Neurowissenschaften: ein grundlegendes Lehrbuch für Biologie, Medizin und Psychologie
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| Hauptverfasser: | , , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German English |
| Veröffentlicht: |
Heidelberg
Spektrum Akad. Verl.
2009
|
| Ausgabe: | 3. Aufl. [der amerikan. Orig.-Ausg.] |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Klappentext |
| Beschreibung: | Aufl.-zähl. bezieht sich auf die Orig.-Ausg. - Hier auch später erschienene, unveränderte Nachdrucke |
| Beschreibung: | XXVII, 980 S. zahlr. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783827420282 3827420288 |
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MARC
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Vorwort zur deutschen Ausgabe
VII
Vorwort zur amerikanischen Originalausgabe
IX
Danksagungen
XV
Autoren „Köpfe und Ideen
XXVIII
Teil
I
Grundlagen 1
Kapitel 1 Vergangenheit, Gegenwart und
Zukunft der Neurowissenschaft
Einführung 4
Die Ursprünge der Neurowissenschaft 5
Vorstellungen vom Gehirn in der griechischen
Antike 5
Vorstellungen vom Gehirn im Römischen Reich 6
Vorstellungen vom Gehirn von der Renaissance
bis in das 19. Jahrhundert 7
Vorstellungen vom Gehirn im 19. Jahrhundert 8
Neurowissenschaft heute 14
Ebenen der Analyse 14
Neurowissenschaftler 15
Das wissenschaftliche Vorgehen 16
Die Verwendung von Versuchstieren in der
neurowissenschaftlichen Forschung 18
Die Kosten der Unwissenheit: Erkrankungen des
Nervensystems 22
Abschließende Bemerkungen 24
Wiederholungsfragen 25
Weiterführende Literatur 25
Kapitel 2 Neuronen und Gllazelien 27
Einführung 28
Die Neuronendoktrin 29
Die Golgi-Färbung 30
Der Beitrag von Cajal 31
Exisws 2.1 Fortschritte in der Mikroskopie 32
Die Grundstruktur von Neuronen 33
Das
Soma
33
Exkurs 2.2 Die Expression des menschlichen
Verstandes im postgenomischen Zeitalter 37
Die Nervenzellmembran 40
Das Cytoskelett 40
Das Axon 41
Exkurs 2.3 Die Alzheimer-Krankheit und das
neuronale Cytoskelett 42
Exkurs 2.4 Per Anhalter mit dem
retrograden
Transport unterwegs 47
Dendriten 48
Exkurs 2.S Geistige Behinderungen und die
dendritischen Domfortsätze 49
Exkurs 2.6 Gliazellen - mehr als nur der Kitt, der die
Nerven zusammenhält 50
Klassifizierung von Neuronen 51
Klassifizierung aufgrund der Anzahl der Neunten 51
Klassifizierung aufgrund der Dendriten 51
Klassifizierung aufgrund der Verknüpfungen 51
Klassifizierung aufgrund der Axonlänge 52
Klassifizierung aufgrund der
Neurotransmitter
52
Gliazellen 52
Astrocyten 53
Myelinierende Gliazellen 53
Andere nichtneuronale Zellen 53
Abschließende Bemerkungen 54
Wiederholungsfragen 55
Weiterführende Literatur 55
Kapitel 3 Die
neuronaie
Membran frn
Ruhezustand 57
Einführung 58
Das chemische Milieu 59
Cytosol und Extrazellulärflüssigkeit 60
Die Phospholipidmembran 61
Proteine 62
Die Bewegung von Ionen 66
Diffusion 66
Elektrizität 67
Exkurs 3.1 Mole und Molarität - ein Überblick 67
Ionen als Grundlage des Ruhepotenzials 68
Gleichgewichtspotenziale 69
Konzentrationsgradienten 72
Exkurs 3.2 Die Nemst-Gleichung 73
lonenpermeabilitäten im Ruhezustand 75
Exkurs 3.3 Die Goldman-Gleichung 75
Exkurs 3.4 Die atomare Struktur eines Kaliumkanals 78
Ixfeişrs
3.5 Tod durch eine tödliche Injektion 80
Abschließende Bemerkungen 80
Wiederholungsfragen 80
Weiterführende Literatur 81
XX
Inhaltsverzeichnis
Kapitel 4 Das Aktionspotenzial 83
Einführung 84
Eigenschaften des Aktionspotenzials 84
Verlauf eines Aktionspotenzials 84
Exkurs 4.1 Methoden für die Messung von
Aktionspotenzialen 85
Die Erzeugung des Aktionspotenzials 86
Die Erzeugung von multiplen Aktionspotenzialen 87
Das Aktionspotenzial in der Theorie 88
Ströme und Leitfähigkeiten in der Membran 89
lonenströme beim Aktionspotenzial 91
