Zusammenfassung: Neurowissenschaften

Die Ursprünge der Neurowissenschaft: Vorstellungen vom Gehirn in der griechischen Antike; Vorstellungen vom Gehirn im Römischen Reich; Vorstellungen vom Gehirn von der Renaissance bis in das 19. Jahrhundert; Vorstellungen vom Gehirn im 19. Jahrhundert
Neurowissenschaft heute: Ebenen der Analyse; Neurowissenschaftler; Das wissenschaftliche Vorgehen; Die Verwendung von Versuchstieren in der neurowissenschaftlichen Forschung; Die Kosten der Unwissenheit: Erkrankungen des Nervensystems

zurück zum Inhalt

Kapitel 2: Neuronen und Gliazellen

Die Neuronendoktrin: Die Golgi-Färbung; Der Beitrag von Cajal
Die Grundstruktur von Neuronen: Das Soma; Die Nervenzellmembran; Das Cytoskelett; Das Axon; Dendriten
Klassifizierung von Neuronen: Klassifizierung aufgrund der neuronalen Struktur; Klassifizierung aufgrund der Genexpression
Gliazellen: Astrocyten; Myelinisierende Gliazellen; Andere nichtneuronale Zellen

zurück zum Inhalt

Kapitel 3: Die neuronale Membran im Ruhezustand

Das chemische Milieu: Cytosol und Extrazellulärflüssigkeit; Die Phospholipidmembran; Proteine
Die Bewegung von Ionen: Diffusion; Elektrizität
Ionen als Grundlage des Ruhepotenzials: Gleichgewichtspotenziale; Konzentrationsgradienten; Ionenpermeabilitäten im Ruhezustand

zurück zum Inhalt

Kapitel 4: Das Aktionspotenzial

Eigenschaften des Aktionspotenzials: Verlauf eines Aktionspotenzials; Die Erzeugung des Aktionspotenzials; Die Erzeugung von multiplen Aktionspotenzialen
Das Aktionspotenzial in der Theorie: Ströme und Leitfähigkeiten in der Membran; Ionenströme beim Aktionspotenzial
Das Aktionspotenzial in der Realität: Der spannungsabhängige Natriumkanal; Spannungsabhängige Kaliumkanäle; Zusammenfassung der Begriffe
Fortleitung des Aktionspotenzials: Faktoren, die die Leitungsgeschwindigkeit beeinflussen; Myelin und die saltatorische Erregungsleitung
Aktionspotenziale, Axone und Dendriten

zurück zum Inhalt

Kapitel 5: Die synaptische Übertragung

Typen von Synapsen: Elektrische Synapsen; Chemische Synapsen
Grundlagen der Signalübertragung an chemischen Synapsen: Neurotransmitter; Synthese und Speicherung von Neurotransmittern; Freisetzung von Neurotransmittern; Rezeptoren und Effektoren von Neurotransmittern; Rückgewinnung und Abbau von Neurotransmittern; Neuropharmakologie
Grundlagen der synaptischen Integration: Die Integration von EPSPs; Eigenschaften der Dendriten und synaptische Integration; Hemmung; Modulation

zurück zum Inhalt

Kapitel 6: Neurotransmittersysteme

Untersuchung der Neurotransmittersysteme: Lokalisierung von Transmittern und Transmitter-synthetisierenden Enzymen; Untersuchung der Transmitterfreisetzung; Untersuchung der synaptischen Effekte; Untersuchung von Rezeptoren
Die Biochemie der Neurotransmitter: Cholinerge Neuronen; Catecholaminerge Neuronen; Serotonerge Neuronen; Aminoaciderge Neuronen; Andere mutmaßliche Neurotransmitter und interzelluläre Signalmoleküle
Ligandengesteuerte Kanäle: Grundstruktur von ligandengesteuerten Kanälen; Aminosäureabhängige Kanäle
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren und Effektoren: Struktur von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren; Weite Verbreitung der G-Proteine; G-Protein-gekoppelte Effektorsysteme
Divergenz und Konvergenz in Neurotransmittersystemen

