich Muskelspindeldehnung
- 1b afferent neuron inerviert das Golgi tendon Organ (GTO: bei Muskel-Sehnen-Übergang)
-\> bei zusätzlicher Belastung (z.B. Füllen einer Tasse) misst das sensorische Neuron die zusätzliche Dehnung, aktiviert das α-Motoneuron des entsprechenden Muskels und inhibiert seinen Antagonist
- das 1b-Neuron inhibiert die Muskelstreckung falls das GTO zu stark gestreckt wird (verhindert, dass Muskel/Sehne abreisst)

Central pattern generator

- Bewegungsmuster (z.B. Gehen, Schritt, Galopp) werden über central pattern generators gemacht.
- dahinter stehen Netzwerke von Neuronen, welche den Beuger/Strecker inervieren
- durch Lernen können solche central pattern generators gemacht werden

Parkinson

- Neurodegenerative Krankheit, wo die Neuronen der Substantia nigra pars compacta abgebaut werden
- "hypokinetisch"
- Medikament: L-Dopa (Vorstufe der Dopamin-Synthese):

Huntington's desease

- Neurodegerative Krankheit, wo das Indirekte System des "Movement-control pathways" abgebaut wird.
-\> zu viel Inhibition des Globus pallidus internal
-\> zu wenig Inhibition des Thalamus
-\> unwillkürliche Bewegungen ("hyperkinetisch")

Cerebellum (Kleinhirn)

1. Input (v.a. über "mossy fibers"):
- Propriorezeptive Information (Lage aller Gliedmassen) aus dem Rückenmark
- Informationen aus dem vestibulären System (Wahrnehmung des Gleichgewichts)
- Informationen aus dem Kortex
2. Output:
- Axone der Purkinjezellen übermitteln über die "deep cerebellar nuclear cells" Informationen zum Hirnstamm und zum Thalamus
- einige Axone gehen direkt zum vestibulären System
3. Aufbau:
- kristalline Struktur (-\> sehr gleichförmig aufgebaut)
- Purkinjezellen mit grossen Dendritenbäumen (planar) sind hintereinander geschaltet
- Parallelfasern gehen durch die Dendritenbäume und machen sehr viele Synapsen
4. Symptome bei Verletzung des Kleinhirns:
- Störung der Körper-, Kopf-, Augenhaltung
- Bewegungsstörungen, Ataxie
- Bei Störung in Entwicklung des Kleinhirns: Autismus, Schizophrenie, Dyslexie, Sprachstörung

Sensorik: Grundlegende Prinzipien

1. Kodierungsprinzip:
- amplitudenmoduliertes Signal wird zu binärem Signal mit bestimmter Frequenz (abhängig von Amplitude)
2. laterale Inhibition:
- laterale Inhibition wird verwendet um Kontraste verstärkt Wahrzunehmen
(-\> Sinne nehmen biologisch relevante Signale wahr; bilden die Umwelt nicht realitätsgetreu ab)
3. Relayprinzip:
- Sensorische Information überquert immer die Mittellinie (ebenfalls gültig für motorische Signale?) und wird im Thalamus umgeschaltet
4. Prinzip der Topographie:
- benachbarte Rezeptoren projezieren zu benachbarten Regionen im Gehirn
- Grössenverhältnisse müssen dabei nicht übereinstimmen; "wichtige" Regionen werden im Hirn überproportional gross abgebildet
5. Prinzip der parallelen Verarbeitung:
- Wahrnehmungen werden oft in Submodalitäten geteilt und parallel verarbeitet
-\> z.B. Form, Farbe, Bewegung eines Seheindrucks
6. Prinzip der "gain control":
- je stärker ein Reiz, desto stärker die Wahrnehmung
- die Stärke der Wahrnehmung kann verändert werden
- Fechner's Gesetz: Reizstärke verhält sich exponentionell zu Reizwahrnehmung
- Weber's Gesetz: je stärker ein Reiz, desto grösser ist der kleinste wahrnehmbare Unterschied (100g -\> 110g; 1kg -\> 1.1kg)

Sensorik: Olfaktorik: olfaktorische Neuronen

- olfaktorische Neuronen sind im olfaktorischen Epithel
- die Cilien sind in einer Schleimschicht; die Zelle geht durch das Siebbein und enden am Riechkolben (bulbus olfactorius), der die Information ins Hirn Projeziert
- olfaktorische Neuronen können regeneriert werden (gibt Stammzellen)
- auf einem olfaktorischen Neuron sind nur Rezeptoren eines Typs ("allelische Expression")
- Olfaktorische Neuronen sind sowohl "Rezeptor wie auch Ganglien"

