VL 4 Neurotransmitter und Hormonsystem

Zu welcher Gruppe gehören Azetylcholin, Aminosäuren und Monoamine?

Katecholamine

Wie wirkt Acetylcholin an der Motorischen Endplatte?

1. Ap trifft von der Nervenfaser auf die Motorische Endplatte der Muskelfaser

2. Depolarisierung durch Natriumeinstrom

3. Depolarisierung öffnet Kalziumkanäle

4. Kalziumeinstrom triggert Vesikelfusion

5. Azetylcholin wird freigegeben und bindet an post-synaptische Rezeptoren

6. Aktiviert Rezeptoren öffnen Natriumkanäle, Natriumeinstrom depolarisiert die Membran und löst ein AP aus

7. Cholinesterase baut Azetylcholin wieder ab, Cholin und Azetat werden prässynaptisch aufgenommen verwendet

8. Vesikel von synaptischen Vesikel und Azetylcholin

Der Sympathikus und Parasympatikus

Sympathikus- Fight or Flight

Parasympathikus- Rest and Digest (Sehr gegensätzliche Wirkung auf das jeweilige Zielorgan)

• 1. zuständige Neuron im Rückenmark: S: thorakal-lumbal PS: kranial-sakral

• Umschaltung auf 2. Neuron (immer Acetylcholin) S: Organfern (in paravertebralen ganglien oder prävertebralen Ganglien) PS: organnah

• 2. Neuron interviert Zielorgan Neurotransmitter: S: Noradrenalin/ (Adrenalin) PS: Acetylcholin

Dopamin Systeme: Wie vile gibt es wie heißen sie und welche Aufgabe haben sie? Wo befindet sich welches System und

1. Mesolimbisches Dopamin-System: Belohnungslernen Vorhersagefehler, Salienz

• Sucht/ Schizophrenie

• Erstreckt sich von VTA → nucleus accumbens

2. Mesokortikales Dopamin-System

• Schizophrenie

• Erstreckt sich von VTA → Prefrontal Cortex

3. Nigrostrialtales Dopamin-System: Bahnung der Wege

• M. Parkinson

• Substantia → striatum

4. Tuberoinfundibuläres Dopamine-System: Kontrolle der Produktion von Prolaktin (Milchprodukten in weiblicher Brust)

• Hyperprolaktinämie unter Antipsychotika

• Hypothalamus

Neurotransmitter vs. Hormone

Hypothalamus - Hypophyse

Schilddrüßenhormone T4 T3 Auswirkung auf Körper und Psyche

• Ausschüttung stimuliert durch Hypophysenhormon TSH, Negativer Feedback Loop → sollte immer im Gleichgewicht sein

• Gesteigerter Energieumsatz, Wärmeproduktion

  • Wärmeempfindlichkeit bei Hyperthyreose (Schilddrüsen Überfunktion)

  • Kälteempfindlichkeit bei Hypothyreose (Schilddrüsen Unterfunktion)

• Lipolyse

  • Gewichtsabnahme bei Hyperthyreose

  • Gewichtszunahme bei Hypothyreose

• Erhöhte zentrale Erregbarkeit

  • Nervosität, Schlaflosigkeit, Angst bei Hyperthyreose

  • Antriebsmangel, depressive Verstimmung bei Hypothyreose

• Herz: Hyperthyreose Sensibilisierung gegenüber Katecholaminen (Stresshormone)

Sowohl Erhöhung als auch Erniedrigung der Schilddrüsen hormonwerte können zu psychischen Beschwerden führen

Das Hormon Cortisol?

Cortisol ist auch als „Stresshormon“ bekannt

• Ausschüttung in der Nebennierenrinde, diese wird durch das Hypophysenhormon ACTH stimuliert, negativer Feedback-loop

• Freisetzung von Fettsäuren, Synthese und Glucose - Bereitstellung von Energiereserven

• Hemmung des Immunsystems (Anwendung zb. Bei Autoimmunerkrankungen)

• Psychotropic Effekte (Euphorie, Dysphorie (Missmut) Angst)

  • Verstärkt unter Einnahme von Steroiden oder erkrankungsbedingt (zb. Morbus Cushing)

  • Leicht vermehrte Ausschüttung von Cortisol auch bei einem Teil von Patienten mit Depression

Das Hormon Prolaktin

• Bildung in der Hypophysenvorderlappen → Milchproduktion in der Brustdrüse

• Hemmung durch Dopamin (physiologischerweise von TIDA [tuberoinfundibular dopaminergic neurons] - Neuronen im Hypothalamus sezeniert)

• Stimulation direkt und indirekt durch Östradiol/ Schwangerschaft und saugreiz

Hierarchie der kortikalen Zentren des motorischen Systems: welche sind an der unehrlich einer Bewegung beteiligt und was sind deren Funktionen?