zurück zum Inhalt

Kapitel 7: Die Struktur des Nervensystems

Organisation des Säugergehirns: Anatomische Bezugspunkte; Das Zentralnervensystem; Das periphere Nervensystem; Die Hirnnerven; Die Hirnhäute; Das Ventrikelsystem; Neue Ansichten des Gehirns
Das Gehirn aus der Entwicklungsperspektive: Die Bildung des Neuralrohres; Die drei primären Hirnbläschen; Differenzierung des Vorderhirns; Differenzierung des Mittelhirns; Differenzierung des Rautenhirns; Differenzierung des Rückenmarks; Wie alles zusammenpasst; Besondere Merkmale des menschlichen ZNS
Ein Atlas der Großhirnrinde: Die Areale des Neocortex
Anhang: Bildatlas der menschlichen Neuroanatomie; Anatomie der Gehirnoberfläche; Anatomie des Gehirns in Querschnitten; Rückenmark; Vegetatives Nervensystem; Hirnnerven; Blutversorgung des Gehirns; Selbsttest

zurück zum Inhalt

Teil II Sensorische und motorische Systeme

Kapitel 8: Die chemischen Sinne

Geschmack: Die Grundgeschmacksrichtungen; Die Geschmacksorgane; Geschmacksrezeptorzellen; Mechanismen der Geschmackstransduktion; Zentrale Geschmacksbahnen; Die neuronale Codierung des Geschmacks
Geruch: Die Geruchsorgane; Geruchsrezeptorzellen; Die zentralen Geruchsnervenbahnen; Räumliche und zeitliche Abbildung der Geruchsinformationen

zurück zum Inhalt

Kapitel 9: Das Auge

Eigenschaften des Lichts: Licht; Optik
Der Aufbau des Auges: Anatomie des Auges im Überblick; Betrachtung des Augenhintergrunds; Horizontalschnitt durch das Auge
Bildentstehung im Auge: Brechung durch die Cornea; Akkommodation durch die Linse; Der Pupillenreflex; Das Gesichtsfeld; Die Sehschärfe
Mikroskopische Anatomie der Netzhaut: Der Schichtenaufbau der Netzhaut; Struktur der Photorezeptoren; Lokale Unterschiede beim Aufbau der Netzhaut
Phototransduktion: Phototransduktion in den Stäbchen; Phototransduktion in den Zapfen; Hell-Dunkel-Adaptation
Informationsverarbeitung in der Netzhaut: Das rezeptive Feld; Rezeptive Felder der Bipolarzellen; Rezeptive Felder der Ganglienzellen; Photosensitive Ganglienzellen; Parallele Reizverarbeitung

zurück zum Inhalt

Kapitel 10: Das zentrale visuelle System

Die retinofugale Projektion: Sehnerv, Sehnervenkreuzung und Tractus opticus; Die linke und rechte Gesichtsfeldhälfte; Projektionsgebiete der Sehbahn
Das Corpus geniculatum laterale: Segregation der Eingänge von Auge und Ganglienzelltyp; Rezeptive Felder; Nichtretinale Eingänge zum CGL
Anatomie der primären Sehrinde: Retinotopie; Schichtenaufbau der primären Sehrinde; Afferenzen und Efferenzen der primären Sehrinde; Cytochromoxidase-Blobs
Physiologie der primären Sehrinde: Rezeptive Felder; Parallele Verarbeitungspfade und cortikale Module
Jenseits der primären Sehrinde: Der dorsale Pfad; Der ventrale Pfad
Von der Einzelzelle zur Wahrnehmung: Hierarchie rezeptiver Felder und Wahrnehmung; Parallelverarbeitung und Wahrnehmung

zurück zum Inhalt

Kapitel 11: Das auditorische und das vestibuläre System.