Sensorik: Olfaktorik: olfaktorische Rezeptoren

- verschieden Selektivität
- im Menschen ca. 400 versch. Rezeptoren
- G-Proteine mit 7 Transmembran-Domänen
- in den Cilien der olfaktorischen Neuronen lokalisiert
- Signalkaskade:
-\> G-Protein aktiviert Adenyl-Cyclase
-\> Adenyl-Cyclase: ATP -\> cAMP ("second messenger")
-\> cAMP aktiviert cAMP-abhängige Ionenkanäle
-\> Ca+, Na+ nach innen; Cl- nach aussen (speziell: vor Aktivierung mehr Cl- in Zelle als aussen)

Sensorik: Olfaktorik: olfaktorische Signalverarbeitung

- vom Riechkolben (bulbus olfactorius) gehen die Informationen weiter zum Subcortex (nicht Thalamus!)
- Verarbeitung in Amygdala (Emotionen) und anderen Regionen
- dann zum Hippocampus (Gedächtnis), Thalamus und anderen Regionen

Sensorik: Olfaktorik: Vomeronasalorgan

- va für Sexuallockstoffe (Pheromone)
- Signal geht nicht in den Cortex (-\> unbewusste Verarbeitung)
- Mensch: Vomeronasalorgan reduziert (ohne Neuronen), aber evtl. Wahrnehmung von Pheromenen sonstwo
- Mensch: Wahrnehmung des MHC (major histocampatibility complex)

Sensorik: Gustatorik: gustatorische Rezeptoren

- Mensch: 400, Hund: 850, Ratte: 1000
- Salz: durch Na-Kanäle geht Na in die Zelle und depolarisiert
- Sauer: Protonen gehen durch H+-Kanäle
- Süss: T1R2-T1R3-Dimer
- Umami (Aminosäuren): T1R1-T1R2-Dimer
- Bitter: T2R-Dimer
- Rezeptoren für Süss, Umami, Bitter sind G-Protein-Rezeptoren; über das Intermediate IP3 werden Ca2+-Kanäle geöffnet
- 25 T2R-Varianten des Bitter-Rezeptors; Variation korrelliert mit Essenspräferenz
- Rezeptoren auch im Darm/Magen
-\> Für die Geschmackswahrnehmung ist zusätzlich wichtig: optische, mechanische, orthonasale, retronasale Wahrnehmung & Gedächtnis

Sensorik: Gustatorik: gustatorische Signalverarbeitung

- Signal geht über 3 Cranial-Nerven zum Stammhirn (-\> evolutiv sehr alt) dann in den Thalamus
- Weiterleitung an Amygdala (Emotion)
- Weiterleitung an Hypothalamus (Homöostase -\> z.B. für Insulin-Ausschüttung)

Sensorik: Somatosensorik: Signalverarbeitung

1. von der Peripherie über Dorsal root ganglia und den Thalamus in den primären somatosensorischen Cortex ("dorsal column-medialen lemniscus Pathway")
2. vom Kopf über das Trigeminalganglion in den primären somatosensorischen Cortex ("Trigeminalsystem")
-\> Evolutiv jünger
-\> Chorda Dorsalis hört vor dem Kopf auf, deshalb ein separates System
3. Weiterverarbeitung:
-\> zu Amygdala, Hippocampus
-\> zu motorischen, prämotorischen, corticalen Regionen

Sensorik: Somatosensorik: Signalverarbeitung: primärer somatosensorischer Cortex

- Verarbeitung von somatosensorischer Information aus dem Körper ("dorsal column-medialen lemniscus Pathway") und vom Kopf ("Trigeminalsystem")
- Grösse der Hirnregion entspricht dem Grad der Innervation der Oberfläche, von wo die Information kommt (-\> "Homunculus", Zweipunktdiskriminierung)
- Hirnregionen können angepasst werden (Amputation eines Fingers führt dazu, dass die anderen Finger die Region übernehmen)