Das Aktionspotenzial in der Realität 93
Der spannungsabhängige Natriumkanal 94
Exkurs 4.2 Die
Patch-Clamp-Methoúe
98
Exkurs 4.3 Tetrodotoxin und die Morgendämmerung
der lonenkanalpharmakologie 99
Spannungsabhängige Kaliumkanäle 100
Zusammenfassung der Begriffe 101
Fortpflanzung des Aktionspotenzials 103
Faktoren, die die Leitungsgeschwindigkeit
beeinflussen 104
Myelin und die saltatorische Erregungsleitung 105
Örtliche Betäubung 106
Aktionspotenziale,
Axone
und Dendriten 107
Multiple Sklerose, eine demyellnlerende
Krankheit 107
Die elektrische Signatur der Neuronen 109
Abschließende Bemerkungen 110
Wiederholungsfragen 110
Weiterführende Literatur 111
Kapitel 5 Die synaptische Übertragung 113
Einführung 114
Typen von Synapsen 115
Otto Loewi und der Vagusstoff 115
Elektrische Synapsen 116
Chemische Synapsen 118
Exkurs S.2 Elektrische Synapsen 121
Grundlagen der Signalübertragung an chemischen
Synapsen 122
Neurotransmitter
124
Synthese und Speicherung von
Neurotransmitters
125
Freisetzung von Neurotransmittern 126
Rezeptoren und Effektoren von
Neurotransmittern 129
Exkurs 5.3 Auf Vesikel-Fang 130
Rückgewinnung und Abbau von
Neurotransmittern 133
Exkurs 5.4 Umkehrpotenziale 134
Neuropharmakologie 135
:,: :.;■ ; Bakterien, Spinnen, Schlangen und
Menschen 135
Grundlagen der synaptischen Integration 136
Die Integration von EPSP 137
Eigenschaften der Dendriten und synaptische
Integration 139
Hemmung 141
: Erschreckende Mutationen und Gifte 142
Modulation 144
Abschließende Bemerkungen 146
Wiederholungsfragen 147
Weiterführende Literatur 147
Kapitel 6 Neurotransmittersysteme 149
Einführung 150
Untersuchung der
Neurotransmittersysteme 151
Lokalisierung von Transmittem und
transmittersynthetisierenden Enzymen 151
Untersuchung der Transmitterfreisetzung 154
Untersuchung der synaptischen Effekte 155
Untersuchung von Rezeptoren 155
Die Biochemie der
Neurotransmitter
159
Cholinerge Neuronen 159
Exkurs 6.1 Pumpen für Ionen und
Transmitter
161
Catecholaminerge Neuronen 162
Serotonerge Neuronen 164
Aminoaciderge Neuronen 165
Andere mutmaßliche
Neurotransmitter
und
interzelluläre Signalmoleküle 166
Das Gehirn ist von Endocannabinoiden
abhängig 167
Ligandengesteuerte Kanäle 169
Exkurs 6.3 Die Entschlüsselung der Sprache der
Neuronen 170
Grundstruktur von ligandengesteuerten Kanälen 170
Aminosäureabhängige Kanäle 173
Übererregung: Gift für Nervenzellen 175
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren und
Effektoren 177
Struktur von G-Protein-gekoppeften Rezeptoren 177
Weite Verbreitung der G-Proteine 178
G-Protein-gekoppelte Effektorsysteme 180
Divergenz und Konvergenz in
Neurotransmittersystemen
184
Abschließende Bemerkungen 185
Wiederhoiungsfragen 186
Weiterführende Literatur 186
Inhaltsverzeichnis XXI
Kapitel 7
Die Struktur des
Nervensystems
187
Einführung 188
Organisation des Säugetier-Gehirns 188
Anatomische Bezugspunkte 190
Das Zentralnervensystem 191
Das periphere Nervensystem 193
Die Himnerven 194
Die Hirnhäute 194
Das Ventrikelsystem 195
;; Wasser im Gehirn 196
Büdgebung am lebenden Gehirn 196
Exkurs 7.2 Magnetresonanztomografie 197
Exkurs 7.3 Funktionelle Büdgebung:
PET
und fMRT 198
Das Gehirn aus Sicht seiner Entwicklung 200
Die Bildung des Neuralrohrs 202
Die drei primären Himbläschen 203
Differenzierung des Vorderhirns 203
Ernährung und Neuralrohr 204
Differenzierung des Mittelhirns 208
Differenzierung des Rautenhirns 209
Differenzierung des Rückenmarks 212
Wie alles zusammenpasst 214
Besondere Merkmale des menschlichen ZNS 215
Ein Atlas der Großhirnrinde 218
Die Areale des Neocortex 220
Exkurs 7.5 Die Evolution meines Gehirns 222
Abschließende Bemerkungen 224
Wiederholungsfragen 224
Weiterführende Literatur 226
Anhang: Bfidatlas der menschlichen
