Neurowissenschaftliche Grundlagen der Kortexfunktion, Motorik und Kognition

Diese Flashcards decken die wichtigsten Themen der Vorlesung ab, einschließlich Kortex-Architektur, synaptischer Plastizität, Sprachzentren, Epilepsie, Schlafphysiologie, Basalganglien, Kleinhirn und spinaler Reflexe.

Wie viele Schichten besitzen der Isocortex (Neokortex) und der Allocortex?

Der Isocortex besitzt $6$ Schichten, während der Allocortex $3$ bis $5$ Schichten aufweist.

Nennen Sie die sechs Schichten des Neokortex in der korrekten Reihenfolge von außen nach innen.

1. Lamina molecularis, 2. Lamina granularis externa, 3. Lamina pyramidalis externa, 4. Lamina granularis interna, 5. Lamina pyramidalis interna, 6. Lamina multiformis.

Welchen Weg nimmt der klassische Informationsfluss innerhalb der Kortexschichten?

Der Standardweg verläuft von Schicht IV → Schichten II/III → Schicht V → Schicht VI.

Welche Schicht des Kortex fungiert als Haupteingangsschicht für thalamische Afferenzen?

Schicht IV (Lamina granularis interna).

Warum wird der motorische Kortex als agranulär bezeichnet?

Weil die Schicht IV (Lamina granularis interna) dort nur sehr schwach ausgeprägt ist oder fast fehlt.

Wohin projizieren die Schichten V und VI des Kortex?

Schicht V projiziert zu subkortikalen Strukturen (Hirnstamm, Rückenmark, Basalganglien); Schicht VI projiziert zurück zum Thalamus (Rückkopplung).

Was unterscheidet Assoziationsfasern, Kommissurenfasern und Projektionsfasern?

Assoziationsfasern verbinden Areale innerhalb derselben Hemisphäre; Kommissurenfasern verbinden die beiden Hemisphären; Projektionsfasern verbinden den Kortex mit subkortikalen Zielen.

Worauf basiert die Einteilung der $52$ Brodmann-Areale?

Die Einteilung basiert auf der Zellstruktur (Zytoarchitektonik), nicht primär auf der Funktion.

Welches sind die wichtigsten Ausgangszellen des Kortex und welcher Neurotransmitter wird von ihnen genutzt?

Pyramidenzellen; sie machen etwa $80\,\%$ der Neurone aus und wirken exzitatorisch mittels Glutamat.

Welche Funktion haben Sternzellen im Kortex?

Sie sind meist inhibitorische Interneurone (GABA), die lokal im Kortex verbleiben.

Nennen Sie die vier zentralen Gliazellen und ihre Hauptfunktionen.

Astrozyten (Blut-Hirn-Schranke, Extrazellulärraum), Oligodendrozyten (Myelinisierung ZNS), Ependymzellen (Ventrikelauskleidung), Mikroglia (Immunabwehr).

Was ist der Unterschied zwischen zeitlicher und räumlicher Summation?

Zeitliche Summation: Mehrere Aktionspotenziale an derselben Synapse addieren sich kurz nacheinander; räumliche Summation: Gleichzeitige Aktivierung mehrerer Synapsen an verschiedenen Orten wird kombiniert.

Was bewirken EPSP und IPSP am Membranpotenzial?

Ein EPSP führt zur Depolarisation (Annäherung an die Schwelle), ein IPSP zur Hyperpolarisation (Entfernung von der Schwelle).

Erklären Sie den Unterschied zwischen Vorwärts- und Rückwärtshemmung.

Rückwärtshemmung (rekurrente Hemmung): Ein Neuron hemmt sich selbst über ein Interneuron; Vorwärtshemmung (Feedforward): Ein Signal aktiviert Interneurone, die nachgeschaltete Zellen hemmen (dient oft der Kontrastverstärkung).

Beschreiben Sie den Weg der Sprachverarbeitung laut Wernicke-Geschwind-Modell beim Lesen eines Wortes.