Sensorik: Somatosensorik: Rezeptoren

1. spannungsabhängige Ionenkanäle:
-\> Ionenkanäle öffnen sich wenn die Membran gespannt wird
2. Merkel's disks:
- Form, Textur
3. Meissner corpuscle:
- dynamischer Druck
4. Ruffini's corpuscle:
- Hautdehnung
5. Pacinian corpuscle:
- Tiefendruck, Vibration
6. freie Nervenendigung (gehört streng nicht zum somatosensorischen System):
- Schmerz, Temperatur

Sensorik: Sinne, welche nicht beim Menschen vorkommen

1. Magnetfeldwahrnehmung:
- Zugvögel, Schildkröten, Fledermäuse, etc.
2. Elektrische Feldwahrnehmung:
- über Lorenzinische Ampullen
- Haie, Welse, Schnabeltier
3. Infrarot sehen
- Schlangen (Kammer mit Schleim, dessen Ausdehnung gemessen wird; nur auf kurze Distanzen)

Sensorik: auditorisches System: Anatomie (aussen -\> innen)

- Ohrmuschel: wichtig für Unterscheidung von Tönen von hinten/vorne
- Trommelfell (Membrana tympani): Übertragung von Schall von Luft auf Knochen
- Hammer, Amboss, Steigbügel, ovales Fenster: Übertragung von Knochen auf Flüssigkeit (in Cochlea)
- Eustachi-Röhre: Druckausgleich
- Cochlea:
-\> Scala vestibuli: mit Perilymphe gefüllt
-\> Scala tympani: mit Perilymphe gefüllt; grenzt an das ovale Fenster
-\> Scala media: mit Endolymphe gefüllt
--\> Tektorial-Membran
--\> Basiliar-Membran
--\> innere Haarzellen (efferent; Information zum Hirn)
--\> äussere Haarzellen (afferent; Information vom Hirn)

Sensorik: auditorisches System: Rezeptoren

- Basiliarmembran schwingt je nach Frequenz
- Haarzellen, welche fest mit Basiliarmembran verbunden sind werden an der Tektorialmembran "umgebogen"; öffnet K+-Kanäle
- K+ geht aus der Scala Media (Endolymphe, hohe [K+]) durch die Haarzelle (-\> Depolarisation) hindurch in die Scala Tympani (Perilymphe, tiefe [K+]), dadurch wird die Haarzelle direkt wieder repolarisiert
- Depolarisation der inneren Haarzelle löst ein Aktionspotenzial aus
- Bei Gehörlosen: der Reiz kann durch ein Cochlea-Implantat ersetzt werden

Sensorik: auditorisches System: Informationsverarbeitung

- bilaterale Verarbeitung beider Ohren bis zur "superior olive"
- dort wird die Information teilweise zusammengeführt (-\> Verzögerungen in rechts/links wird als Richtungshören interpretiert)
- dann parallele Verarbeitung bis in den primären auditorischen Cortex
-\> topographische Verarbeitung

Sensorik: vestibuläres System: Anatomie/Physiologie

- Bogengänge sind mit Perilymphe (-\> verbunden mit Scala tympani/vestibuli) gefüllt
- Bogengänge sind +- rechtwinklig angeordnet
- Haarzellen messen:
-\> Lage: CaCO3-Kristalle auf der Gelartigen Flüssigkeit, in welcher sich die "Haaren" befinden
-\> Beschleunigung: Trägheit der Flüssigkeit

Sensorik: Visuelles System: Fokusierung/Weit-/Kurzsichtigkeit

- Fokusierung über Akkomodation der Linse (entspannte Linse: hohe Brechkraft; gestreckte Linse: tiefe Brechkraft)
- Weitsichtigkeit: Brennpunkt vor der Retina
- Kurzsichtigkeit: Brennpunkt hinter der Retina
- Altersweitsichtigkeit: Wegen Versteifung der Linse kann Licht nicht mehr stark genug gebrochen werden

Sensorik: Visuelles System: Retina (aussen -\> innen)

- Nervenfasern-Schicht
- Ganglien
- Amakrinzellen; Querverbindung zw. Ganglien/Bipolarzellen
- Bipolarzellen
- Rezeptoren: Stäbchen/Zapfen; über Horizontalzellen verbunden
(- bei Fovea (gelber Fleck) sind die Neuronen zur Seite verschoben, sodass das Licht direkt auf die Photorezeptoren (dort: v.a. Zapfen) fällt.)