Das Wesen des Schalls
Bau des auditorischen Systems
Das Mittelohr: Die Bestandteile des Mittelohrs; Verstärkung des Schalldrucks durch die Gehörknöchelchen; Der Stapediusreflex
Das Innenohr: Anatomie der Cochlea; Physiologie der Cochlea
Zentrale auditorische Verarbeitung: Anatomie der Hörbahn; Antworteigenschaften von Neuronen der Hörbahn
Codierung von Schalldruck und Schallfrequenz: Reizintensität; Reizfrequenz, Tonotopie und Phasenkopplung
Mechanismen der Schalllokalisation: Schalllokalisation in der Horizontalebene; Schalllokalisation in der Vertikalebene
Der auditorische Cortex: Neuronale Antworteigenschaften; Auswirkungen von Läsionen im auditorischen Cortex
Das vestibuläre System: Das vestibuläre Labyrinth; Die Maculaorgane; Die Bogengänge; Zentrale vestibuläre Bahnen und vestibuläre Reflexe; Pathologie des Vestibularapparats

zurück zum Inhalt

Kapitel 12: Das somatosensorische System

Tastsinn: Mechanorezeptoren der Haut; Primär afferente Nervenfasern; Das Rückenmark; Die Hinterstrangbahn; Die trigeminale Bahn; Somatosensorischer Cortex
Schmerz: Nozizeptoren und die Transduktion schmerzhafter Reize; Juckreiz; Primäre Afferenzen und spinale Mechanismen; Aufsteigende Schmerzbahnen; Regulation der Schmerzempfindung
Temperatur: Thermorezeptoren; Die Temperaturbahn

zurück zum Inhalt

Kapitel 13: Spinale Kontrolle der Motorik

Das Skelettmuskelsystem
Das spinale Motoneuron: Die segmentale Organisation der spinalen Motoneuronen; α-Motoneuronen; Typen motorischer Einheiten
Elektromechanische Kopplung: Die Struktur der Muskelfasern; Molekulare Grundlagen der Muskelkontraktion
Spinale Kontrolle motorischer Einheiten: Propriozeption durch Muskelspindeln; γ-Motoneuronen; Propriozeption durch die Golgi-Sehnenorgane; Spinale Interneuronen; Erzeugung spinaler Motorprogramme zum Gehen

zurück zum Inhalt

Kapitel 14: Bewegungskontrolle durch das Gehirn

Absteigende Rückenmarksbahnen: Die lateralen Bahnen; Die ventromedialen Bahnen
Cortikale Bewegungsplanung: Motorcortex; Beiträge von Parietal- und Präfrontalcortex; Neuronale Korrelate der Bewegungsplanung; Spiegelneuronen
Die Basalganglien: Anatomie der Basalganglien; Direkte und indirekte Pfade durch die Basalganglien
Auslösung von Bewegung durch den primären Motorcortex: Ein- und Ausgänge von M1; Codierung von Bewegung in M1
Das Kleinhirn: Anatomie des Kleinhirns; Motorische Schleife durch das laterale Kleinhirn

zurück zum Inhalt

Teil III Gehirn und Verhalten

Kapitel 15: Neurovegetative und modulatorische Systeme

Der neurosekretorische Hypothalamus: Eine Übersicht über den Hypothalamus; Zur Hypophyse hinführende Bahnen
Das vegetative Nervensystem: Vegetative Schaltkreise; Neurotransmitter und Pharmakologie
Diffuse modulatorische Systeme: Anatomie und Funktionen; Pharmakologische Beeinflussung modulatorischer Systeme

zurück zum Inhalt

Kapitel 16: Motivation

Hypothalamus, Homöostase und motiviertes Verhalten
Langzeitregulierung der Nahrungsaufnahme: Energiegleichgewicht; Hormonelle und hypothalamische Regulierung von Körperfett und Nahrungsaufnahme
Kurzzeitregulierung der Nahrungsaufnahme: Appetit, Essen, Verdauung und Sättigung
Warum essen wir?: Verstärkung und Belohnung; Dopamin und Motivation; Serotonin, Nahrung und Stimmung
Andere motivierte Verhaltensweisen: Trinken; Temperaturregulation