Präfrontaler Kortex

• Entscheidungen zur Durchführung bestimmter Handlungen

• Antizipieren von Folgen einer Handlung

• Sendet Efferenzen zum Areal 6

Posteriorer Parietalcortex

• AREAL 5: Somatosensorischer Assoziationskortex Inputs aus dem primären somatosensorischen Rindenfeldern 1, 2, & 3 (Welche Position haben meine Gelenke/ wo befinde ich mich im Raum)

• AREAL 7: Projektionsgebit von visuellen Rindenfelder höherer Ordnung (Was sehen wir?)

• Beide senden Efferenzen zum Areal 6 (Plannung von Bewegung)

• Läsionen in diesem Arealen führen zu Störungen des Körperbilds & der Wahrnehmung von räumlichen Verhältnissen

AREAL 6 (befindet sich unmittelbar anterior vom areal 4

Bekommt Input vin Präfrontaler Kortex und Posteriorer Parientalcortex

• Wichtig u.a. Für die Plannung von Bewegungen

• Lateraler Bereich: Prämotorisches Areal (PMA) → wichtig für distale motorische Einheiten (Schultern, Hüfte, Rücken)

• Medialer Bereich: Supplementärmotorisches Areal (SMA) → wichtig für proximale motorische Einheiten (Hände, Finger, Füße)

AREAL 4 (Primärer Motorkortex - M1) im Gyrus precentralis

Neuronen des Areeal 4 steuern Alpha-Motoneuronen des Rückenmarks (direkt oder über Interneuronen) an

Elektrische STimulation führt zu Kontraktion von Muskelgruppen der kontralateralen Extremitäten

Tierexperiment zum PMA (Prämotorischen Areal) Plannung von Bewegungen

Vor Instruktionsreiz geringe Aktionspotenzial-frequenz

Nach Instruktionsreiz deutliche Zunahme der Aktionspotential-Frequenz des PMA-Neurons (AREAL 6 feuert)

Nach auslösendem Reiz wieder Abnahme der Aktionspotential-Frequenz des PMA-Neurons

Tierexperiment zum PMA (Prämotorischen Areal) - Spiegelneuronen

Spiegelneuronen reagieren auf spezifische motorische Handlungen, ganz gleich, ob der Affe die Handlung tatsächlich selbst durchführt oder mit andere dabei beobachtet

• Konzept genau dieser Bewegung aktiviert

Pyramidenbahn Überblick

Schädigungen oberhalb der Kreuzung der Pyramidenbahn führe zu einer Lähmung der Gegenseite (kontralateral) Kortikalspinalt

Pyramidenbahn

• Der Motorkortex bildet mit seinen Efferenzen zum größten Teil den Tractus corticonuclearis und tractus corticospinalis (beide werden dann als Pyramidenbahn (ungenau) zusammengefasst)

• Der Tractus corticonucleari endet an den somatomotorischen Hirnnervenkernen

• Der Tractus corticospinalis (eigentliche Pyramidenbahn) bildet in der Medulla oblongata ventral die Pyramide,dort kreuzen 70-90% er Fasern, die dann als Seitenstrang des Rückenmarks (tractus corticospinalis lateralis) nach unten ziehen

• Ungekürzte Fasern ziehen als Tractus corticospinalis anterior im Vorderstrang und kreuzen schließlich in segmenthöhe nach kontralateral zum (Zervikalen) Rückenmarkvorderhorn

• Die meisten Fasern der Pyramidenbahn enden an Interneuronen, die dann die Motoneurone innervieren

Was versteht man unter dem sensorischen & motorischen Humunculus?

Es ist eine vereinfachte Modulation des Menschlichen Körpers davon, welche Körperregionen in der Großhirnrinde repräsentiert sind. Sie zeigen, dass nicht alle Körperteile gleich viel Platz im Gehirn einnehmen.

Die Größe eines Körperteils im Homunculus entspricht nicht seiner tatsächlichen Größe, sondern der Menge an Hirnrinde, die für dessen Wahrnehmung (sensorisch) bzw. Steuerung (motorisch) zuständig ist.

• Sensorischer Homunculus = Fühlen → Wie empfindlich ist ein Körperteil?

• Motorischer Homunculus = Bewegen → Wie fein kann ein Körperteil gesteuert werden?

Was ist die capsula interna?

Capsula interna = die „Autobahn“ des Gehirns.
Hier verlaufen die wichtigsten auf- (sensorische Reize) und absteigenden (motorische reize) Nervenbahnen zwischen Großhirnrinde, Hirnstamm und Rückenmark. Daher führen selbst kleine Läsionen häufig zu ausgeprägten neurologischen Ausfällen.

Alpha-Motoneurone und motorische Einheit

• Alpha-Motoneuron = Nervenzelle, die den Muskel direkt ansteuert.

• Motorische Einheit = 1 Alpha-Motoneuron + alle von ihm versorgten Muskelfasern.