Neuroanatomie
227
Einführung 228
Anatomie der Gehirnoberfläche 228
Seitliche Oberfläche des Gehirns 230
Mediale Oberfläche des Gehirns 233
Ventrale Oberfläche des Gehirns 236
Dorsale Oberfläche des Gehirns 237
Anatomie des Gehirns in Querschnitten 239
Querschnitt 1: Vorderhirn am vorderen Ende des
Thalamus
240
Querschnitt 2: Vorderhirn in der Mitte des
Thalamus
242
Querschnitt 3: Vorderhirn am Tnalamus-Miftelhirn-
Obergang 244
Querschnitt 4:
rostrales Mitteírtirn
246
Querschnitt 5:
caudales
Mittelhirn 246
Querschnitt 6: Brücke und Kleinhirn 247
Querschnitt 7:
rostrale
Medulla
247
Querschnitt 8: mittlere
Medulla
248
Querschnitt 9: Übergang zwischen
Medulla
und
Rückenmark 248
Rückenmark 248
Dorsalansicht von Rückenmark und Spinalnerven 248
Ventral-laterale Oberfläche 250
Anatomie im Querschnitt 251
Vegetatives Nervensystem 252
Hirnnerven 254
Blutversorgung des Gehirns 256
Ventralansicht 256
Lateralansicht 257
Medialansicht (ohne Hirnstamm) 257
Selbsttest 258
Teil
II
Sensorische und
motorische Systeme
Kapitel 8 Die chemischen Sinne 273
271
Einführung 274
Geschmack 275
Die Grundgeschmacksrichtungen 275
Die Geschmacksorgane 276
Geschmacksrezeptorzellen 277
Mechanismen der Geschmackstransduktion 279
Zentrale Geschmacksbahnen 283
Exkurs 8.1 Signaltransduktion in Sinneszellen 285
Erinnerungen an eine sehr schlechte
Mahlzeit 286
Die neuronale Codierung des Geschmacks 286
Geruch 288
Die Geruchsorgane 289
Menschliche Pheromone? 289
Geruchsrezeptorzellen 290
Die zentralen Geruchsnervenbahnen 295
Räumliche und zeitliche Abbildung der
Geruchsinformationen 298
Abschließende Bemerkungen 300
Wiederholungsfragen 301
Weiterführende Literatur 301
Kapitel 9 Das Auge 303
Einführung 304
Eigenschaften des Lichts 305
Licht 305
Optik 306
XXII Inhaltsverzeichnis
Der Aufbau des Auges 307
Anatomie des Auges im Überblick 307
Betrachtung des Augenhintergrunds 308
Horizontalschnitt durch das Auge 309
Í;,
!
с
ΐ.
Nachweis der blinden Regionen des
Auges 309
Bildentstehung im Auge 310
Brechung durch die
Cornea
310
і;
-^j;
ť v.,;
Sehstörungen 311
Akkommodation durch die Linse 312
Der Pupillenreflex 313
■
.v.
-.; ■■■ :,
і
Sehkorrektur 314
Das Gesichtsfeld 315
Die Sehschärfe 316
Mikroskopische Anatomie der Netzhaut 316
Der Schichtenaufbau der Netzhaut 317
Struktur der Photorezeptoren 317
Lokale Unterschiede beim Aufbau der Netzhaut 319
Phototransduktion 319
Phototransduktion in den Stäbchen 321
Phototransduktion in den Zapfen 324
Hell-Dunkel-Adaptation 325
1 ■ . Die Genetik des Farbensehens 326
Informationsverarbeitung in der Netzhaut 327
Exkurs 9.5 Ein flüchtiger Blick in die Netzhaut 328
Verrechnung in der äußeren plexiformen
Schicht 329
Ausgangssignale der Netzhaut 331
Rezeptive Felder der Ganglienzellen 331
Ganglienzelltypen 333
Parallele Reizverarbeitung 335
Abschließende Bemerkungen 336
Wiederholungsfragen 336
Weiterführende Literatur 337
Kapitel 10 Das zentrale visuelle System 339
Einführung 340
Die retinofugale Projektion 341
Sehnerv, Sehnervenkreuzung und Tractus
opticus 342
Die linke und rechte Gesichtsfeldhälfte 342
Projektionsgebiete der Sehbahn 343
David gegen Goliath 345
Das Corpus geniculatum laterale 346
Segregation
der Eingänge nach Auge und
Ganglienzelltyp 347
Rezeptive Felder 348
Nichtretinale Eingänge zum CGL 349
Anatomie der primären Sehrinde 350
Retinotopie 351
Schichtenaufbau der primären Sehrinde 352
Afferenzen und Efferenzen der primären
Sehrinde 353
Cytochromoxidase-Blobs 356
Physiologie der primären Sehrinde 356
Rezeptive Felder 357
Exkurs 10.2 Das optische Abbild der neuronalen
Aktivität 359
Parallele Verarbeitungspfade und cortikale
Module 363
Exkurs 10.3 Das Sehvermögen und die Kunst 364
Jenseits der primären Sehrinde 366
Der dorsale Pfad 368
Der ventrale Pfad 370
v ■?»