Sensorik: Visuelles System: Zapfen/Stäbchen

1. Aufbau:
- Äusseres Segment in der Pigmenthaut verankert
-\> mit Sehpigment (11-cis-Retinal in Opsin gebunden)
- Inneres Segment mit Mitochondrien und Nukleus
- Synaptisches Terminal; Querverbindung über Horizontalzellen und Verbindung zu Bipolarzelllen
2. Zapfen:
- photropisch
- trichromatisch (Blau, Grün, Rotzapfen; nur Altweltaffen; Neuweltaffen haben 2 Farbkanäle)
- weniger sensitiv als Stäbchen
- höhere zeitl. Auflösung als Stäbchen
3. Stäbchen:
- skotopisch
- sehr lichtempfindlich (1 Photon genügt)
- monochromatisch
- niedrige zeitl. Auflösung

Sensorik: Visuelles System: Sehpigmente (z.B. Rhodopsin)

- Zusammengesetzt aus Opsin (Protein) und einem kovalent gebundenen Chromophor (11-cis-Retinal)
-\> Skotopsin in Stäbchen (für hell-dunkel-Sehen)
-\> Photopsin in Zapfen (für Farb-Sehen)
- Bei Lichteinfall isomerisiert das 11-cis-Retinal zu 11-trans-Retinal und verändert die Konformation des Opsins, in dem es gebunden ist
- Opsin: 7-transmembran-Protein
-\> S-, M-, L-Pigment (S: short, blau; M: medium, grün; L: long, rot) für die drei Zapfentypen
-\> Rhodopsin in den Stäbchen

Sensorik: Visuelles System: Reziklierung vom Retinal

- 11-cis-Retinal -\> 11-trans-Retinal bei Lichteinfall
- 11-trans-Retinal wird aus Photorezeptor in die Pigmentschicht exportiert
- 11-trans-Retinal wird dabei von Proteinen abgeschirmt, da es giftig ist
- 11-trans-Retinal wird wieder zu 11-cis-Retinal
- Import in den Photorezeptor

Sensorik: Visuelles System: Photosignaltransduktion

- 11-cis-Retinal -\> 11-trans-Retinal bei Lichteinfall
- Rhodopsin sitzt in einer Membran ("Disks") im Photorezeptor -\> bei Aktivierung wird Transduzin (trimeres G-Protein; auf Cytoplasma-Seite) aktiviert
- α-Untereinheit aktiviert Phosphodiesterase (PDA)
- PDA hydrolysiert cGMP
- cGMP-abhängige Kanäle schliessen
- Zelle hyperpolarisiert und schüttet weniger Neurotransmitter aus
-\> Photorezeptoren sind im Dunkeln aktiv (schütten mehr Neurotransmitter aus)

Sensorik: Visuelles System: Signalverarbeitung

- Photorezeptoren schütten mehr Neurotransmitter aus bei wenig Lichteinfall
- ab Bipolarzellen: parallele Verarbeitung (on/off-center-bipolar-cell)
a) Abbildungssehen: Signal geht über den optischen Nerv, optisches Chiasma in den visuellen Cortex; bewusstes Wahrnehmen!
-\> am optischen Chiasma wird das Signal von beiden Augen z.T. auch zusammengeführt (weil unser Sichtfeld sich überlappt; bei Tieren mit getrenntem Sichtfeld werden die Signale von links/rechts vollständig seperat verarbeitet)
-\> im prim. visuellen Kortex sind die Neuronen richtungsselektiv in Windmühle-förmigen Regionen
- nach dem primären visuellen Kortex:
-\> dorsaler Pfad: Bewegung/Ort ("wo?)
-\> ventraler Pfad: Form Farbe ("was?) gruppiert
b) nicht-Abbildungssehen: Signal geht in den Hypothalamus (Tagesrhythmus) und andere Regionen (Reflexe der Pupille)

Sensorik: Visuelles System: Kortikale Blindheit

- Abbildungssehen funktioniert nicht, aber nicht-Abbildungssehen funktioniert
-\> Können nicht bewusst sehen
-\> nehmen aber Emotionen/Hindernisse unbewusst wahr

Einteilungen des Gedächtnis'