• Je kleiner die motorische Einheit, desto feiner die Bewegung (für Feinmotorik aber mehr motorische Einheiten mit kleineren Anzahl an Muskelfasern nötig) ; je größer die motorische Einheit, desto mehr Kraft kann erzeugt werden (weniger motorische EInheiten mit mehr Muskelfasern)

Acetylcholin an der Motorischen Endplatte

Das folgende passiert wenn das alpha-Motoneuron ein Aktionspotenzial an eine Muskelfaser (passiert gleichzeitig bei allen anderen Muskelfasern der motorischen Einheit) seiner Motorischen Einheit weiterleitet

1. Aktionspotenzial trifft ein

2. Depolarisierung durch Natriumeinstrom

3. Depolarisierung öffnet Kalciumkanäle

4. Kalciumeinstrom triggert Vesikelfusion

5. Acetylcholin wird freigesetzt und bindet an postsynaptischen Rezeptoren

6. Aktivierte Rezeptoren öffnen Natriumkanäle, Natriumeinstrom depolarisiert die Membran und löst ein Aktionspotenzial aus

7. Cholinesterase baut Acetylcholin wieder ab. Cholin und Azetat werden präsynapptissch aufgenommen und verwendet

8. Recycling von synaptischen Vesikeln und Azetylcholin

Motorische Endplatte und die Autoimmunerkrankung: Myasthenia gravis

Myasthenia Gravis ist eine Autoimmunerkrankung

Dadurch entsteht die Bildung von Autoantikörper gegen Acetylcholin Rezeptoren

Acetylcholin-Autoantikörper binden Rezeptoren ohne Aktivierung

Gebundene Rezeptoren werden internalsiiert (in die Zelle aufgenommen welche dann weniger Empfindlich auf den Botenstoff reagiert

=> Ermüdungserscheinungen der Muskulatur

Extrapyramidale Motorik - Basalkerne

Basalganglien = „Bewegungsfilter“ des Gehirns.
Sie sorgen dafür, dass gewünschte Bewegungen ausgeführt und unerwünschte Bewegungen gehemmt

Die Basalkerne sind subkortikale Kerngebiete welche die Selektion und Initiation (nach dem Bewegungsbefehl des motorischen kortex) willkürlicher Bewegungen steuern

• Besteht aus Steifen (Nucleus caudatus + Putamen) Globus pallidus (internes & externus), Nucleus subthalamicus, (substantia nigra)

Der Basalkerne ist ein Teil einer Funktionsschleife, in der Informatinen aus bestimmten Cortexarealen in den dazugehörigen Arealen des Basalganglien verschaltet und über den Thalamus (v.a. Areal 6 “Go Signal”) wieder zurück zur Hirnrinde projiziert werden

Wie unterscheiden sich der direkte Weg und der indirekte weg in der Basalkerne-schleife

Man unterschreite grundsätzlich zwischen der direkte Bahn: Förderung der Initiierung von Bewegungsplänen und der Indirekte Bahn: Hemmung der Initiierung von (ggf. konkurrierenden Bewegungsplänen)

Direkte Bahn: Förderung der Initiierung von Bewegungsplänen

• Enthemmung der Neurone des Ncl. Ventralis lateralis im Thalamus -> Aktivierung von Neuronen des Areals 6 im Kortex

Indirekte Bahn: Hemmung der Initiierung von (ggf. konkurrierenden Bewegungsplänen)

• Verstärkte Hemmung der Neurone des Ncl. Ventralis lateralis im Thalamus -> Fehlende Aktivierung von Neuronen des Areals 6 im Kortex

Dopamin (freigesetzt im Striatum von Neuronen der Substantia nigra) aktiviert den direkten Weg (über D1-Rezeptoren) und hemmt den indirekten Weg (über D2-Rezeptoren)

Parkinson erkrnakung und Zusammenhang mit der Bsalkernschleife

Bei Morbus Parkinson gehen dopaminproduzierende Zellen der Substantia nigra zugrunde => gesenkter Dopamin Spiegel im Körper

Dadurch:

• Der direkte Weg wird zu wenig aktiviert.

• Der indirekte Weg wird nicht mehr ausreichend gehemmt.

Der Globus pallidus internus GPi hemmt den Thalamus zu stark, sodass der Thalamus dem Cortex kaum noch ein „Go-Signal“ sendet.

Folge:

• Bewegungen können nur schwer begonnen werden (Bradykinese/Akinese).

• Rigor also ein Muskeltonus (ständige, leichte Grundspannung eines Muskels)

• Tremor ein unwillkürliches, rhythmisches Zittern

Im verlaufe einer Therapie kommt es oft zu demenzielles Syndrom und Verhaltensausfälligkeiten

Als Therapie wird ein Dopamin-Agonist (chemischer Ersatz) eingesetzt es können jedoch Psychotische Symptome als Nebenwirkung auftreten

Die Huntington Krankheit und Zusammenhang auf die Basalganglien

Die Huntington Krankheit hat einen erbliche, progressive (fortlaufend und schlimmer werdende) stets tödliche Krankheit

Die neuronale Grundlage ist:

• der Neurone Verlust im Striatum (zunächst nur Neuronen des Indirekten Pfads betroffen), sowie GroßHirnrinde etc.

Symptome:

• Hyperkinese (viele Bewegungen werden nicht mehr gehemmt - motorische überfunktion) es kommt auch zu demenziellen/psychatrische Syndrome)

• Es gibt auch Hinweise auf Beteiligung des Basalganglien auch bei Tic- und Zwangsstörungen