zurück zum Inhalt

Kapitel 17: Männliches und weibliches Gehirn

Das Geschlecht: Genetische Grundlagen des Geschlechts; Geschlechtliche Entwicklung und Differenzierung
Hormonelle Kontrolle des Geschlechts: Die wichtigsten männlichen und weiblichen Hormone; Regulation der Sexualhormone durch Hypophyse und Hypothalamus
Neuronale Grundlagen des Sexualverhaltens: Geschlechtsorgane und ihre Steuerung; Paarungsstrategien von Säugetieren; Neurochemie des Fortpflanzungsverhaltens; Liebe, Bindung und das menschliche Gehirn
Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Gehirnen: Neuroanatomische Geschlechtsunterschiede; Kognitive Geschlechtsunterschiede; Sexualhormone, Gehirn und Verhalten; Direkte genetische Effekte auf Verhalten und geschlechtliche Differenzierung des Gehirns; Aktivierende Wirkungen der Sexualhormone; Sexuelle Orientierung

zurück zum Inhalt

Kapitel 18: Neuronale Mechanismen der Emotion

Frühe Emotionstheorien: Die James-Lange-Theorie; Die Cannon-Bard-Theorie; Unbewusste Emotionen und ihre Folgen
Das Konzept des limbischen Systems: Brocas Lobus limbicus; Der Papez-Kreis; Probleme mit dem Konzept eines einzelnen Emotionssystems
Emotionstheorien und neuronale Repräsentationen: Theorien der Basisemotionen; Dimensionale Emotionstheorien; Was ist eine Emotion?
Furcht und die Amygdala: Das Klüver-Bucy-Syndrom; Anatomie der Amygdala; Auswirkungen von Stimulation und Läsionen der Amygdala; Schaltkreis für gelernte Angst
Wut und Aggression: Amygdala und Aggression; Andere Hirnstrukturen, die bei Wut und Aggression eine Rolle spielen; Serotonin und die Regulierung von Wut und Aggression

zurück zum Inhalt

Kapitel 19: Gehirnrhythmen und Schlaf

Das Elektroenzephalogramm: Aufzeichnung von Hirnstromwellen; EEG-Rhythmen; Mechanismen und Funktion von Gehirnrhythmen; Epileptische Krampfanfälle
Schlaf: Funktionelle Zustände des Gehirns; Der Schlafzyklus; Warum schlafen wir?; Funktionen von Träumen und REM-Schlaf; Neuronale Mechanismen des Schlafes
Circadiane Rhythmen: Biologische Uhren; Der suprachiasmatische Kern: eine Gehirnuhr; SCN-Mechanismen

zurück zum Inhalt

Kapitel 20: Sprache

Was ist Sprache?: Laut- und Spracherzeugung beim Menschen; Sprache bei Tieren; Spracherwerb; Gene, die für Sprache eine Rolle spielen
Die Entdeckung spezialisierter Sprachregionen im Gehirn: Broca-Areal und Wernicke-Areal
Verschiedene Arten von Aphasie: Broca-Aphasie; Wernicke-Aphasie; Aphasie und das Wernicke-Geschwind-Modell; Leitungsaphasie; Aphasie bei Zweisprachlern und Gehörlosen
Asymmetrische Sprachverarbeitung in den Hirnhemisphären: Sprachverarbeitung bei Split-Brain-Patienten; Anatomische Asymmetrie und Sprache
Sprachstudien mit Hirnstimulation und Bildgebung: Wie sich Hirnstimulation auf die Sprache auswirkt; Untersuchung der Sprachverarbeitung durch funktionelle Bildgebung

zurück zum Inhalt

Kapitel 21: Aufmerksamkeit

Hirnaktivität im Ruhezustand: Das Default-Mode-Netzwerk des Gehirns
Aufmerksamkeit: Aufmerksamkeit und Verhalten; Physiologische Effekte der Aufmerksamkeit; Schaltkreise zur Steuerung der Aufmerksamkeit
Bewusstsein: Was ist Bewusstsein?; Neuronale Korrelate des Bewusstseins

zurück zum Inhalt

Kapitel 22: Psychische Erkrankungen

Psychische Erkrankungen und Gehirn: Psychosoziale Ansätze zur Erklärung psychischer Erkrankungen; Biologische Ansätze zur Erklärung psychischer Erkrankungen
Angststörungen: Eine Beschreibung von Angststörungen; Andere Störungen, die sich durch ein erhöhtes Angstniveau auszeichnen; Biologische Grundlagen von Angststörungen; Behandlung von Angststörungen
Affektive Störungen: Beschreibung affektiver Störungen; Biologische Grundlagen affektiver Störungen; Behandlung affektiver Störungen
Schizophrenie: Beschreibung der Schizophrenie; Biologische Grundlagen der Schizophrenie; Behandlung der Schizophrenie