s
■/}■/>: Die Magie des dreidimensionalen
Sehens 372
Von der Einzelzelle zur Wahrnehmung 372
Vom Photorezeptor zum Großmuttemeuron 373
Parallelverarbeitung und Wahrnehmung 374
Abschließende Bemerkungen 375
Wiederholungsfragen 375
Weiterführende Literatur 376
Kapitel 11 Das auditorische und das
vestibuläre System 377
Einführung 378
Das Wesen des Schalls 379
Bau des auditorischen Systems 380
:иљ>
: Ultraschall und Infraschall 381
Das Mittelohr 382
Die Bestandteile des Mittelohrs 382
Verstärkung des Schalldrucks durch die
Gehörknöchelchen 383
Der Attenuationsreflex 384
Das Innenohr 385
Anatomie der
Cochlea
385
Physiologie der
Cochlea
387
„j¡
: ,: - Die Tauben sollen hören:
Cochleaimplantate 392
Exkurs 11.3 Vom Schall zum Schallempfinden 394
ΐ
;
ví
y!- Lärmende Ohren: Otoakustische
Emissionen 397
Zentrale auditorische Verarbeitung 399
Anatomie der Hörbahn 399
Antworteigenschaften von Neuronen der
Hörbahn 401
Codierung von Schalldruck und
Schallfrequenz 401
Schalldruck 402
Reizfrequenz, Tonotopie und Phasenkopplung 402
Inhaltsverzeichnis XXIII
Mechanismen der Schalllokalisation 405
Schalllokalisation in der Horizontalebene 405
Schalllokalisation in der Vertikalebene 409
Der auditorische
Cortex
410
Neuronale Antworteigenschaften 411
r:,:i:><
:;;■■; )
j.: .
Wie arbeitet der auditorische
Cortex?
Fragen Sie einen Spezialisten! 412
Auswirkungen von Läsionen im auditorischen
Cortex
412
v
:
i n«
і і
í?
Hörstörungen und ihre Behandlung 414
Das vestibuläre System 414
Das vestibuläre Labyrinth 415
Die Maculaorgane 415
Die Bogengänge 419
Zentrale vestibuläre Bahnen und vestibuläre
Reflexe 420
Pathologie des Vestibularapparats 423
Abschließende Bemerkungen 423
Wiederholungsfragen 424
Weiterführende Literatur 425
Kapitel 12 Das somatosensorische
System 427
Einführung 428
Tastsinn 429
Mechanorezeptoren der Haut 429
Primär
afferente
Nervenfasern 434
Das Rückenmark 436
Herpes,
Gürtelrose und Dermatome 438
Die Hinterstrangbahn 439
Exkurs 12.2 Laterale Hemmung 441
Die
trigeminale
Bahn 442
Somatosensoriscner
Cortex
443
Exkurs 12.3 Wenn Gehimkarten kollidieren 450
Schmerz 452
Nozizeptoren und die Transduktion schmerzhafter
Reize 452
1. _ . Das Elend eines Lebens ohne
Schmerzen 453
; _ Scharf und würzig 455
Primäre Afferenzen und spinale Mechanismen 456
Aufsteigende Schmerzbahnen 457
Regulation der Schmerzempfindung 461
-: :. Schmerz und der Placeboeffekt 464
Temperatur 464
Thermorezeptoren 464
Die Temperaturbahn 466
Abschließende Bemerkungen 467
Wiederholungsfragen 467
Weiterführende Literatur 468
Kapitel 13 Spinale Kontrolle der Motorik 469
Einführung 470
Das Skelettmuskelsystem 470
Das spinale
Motoneuron
472
Die segmentale Organisation der spinalen
Motoneuronen
473
a-Motoneuronen
474
Typen motorischer Einheiten 478
■.: · >
e
Amyotrophe Lateralsklerose 480
Elektromechanische Kopplung 480
Die Struktur der Muskelfasern 481
Molekulare Grundlagen der Muskelkontraktion 482
Muskeldystrophie Typ Duchenne 485
Spinale Kontrolle motorischer Einheiten 486
Propriozeption durch Muskelspindeln 486
; Myasthenia
gravis
487
Exkurs 13.4 Die Ermittlung der Ursache von
Myasthenia
gravis
488
f-Motoneuronen 489
Propriozeption durch die Golgi-Sehnenorgane 492
Spinale
Interneuronen
494
Erzeugung spinaler Motorprogramme zum
Gehen 496
Abschließende Bemerkungen 499
Wiederholungsfragen 500
Weiterführende Literatur 500
Kapitel 14 Bewegungskontrolle durch das
Gehirn 501
Einführung 502
Absteigende Rückenmarksbahnen 504
Die lateralen Bahnen 505
Parese,
Paralyse, Spastik und
Babinskizeichen 507
Die ventromedialen Bahnen 508
Cortikale Bewegungsplanung 511
Motorcortex 511
Beiträge von
Parietal-
und Präfrontalcortex 513
Neuronale Korrelate der Bewegungsplanung 514
.- Verhaltensneurophysiologie 516
Die Basalganglien 516
Anatomie der Basalganglien 517
Die motorische Funktionsschleife 518
Begehen Neuronen in kranken