Primärer visueller Kortex → Visuelle Assoziationsfelder → Gyrus angularis → Wernicke-Areal (Verständnis) → Fasciculus arcuatus → Broca-Areal (Planung) → Primär motorischer Kortex (Ausführung).

Was ist das Hauptmerkmal einer Broca-Aphasie im Vergleich zur Wernicke-Aphasie?

Broca-Aphasie: Sprachproduktion gestört, Verständnis erhalten; Wernicke-Aphasie: Sprachverständnis gestört, Sprache flüssig, aber inhaltslos.

Wozu dient der Wada-Test?

Zur Bestimmung der sprachdominanten Hemisphäre vor Gehirnoperationen durch kurzzeitige Narkose einer Hirnhälfte.

Nennen Sie die typischen EEG-Frequenzen für den entspannten Wachzustand und den Tiefschlaf.

Alpha-Wellen ($8$ bis $13\,\text{Hz}$) für entspannten Wachzustand (Augen zu); Delta-Wellen ($0,5$ bis $3\,\text{Hz}$) für den Tiefschlaf.

Was misst das fMRT indirekt und wie nennt man dieses Signal?

Es misst den Sauerstoffverbrauch (neuronale Aktivität) über das Verhältnis von Oxy- zu Desoxyhämoglobin; man nennt dies die BOLD-Antwort.

Was ist der Unterschied zwischen einem fokalen und einem generalisierten epileptischen Anfall?

Fokale Anfälle haben ihren Ursprung in einem umschriebenen Hirnareal; generalisierte Anfälle betreffen beide Hemisphären.

Definieren Sie den Status epilepticus.

Ein epileptischer Anfall, der länger als $5$ Minuten dauert, oder mehrere Anfälle ohne Erholungspausen dazwischen (lebensbedrohlich).

Wie unterscheiden sich die EEG-Muster im Non-REM-Schlaf Stadium II und im Tiefschlaf (Stadium III/IV)?

Stadium II zeigt Schlafspindeln und K-Komplexe; Stadium III/IV zeigt langsame Delta-Wellen mit hoher Amplitude.

Warum wird der REM-Schlaf auch als paradoxer Schlaf bezeichnet?

Weil das EEG dem Wachzustand ähnelt (desynchronisiert), der Muskeltonus jedoch fast vollständig aufgehoben ist.

Was ist der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) und wo befindet er sich?

Er ist der zentrale Taktgeber des zirkadianen Rhythmus und liegt im Hypothalamus.

Was bewirkt das ARAS im Gehirn?

Das aufsteigende retikuläre aktivierende System aktiviert den Thalamus und Kortex und sorgt so für den Wachzustand.

Definieren Sie Habituation und Sensitvierung.

Habituation ist die Abnahme der Reaktion auf wiederholte, unwichtige Reize; Sensitivierung ist die Zunahme der Reaktion bei starken oder schmerzhaften Reizen.

In welche zwei Hauptformen wird das deklarative Gedächtnis unterteilt?

In das episodische Gedächtnis (persönliche Erlebnisse) und das semantische Gedächtnis (Faktenwissen).

Welche Gedächtnisstörung trat beim Patienten H.M. nach der Entfernung des Hippocampus auf?

Eine anterograde Amnesie (keine Bildung neuer deklarativer Erinnerungen möglich).

Erläutern Sie die Hebb-Regel.

Wenn zwei Neurone gleichzeitig aktiv sind, wird ihre synaptische Verbindung verstärkt ('Cells that fire together, wire together').

Beschreiben Sie den Mechanismus der NMDA-Rezeptor-Aktivierung bei der LTP.

Zuerst depolarisieren AMPA-Rezeptoren die Membran, wodurch der $Mg^{2+}$-Block am NMDA-Rezeptor gelöst wird. Dann strömt $Ca^{2+}$ ein und triggert die synaptische Verstärkung.

Welches Gas wirkt als retrograder Botenstoff bei der Langzeitpotenzierung (LTP)?

Stickstoffmonoxid ($NO$).