zurück zum Inhalt

Teil IV Das adaptive Gehirn

Kapitel 23: Die Entstehung neuronaler Schaltkreise

Die Entstehung der Neuronen: Zellproliferation; Zellwanderung; Zelldifferenzierung; Differenzierung der Cortexareale
Entstehung von Verbindungen: Das wachsende Axon; Axonale Wegfindung; Synapsenbildung
Elimination von Zellen und Synapsen: Zelltod; Veränderung der synaptischen Kapazität
Aktivitätsabhängige Neuordnung der Synapsen: Segregation der Synapsen; Synaptische Konvergenz; Synaptische Kompetition;Modulatorische Einflüsse
Grundlegende Mechanismen der cortikalen Plastizität: Exzitatorische synaptische Übertragung im unausgereiften Sehsystem; Synaptische Langzeitpotenzierung; Synaptische Langzeitdepression
Warum sensible Phasen enden

zurück zum Inhalt

Kapitel 24: Gedächtnissysteme

Arten von Gedächtnis und Amnesie: Deklaratives und nichtdeklaratives Gedächtnis; Formen des nichtdeklarativen Gedächtnisses; Formen des deklarativen Gedächtnisses; Amnesie
Arbeitsgedächtnis: Präfrontaler Cortex und Arbeitsgedächtnis; Areal LIP und Arbeitsgedächtnis
Deklaratives Gedächtnis: Neocortex und deklaratives Gedächtnis; Untersuchungen zur Bedeutung des medialen Temporallappens; Temporallappenamnesie; Gedächtnisfunktionen des Hippocampussystems
Gedächtniskonsolidierung und Anlegen von Engrammen
Prozedurales Gedächtnis: Striatum und prozedurales Gedächtnis bei Nagetieren; Gewohnheitslernen bei Mensch und Affe

zurück zum Inhalt

Kapitel 25: Molekulare Mechanismen von Lernen und Gedächtnis

Gedächtnisbildung: Gedächtnisbildung auf Zellebene
Verstärkung von Synapsen
Schwächung von Synapsen
LTP, LTD und Gedächtnis
Synaptische Homöostase
Gedächtniskonsolidierung: Dauerhaft aktive Proteinkinasen; Proteinsynthese und Gedächtniskonsolidierung

zurück zum Inhalt

Exkurse „Perspektive“

Fortschritte in der Mikroskopie
Die Alzheimer-Krankheit und das neuronale Cytoskelett
Per Anhalter mit dem retrograden Transport unterwegs
Geistige Behinderungen und dendritische Dornfortsätze
Tod durch eine tödliche Injektion
Örtliche Betäubung
Multiple Sklerose - eine demyelinisierende Krankheit
Die elektrische Signatur der Neuronen
Otto Loewis Traum
Bakterien, Spinnen, Schlangen und Menschen
Erschreckende Mutationen und Gifte
Das Gehirn ist von Endocannabinoiden abhängig
Übererregung: Gift für Nervenzellen
Wasser im Gehirn
Ernährung und Neuralrohr
Seltsame Geschmacksqualitäten: Fett, Stärke, Kohlensäure, Calcium, Wasser?
Erinnerungen an eine sehr schlechte Mahlzeit
Menschliche Pheromone?
Nachweis der blinden Regionen des Auges
Sehstörungen
Sehkorrektur
Die Genetik des Farbensehens
David gegen Goliath
Die Magie des 3D-Sehens
Ultraschall und Infraschall
Die Tauben sollen hören: Cochleaimplantate
Lärmende Ohren: otoakustische Emissionen
Wie arbeitet der auditorische Cortex? Fragen Sie einen Spezialisten!
Hörstörungen und ihre Behandlung
Herpes, Gürtelrose und Dermatome
Das Elend eines Lebens ohne Schmerzen
Scharf und würzig
Schmerz und der Placeboeffekt
ALS: Glutamat, Gene und Gehrig
Myasthenia gravis
Muskeldystrophie vom Typ Duchenne
Parese, Paralyse, Spastik und Babinski-Zeichen
Verhaltensneurophysiologie
Begehen Neuronen in kranken Basalganglien Selbstmord?
Zerstörung und Stimulation: nützliche Therapien für Hirnstörungen
Normale und anormale unwillkürliche Bewegungen
Stress und Gehirn
Du isst, wie du bist
Das hungernde Gehirn der Dicken
Marihuana und Heißhunger
Diabetes mellitus und Insulinschock
Selbststimulation des menschlichen Gehirns
Dopamin und Sucht
Neuroökonomie
Vogelgesang und Vogelgehirn
David Reimer und die Grundlage der Geschlechtsidentität
Schmetterlinge im Bauch
Phineas Gage
Frontale Lobotomie
Wenn wir im Schlaf umherwandern, sprechen oder schreien
Der Weltrekord im Wachbleiben
Narkolepsie
Die Uhren von Hamstermutanten
In verschiedenen Sprachen denken
Das Wada-Verfahren
Sichtbares hören und Fühlbares sehen
Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätssyndrom (ADHS)
Das Neglekt-Syndrom
Agoraphobie mit Panikattacken
Ein magischer orangefarbener Hain in einem Albtraum
Neurogenese bei erwachsenen Menschen
Warum Axone in unserem ZNS nicht regenerieren
Das Rätsel des Autismus
Ein außergewöhnliches Gedächtnis
Das Korsakow-Syndrom und der Fall N.A.
Entstehung von falschen Erinnerungen und Auslöschen schlechter Erinnerungen
Gedächtnismutanten