Basalganglien Selbstmord? 520
Auslösung von Bewegung durch den primären
Motorcortex 522
Ein- und Ausgänge von
M
1 522
Codierung von Bewegung in
M
1 523
XXIV Inhaltsverzeichnis
Exkurs 14.4
Neurotechnologie:
Verschmelzung von
Geist und Maschine 526
Das Kleinhirn 528
Anatomie des Kleinhirns 528
Sxkiors
ШЉ
Normale und anormale unwillkürliche
Bewegungen 529
Motorische Schleife durch das laterale Kleinhirn 530
Abschließende Bemerkungen 532
Wiederholungsfragen 533
Weiterführende Literatur 533
Teil
III
Gehirn und
Verhalten 535
Kapitel 15
Neurovegetative
und
modulatorische Systeme 537
Einführung 538
Der neurosekretorische
Hypothalamus
540
Eine Übersicht über den
Hypothalamus
540
Zur Hypophyse hinführende Bahnen 542
Das vegetative Nervensystem 547
Exkurs IS. 1
Stress
und Gehirn 548
Vegetative Schaltkreise 549
Neurotransmitter
und Pharmakologie 554
Diffuse modulatorische Systeme 556
Anatomie und Funktionen 556
Ійкмте
Щ.2
Du isst, wie du bist 558
Exkurs 15.3 Das dopaminerge Erwachen 561
Pharmakologische Beeinflussung modulatorischer
Systeme 564
Abschließende Bemerkungen 567
Wiederholungsfragen 567
Weiterführende Literatur 568
Kapitel 16 Motivation 569
Einführung 570
Hypothalamus,
Homöostase und motiviertes
Verhalten 570
Langzeitregulierung der Nahrungsaufnahme 571
Energiegleichgewicht 572
Hormonelle und hypothalamische Regulierung von
Körperfett und Nahrungsaufnahme 573
Ейккгв
16
Λ
Das hungernde Gehirn der
Dicken 575
Kurzzeitregulierung der Nahrungsaufnahme 580
Appetit, Essen, Verdauung und Sättigung 581
Виш«
îô.2
Diabetes mellitus und Insulin¬
schock 583
Warum essen wir? 584
Verstärkung und Belohnung 584
iakars 16.3 Selbststimulation des menschlichen
Gehirns 585
Exkurs 16.4 Von der Faszination in das Gehirn blicken
zu können 586
Dopamin und Motivation 587
Erfkare
J
6.
і
Dopamin und Sucht 588
Serotonin,
Nahrung und Stimmung 588
Andere motivierte Verhaltensweisen 589
Trinken 590
Temperaturregulation 592
Abschließende Bemerkungen 593
Wiederholungsfragen 594
Weiterführende Literatur 594
Kapitel 17 Männliches und weibliches
Gehirn 595
Einführung 596
Das Geschlecht 597
Genetische Grundlagen des Geschlechts 597
Geschlechtliche Entwicklung und
Differenzierung 599
Hormonelle Kontrolle des Geschlechts 600
Die wichtigsten männlichen und weiblichen
Hormone 601
Regulation der Sexualhormone durch Hypophyse und
Hypothalamus
602
Neuronale Grundlagen des
Sexualverhaltens 604
Geschlechtsorgane und ihre Steuerung 605
Paarungsstrategien von Säugetieren 607
Neurochemie des Fortpflanzungsverhaltens 608
Unterschiede zwischen männlichen und
weiblichen Gehirnen 611
Neuroanatomische Geschlechtsunterschiede 612
Kognitive Geschlechtsunterschiede 614
Sexualhormone, Gehirn und Verhalten 615
Eafeura
ílľ.ii
Vogelgesang und Vogelgehim 618
Еккига
Î7.Z
John/Joan
und die Grundlage der
Geschlechtsidentität 620
Aktivierende Wirkungen der Sexualhormone 622
Exkurs 17.3
Östrogen
und die Synapsen im
Hippocampus
624
Sexuelle Orientierung 627
Abschließende Bemerkungen 628
Wiederholungsfragen 628
Weiterführende Literatur 629
Inhaltsverzeichnis XXV
Kapitel 18 Neuronale Mechanismen der
Emotion 631
Einführung 632
Was sind Emotionen? 632
Emotionstheorien 633
Das Konzept des limbischen
Systems 637
Brocas Lobus
limbicus 637
Der Papez-Kreis 638
Extors 18,1 Phineas Gage 640
Probleme mit dem Konzept eines einzelnen
Emotionssystems 641
Das Klüver-Bucy-Syndrom 641
Amygdala
und assoziierte Schalt¬
kreise 642
Anatomie der
Amygdala
642
Amygdala
und Angst 643
Amygdala
und Aggression 646
Exkurs 18.2 Gehirne durch die
Hintertür 647
Еиішгз
18.8 Frontale
Lobotomie
649
Andere Hirnstrukturen und Aggression 650
Serotonin
und Aggression 652
Abschließende Bemerkungen 654
Wiederholungsfragen 655
Weiterführende Literatur 655
Kapitel 19 Gehirnrhythmen und
Schlaf 657
Einführung 658
Das Elektroenzephalogramm 658
Die Aufzeichnung von Hirnstromwellen 659