A) Ontogenetisches Lernen:
1. nach Bewusstsheitsgrad:
a) Deklaratives Gedächtnis
- episodisches Gedächtnis
- Wörter/Bedeutung
- Typ "Schulwissen"
-\> Wichtige Strukturen: Temporaler Cortex, Wernicke, Hippocampus
b) Nondeklaratives Gedächtnis
- Motorische Fähigkeiten
- Assoziationen
- Fähigkeiten zum Rätsel lösen
-\> Wichtige Strukturen: Cerebellum, Basalganglien, Premotor cortex
1. nach zeitl. Verfügbarkeit:
a) immediate memory
b) working memory
c) long-term memory
- Durch Konsolidierung (Wiederholen, Einprägen) können Erinnerungen aus b) ins c) kommen
- aus allen 3 Gedächtnissen können Erinnerungen vergessen werden
B) Phylogenetisches Lernen:
- Instinkt, angeborene Verhaltensweise
-\> z.B. das Einteilen von Vogelformen in gefährlich/ungefährlich
-\> oft Wissen, das nicht erlernt werden kann (z.B. da das Individuum sonst sterben würde)

Lernen

- Lernen bezeichnet den Prozess, durch den das Nervensystem neue Information aufnimmt.
- Faktoren, die das Lernen beeinflussen:
-\> Lerndauer (Anzahl Repetitionen; "Konsolidierung")
-\> Assoziationen/Vorwissen (echte Schachaufstellung wird einfacher gelernt als zufällige)
-\> Motivation (Hungrige Menschen erinnern sich besser an Essen als gesättigte)

Amnesie

Amnesie: pathologische Form des Vergessens
1. regrograde Amnesie
- alte Erinnerungen fehlen
2. anterograde Amnesie
- neue Erinnerungen können nicht aufgenommen werden (nicht dasselbe wie Alzheimer-Krankheit)

Patient H.M.

- anterograde Amnesie wegen beidseitiger Entfernung des Temporallappens (mit Amygdala & Hippocampus)
- Konnte kein neues deklaratives Gedächtnis aufbauen
- Tierversuche bestätigten, dass der Hippocampus entscheidend ist für das deklarative Gedächtnis

Alzheimer'sche Krankheit

- häufigste Form der Demenz
- Amyloid-Plaque
- Neurofibrillary tangles (Veränderung im Cytoskelett führt zum Absterben von Neuronen)

Lernen: Critical Period

- Periode, wo besonders viele Synapsen abhängig von einem bestimmten Signal gebildet werden
-\> Bsp. Spracherwerb: Muttersprache wird in einer "critical period" erworben; Fremdsprachen sind schwieriger zu erlernen (sogar taube Kinder haben diese "critical period" aber für Zeichensprache)

Habituierung/Sensitisierung

- simple Art des Lernens
- Experiment am Seehasen:
-\> Wiederholte Berührung des Siphons führt zu immer kleineren Reaktion
-\> Berührung des Siphons und gleichzeitig ein Schock am Schwanz führt dazu, dass wieder stärker reagiert wird
-\> lässt sich über einen simplen Schaltkreis erklären

Long-term potentiation (LTP)

- Grundlage des Lernens auf zellulärer Ebene
- Stärkung (führt zu stärkerem Membran-Potential) bestimmter Synapsen via:
-\> Ausschüttung von mehr Neurotransmitter (präsynaptisch)
-\> Ausbildung von mehr Rezeptoren (postsynaptisch)
-\> Vergrösserung der Synapse (z.B. auf Dornenfortsätzen)
-\> neue Synapsen bilden
-\> NMDA-Rezeptoren sind essentiell für LTP
-\> Hebbian rule: "Koordinierte Aktivität in der präsynaptischen Endigung und in der postsynaptischen Zelle stärkt die Synapse, die die beiden verbindet."
- Gegenteil: Long-term depression (LTD) mit ähnlichen Mechanismen

Cortex (\= Grosshirnrinde): Einteilung

1. nach Anatomie:
- Stirnlappen (frontal lobe)
- Scheitellappen (parietal lobe)
- Schläfenlappen (temporal lobe)
- Hinterhauptlappen (occipital lobe)
2. nach Evolution:
- Neucortex (6-schichtig; motor und visual cortex)
- Paleocortex (3-schichtig)
- Archicortex (4-schichtig; Hippocampus)

Neocortex

- aufgeteilt in motor und visual cortex
- 6 Schichten mit jeweils Input/Output:
-\> Input von Thalamus (Schicht 4), Hirnstamm, anderen subcorticalen Regionen und anderen corticalen Regionen
-\> Output zu Thalamus, anderen subcorticalen Regionen und anderen corticalen Regionen (derselben/der anderen Hemisphäre)