zurück zum Inhalt

Exkurse „Fokus“

Die Expression des menschlichen Verstandes im postgenomischen Zeitalter
Mit dem fantastischen Cre die neuronale Struktur und Funktion verstehen
Mole und Molarität – ein Überblick
Die Nernst-Gleichung
Die Goldman-Gleichung
Methoden für die Messung von Aktionspotenzialen
Die Patch-Clamp-Methode
Auf Vesikelfang
Umkehrpotenziale
Pumpen für Ionen und Transmitter
Magnetresonanztomografie
PET und fMRT
Darstellung cortikaler Karten durch optische Ableitverfahren
Laterale Hemmung
Dreiäugige Frösche, Augendominanzsäulen und andere Merkwürdigkeiten
Das Konzept der sensiblen Phase
Synaptische Plastizität: Timing ist alles
Die weite Welt der synaptischen Langzeitdepression

zurück zum Inhalt

Exkurse „Köpfe und Ideen“

Gene Targeting bei Mäusen
Gliazellen – mehr als nur der Kitt, der die Nerven zusammenhält
Im Inneren eines Ionenkanals im Dunkeln tappen
Die Entdeckung von Channelrhodopsinen
Aus Liebe zu dendritischen Dornfortsätzen
Das Auffinden von Opiatrezeptoren
Das vernetzte Gehirn
Kanäle für Sehen und Riechen
Signaltransduktion in Sinneszellen
Gesichter im Gehirn finden
Die unerwartete Entdeckung der neuronalen Synchronisation
Das Rätsel der Schalllokalisation
Erwartung moduliert Schmerz bereits auf Rückenmarksebene
Die Regeneration von Nerven gewährleistet keine vollständige Wiederherstellung
Verteilte Codierung im Colliculus superior
Die Erforschung der zentralen noradrenergen Neuronen
Lernen, nach etwas heftiges Verlangen zu hegen
Paarbindung bei Wühlmäusen
Konzepte und Namen im wissenschaftlichen Alltag
Das Geheimnis der Gehirnrhythmen
Vom Schlaf zum Gedächtnis
Die Entdeckung von Sprachregionen im Gehirn
Auf den neuronalen Spuren des Bewusstseins
Gene und Gehirn bei seelischen Störungen
Schaltkreise der Depression – eine Feinabstimmung
Die Kartierung des Geistes
Von Brennnesseln und Nervenzellen
Wie das Gehirn Karten erstellt
Wie ich dazu kam, Lernen und Gedächtnis an Aplysia zu erforschen
Erinnerungen an das Gedächtnis

zurück zum Inhalt