EEG-Rhythmen 662
Mechanismen und Funktion von
Gehirnrhythmen 663
Epileptische Krampfanfälle 666
Schlaf 668
Funktionelle Zustände des Gehirns 668
Der Schlafzyklus 670
Еаув
19.1 Wenn wir im Schlaf umherwandern,
sprechen oder schreien 673
Warum schlafen wir? 674
Esbare
lt.! Der Weltrekord im Wach¬
bleiben 675
Funktionen von Träumen und REM-Schlaf 676
Neuronale Mechanismen des Schlafes 677
Eíástsre
If.S Narkolepsie
682
Circadiane Rhythmen 684
Biologische Uhren 685
Der suprachiasmatische Kern: Eine Gehirnuhr 688
скккгѕ
If,
4 Die Uhren von Hamstermutanten 690
SCN-Mechanismen 690
Exkurs 19.5 Vom Schlaf zum Gedächtnis 691
Abschließende Bemerkungen 693
Wiederholungsfragen 694
Weiterführende Literatur 694
Kapitel 20 Sprache 695
Einführung 696
Ежкат
Zu.
í
Gibt es Sprache nur bei
Menschen? 697
Die Entdeckung spezialisierter Sprachregionen
im Gehirn 698
Broca-Areal und Wemicke-Areal 699
Ѕдккгѕ
20.2 Das Wada-Verfahren 700
Verschiedene Arten von
Aphasie
700
Broca-Aphasie 700
Wemicke-Aphasie 703
Aphasie
und das Wernicke-Geschwind-
Modell 705
Leitungsaphasie 707
Aphasie
bei Zweisprachlem und Gehörlosen 707
Asymmetrische Sprachverarbeitung in
den Hirnhemisphären 708
Sprachverarbeitung bei Split-brain-Patienten 710
Anatomische Asymmetrie und Sprache 713
Sprachstudien mit Gehirnstimulation
und Bildgebung 714
Wie sich Gehimstimulation auf die Sprache
auswirkt 714
Untersuchung der Sprachverarbeitung durch
funktionelie
Bildgebung 715
mSmrg 20,3 Sichtbares hören und Fühlbares
sehen 718
Spracherwerb 718
Exkurs 20.4 Wo die Sprache herkommt Die
Geschichte zweier Spezies 721
Ежкмге ШЉ
Die Suche nach Sprachgenen 722
Abschließende Bemerkungen 723
Wiederholungsfragen 723
Weiterführende Literatur 724
Kapitel 21 Aufmerksamkeit 725
Еякигв
21.1 Aufmerksamkeitsdefizit-/
Hyperaktivitätssyndrom (ADHS) 726
Einführung 726
Aufmerksamkeit und Verhalten 727
XXVI Inhaltsverzeichnis
Verbesserte Detektion 727
Schnellere Reaktionszeiten 729
Neglect-Syndrom als Aufmerksamkeits¬
störung 730
Physiologische Effekte der Aufmerksam¬
keit 732
fMRT-Untersuchung von räumlicher
Aufmerksamkeit 732
PET-Untersuchung von merkmalsbasierter
Aufmerksamkeit 734
Aktivitätssteigerungen im Parietalcortex 736
Exkurs 21.2 Die Suche nach neuronalen
Korrelaten der Aufmerksamkeit 737
Veränderungen rezeptiver Felder in V4 739
Wie wird Aufmerksamkeit gesteuert? 741
Das Pulvinar 741
Aufmerksamkeit und Augenbewegungen 742
Abschließende Bemerkungen 744
Wiederholungsfragen 744
Weiterführende Literatur 745
Kapitel 22 Psychische Erkrankungen 747
Einführung 748
Psychische Erkrankungen und Gehirn 748
Psychosoziale Ansätze zur Erklärung psychischer
Erkrankungen 749
Biologische Ansätze zur Erklärung psychischer
Erkrankungen 750
Angststörungen 751
Eine Beschreibung von Angststörungen 7 51
Exkurs 22.1 Gene und Gehirn bei seelischen
Störungen 752
Btimm
ШШЛ
Agoraphobie mit
Panik¬
attacken 754
Biologische Grundlagen von Angst¬
störungen 755
Behandlung von Angststörungen 758
Affektive Störungen 761
Eine Beschreibung
affektiver
Störungen 761
Biologische Grundlagen
affektiver
Störungen 762
ЕѕЕшгѕ
22,3 Ein magischer orangefarbener
Hain in einem Albtraum 763
Behandlung
affektiver
Störungen 765
Schizophrenie 768
Eine Beschreibung der Schizophrenie 769
Biologische Grundlagen der Schizophrenie 770
Behandlung der Schizophrenie 774
Abschließende Bemerkungen 775
Wiederholungsfragen 776
Weiterführende Literatur 776
Teil
IV
Das
adaptive
Gehirn 777
Kapitel 23 Die Entstehung neuronaler
Schaltkreise 779
Einführung 780
Die Entstehung der Neuronen 781
Zellproliferation 781
lattare
28.1 Neurogenese im
adulten Cortex
783
Zellwanderung 785
Zelldifferenzierung 786
Differenzierung der Cortexareale 787
Entstehung von Verbindungen 788
Das wachsende Axon 789
Axonale Wegfindung 790
Exkurs 23.2 Von Brennnesseln und Nervenzellen 792
bdcura 23.3 Warum