Welche Funktionen haben SMA und prämotorischer Kortex?

Der SMA (supplementär-motorischer Kortex) plant komplexe Bewegungen; der prämotorische Kortex bereitet Bewegungen vor und dient der Zielorientierung.

Was besagt das Prinzip der Somatotopie?

Der Körper ist geordnet im Kortex abgebildet, wobei die Repräsentationsgröße der funktionellen Bedeutung/Feinmotorik entspricht (Homunculus).

Durch welche Struktur verläuft die Pyramidenbahn im Großhirn?

Durch die Capsula interna.

Was ist die Hauptaufgabe der Basalganglien in der Motorik?

Die Auswahl geeigneter Bewegungsprogramme (Selektion) und die Hemmung ungeeigneter Bewegungen.

Erklären Sie den Unterschied zwischen Parkinson und Chorea Huntington auf Ebene der Basalganglien.

Parkinson: Dopaminmangel führt zu übermäßiger Hemmung des Thalamus (Hypokinese); Huntington: Verlust GABAerger Neurone führt zu verminderter Hemmung (Hyperkinese).

Sind D1-Rezeptoren oder D2-Rezeptoren im Striatum für die Bewegungsförderung (Go-Pfad) zuständig?

D1-Rezeptoren sind für den Go-Pfad zuständig; D2-Rezeptoren befinden sich im No-Go-Pfad und hemmen die Hemmung.

Was passiert bei einer Läsion des Nucleus subthalamicus (STN)?

Es kommt zum Ballismus, gekennzeichnet durch überschießende, schleudernde Bewegungen (Hyperkinese).

Welche drei funktionellen Anteile des Kleinhirns werden unterschieden?

Vestibulocerebellum (Gleichgewicht), Spinocerebellum (Haltung/Anpassung) und Pontocerebellum/Cerebrocerebellum (Planung/Feinabstimmung).

Was ist die einzige efferente Zelle der Kleinhirnrinde und wie wirkt sie?

Die Purkinje-Zelle; sie wirkt inhibitorisch mittels GABA auf die tiefen Kleinhirnkerne.

Woher stammen Kletterfasern und was ist ihre Funktion im Kleinhirn?

Sie stammen aus der unteren Olive und liefern Fehlersignale für das motorische Lernen.

Was versteht man unter einem Eigenreflex?

Ein Reflex, bei dem Reizaufnahme und Reflexantwort im selben Organ erfolgen (z. B. Patellarsehnenreflex), meist monosynaptisch.

Welche Information liefert die Muskelspindel an das Rückenmark?

Informationen über die aktuelle Muskellänge und die Längenänderung.

Welche Motoneurone innervieren die intrafusalen Muskelfasern?

Gamma-Motoneurone; sie stellen die Empfindlichkeit der Muskelspindel ein.

Was misst das Golgi-Sehnenorgan und wie ist es zum Muskel geschaltet?

Es misst die mechanische Spannung (Kraft) und ist in Serie zum Muskel geschaltet.

Was ist die autogene Hemmung durch das Golgi-Sehnenorgan?

Ein Regelkreis, bei dem starke Spannung in der Sehne über Ib-Fasern und Interneurone das eigene Alpha-Motoneuron hemmt (Schutz vor Überlastung).

Beschreiben Sie die Renshaw-Hemmung.

Eine rekurrente Hemmung, bei der Axonkollateralen von Alpha-Motoneuronen Renshaw-Zellen aktivieren, die wiederum das ursprüngliche Motoneuron hemmen (Selbstbegrenzung).

Unterscheiden Sie M-Welle und H-Welle beim Hoffmann-Reflex.

Die M-Welle entsteht durch direkte Reizung der motorischen Axone; die H-Welle ist die zeitlich verzögerte Reflexantwort über Ia-Afferenzen und das Rückenmark.

Was ist ein Neglekt und wo liegt die verantwortliche Läsion?

Die Vernachlässigung einer Körper- oder Raumhälfte aufgrund einer Läsion im parietalen Assoziationskortex.