Axone
in unserem ZNS nicht
regenerieren 795
Elimination von Zellen und Synapsen 798
Zelltod 798
ISdcars 2B.4 Das Rätsel des Autismus 799
Veränderung der synaptischen Kapazität 800
Aktivitätsabhängige Neuordnung der
Synapsen 801
Segregation
der Synapsen 802
Synaptische Konvergenz 804
Exkurs 23.5 Augendominanzsäulen und andere
Merkwürdigkeiten 805
Exkurs 23.6 Das Konzept der sensiblen Phase 806
Synaptische Konpedition 809
Modulatorische Einflüsse 809
Grundlegende Mechanismen der cortikalen
Plastizität 811
Exzitatorische synaptische Übertragung im
unausgereiften Sehsystem 811
Synaptische Langzeitpotenzierung 813
Synaptische Langzeitdepression 815
Warum sensible Phasen enden 816
Abschließende Bemerkungen 818
Wiederholungsfragen 818
Weiterführende Literatur 819
Kapitel 24 Gedächtnissysteme 821
Einführung 822
Arten von Gedächtnis und Amnesie 822
Deklaratives und nichtdeklaratives Gedächtnis 823
Langzeit-, Kurzzeit- und Arbeitsgedächtnis 824
Bsbam
Ш
Λ
Ein außergewöhnliches Gedächtnis 825
Inhaltsverzeichnis XXVII
Amnesie 826 Proteinsynthese 895
Ейкагз
24,2 Eine Geschichte von Fischen und Exkurs 25.3 Ein denkwürdiger
Fischern mit Gedächtnisverlust 828 Strandspaziergang 896
Die Suche nach dem Engramm 829 Abschließende Bemerkungen 900
Lashieys Untersuchungen zum Labyrinthlernen bei Wiederholungsfragen 900
Ratten 829 Weiterführende Literatur 901
Hebb und der Neuronenverband
(cell assembly)
831
Exkurs 24.3 Ein Modell für ein verteiltes
Gedächtnis 832 Glossar 903
Lokalisierung des deklarativen Gedächtnisses im
Neocortex 833 Literatur 931
Elektrische Stimulation Temporallappen 835
Temporallappen und deklaratives Index 955
Gedächtnis 837
Auswirkungen einer temporalen Lobektomie 837
Medialer Temporallappen und
Gedächtnisspeicherung 839
Zwischenhirn und Gedächtnisspeicherung 843
Gedächtnisfunktionen des
Hippocampus
845
Exkurs 24.4 Eine kurze Geschichte des
Wasserlabyrinths 848
Striatum und prozedurales Gedächtnis 852
Ableitungen an Nagetieren und Läsionen des
Striatums 853
Gewohnheitslernen bei Mensch und Affe 855
Neocortex und Arbeitsgedächtnis 857
Präfrontaler
Cortex
und Arbeitsgedächtnis 857
Area LIP
und Arbeitsgedächtnis 860
Abschließende Bemerkungen 862
Wiederholungsfragen 862
Weiterführende Literatur 863
Kapitel 25 Molekulare Mechanismen von
Lernen und Gedächtnis 865
Einführung 866
Prozedurales Lernen 867
Nichtassoziatives Lernen 867
Assoziatives Lernen 868
Einfache Systeme: Invertebratenmodelle für das
Lernen 870
Nichtassoziatives Lernen belAplysia 870
Assoziatives Lernen bei Aplysia 874
Vertebratenmodelle für das Lernen 877
Synaptische Plastizität in der Kleinhirnrinde 877
Synaptische Plastizität im
Hippocampus
883
Exkurs 25.1 Synaptische Plastizität:
Timing
ist
alles 887
Ealkare
ШЛ
Gedächtnismutanten 893
Molekulare Basis des Langzeitgedächtnisses 894
Dauerhaft aktive Proteinkinasen 894
»Den drei Verfassern des Buches gelingt, womit Lehrbuchautoren im deutschsprachigen Raum sich nach wie vor
schwer tun: anschaulich und spannend den Leser vom Einstieg in die Grundlagen bis an die vorderste Front der
Forschung mitzunehmen; ohne überflüssigen Ballast wissen-schaftliche Erkenntnis mehr erzählend als erklärend
zu vermitteln ... Ein didaktisches Meisterwerk ist nun endlich auch in deutscher Sprache verfügbar.«
Aus dem Vorwort von Prof. Andreas K. Engel,
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
Der perfekte Einstieg in die Neurowissenschaften - ideal zum Verstehen und Lernen
Seit vielen Jahren zählt diese didaktisch durchdachte, verständlich geschriebene und
hervorragend illustrierte Einführung zu den führenden Lehrbüchern im Bereich der Neuro¬
wissenschaften. Mit der Übersetzung liegt nun auch im deutschen Sprachraum ein modernes
Grundlagenwerk zur Hirnforschung vor, das sich an Studierende der Biologie, der Medizin und
der Psychologie gleichermaßen richtet.
Der Bogen spannt sich von der Anatomie des Gehirns bis zur Sinnesphysiologie, von der Ent¬
wicklungsbiologie bis zum Verhalten, von den Störungen des Nervensytems bis zur Kognitions-
wissenschaft, von den molekularen Mechanismen bis zu den neuen bildgebenden Verfahren.
Ein eigenständiger „Bildatlas der menschlichen
Neuroanatomie
erlaubt dem Lernenden, seine
Kenntnisse der Hirnstrukturen zu überprüfen und zu erweitern. Jedes Kapitel endet mit Ver¬
ständnisfragen und Übungsaufgaben sowie einer Zusammenstellung wichtiger weiterführen¬
der Literatur. In spannenden Exkursen berichten renommierte Wissenschaftler, wie sie zu ihren
entscheidenden Entdeckungen kamen. So führt das Buch den Leser von den Grundlagen zu
den aktuellen Forschungsthemen des Faches.
Die deutsche Ausgabe ist an die hiesige Studiensituation angepasst und stellenweise er¬
weitert. Ein elektronisches Zusatzangebot ist in Entwicklung; besuchen Sie die Website www.
spektrum-verlag.de/bear
oder die Website des Herausgebers
www.uke.de/neurophysiologie.
Für Dozenten gibt es zu diesem Buch außerdem eine DVD mit sämtlichen Abbildungen für die
Nutzung in der Lehre (ISBN 978-3-8274-2075-6).
Mark F. Bear ist Picower Professor
of
Neuroscience und Direktor des Picower Center
for Learning and
Memory am
Department
of Brain and Cognitive Sciences
sowie Forscher
am Howard Hughes Medical Institute
des
Massachusetts
Institute of Technology (MIT) in Cambridge, Massachusetts.
Einen Teil
seiner
Postdoc-Zeit hat er in der Arbeits¬
gruppe von
Wolf Singer am
Max-Planck-Institut für Hirn forschung in
Frankfurt
verbracht.
Barry I/I/. Connors
und
Michael A.
Paradiso forschen und lehren an der
Brown University in Providence,
Rhode Island.
Herausgeber der deutschen Ausgabe ist Andreas K. Engel, Professor am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
und Direktor des Instituts für
Neurophysiologie
und
Pathophysiologie.
Umschlagbild: The
Synapse
Revealed,
© Graham Johnson,
www.fiVth.com
|
| adam_txt |
Inhaltsverzeichnis
Vorwort zur deutschen Ausgabe
VII
Vorwort zur amerikanischen Originalausgabe
IX
Danksagungen
XV
Autoren „Köpfe und Ideen"
XXVIII
Teil
I
Grundlagen 1
Kapitel 1 Vergangenheit, Gegenwart und
Zukunft der Neurowissenschaft
Einführung 4
Die Ursprünge der Neurowissenschaft 5
Vorstellungen vom Gehirn in der griechischen
Antike 5
Vorstellungen vom Gehirn im Römischen Reich 6
Vorstellungen vom Gehirn von der Renaissance
bis in das 19. Jahrhundert 7
Vorstellungen vom Gehirn im 19. Jahrhundert 8
Neurowissenschaft heute 14
Ebenen der Analyse 14
Neurowissenschaftler 15
Das wissenschaftliche Vorgehen 16
Die Verwendung von Versuchstieren in der
neurowissenschaftlichen Forschung 18
Die Kosten der Unwissenheit: Erkrankungen des
Nervensystems 22
Abschließende Bemerkungen 24
Wiederholungsfragen 25
Weiterführende Literatur 25
Kapitel 2 Neuronen und Gllazelien 27
Einführung 28
Die Neuronendoktrin 29
Die Golgi-Färbung 30
Der Beitrag von Cajal 31
Exisws 2.1 Fortschritte in der Mikroskopie 32
Die Grundstruktur von Neuronen 33
Das
Soma
33
Exkurs 2.2 Die Expression des menschlichen
Verstandes im postgenomischen Zeitalter 37
Die Nervenzellmembran 40
Das Cytoskelett 40
Das Axon 41
Exkurs 2.3 Die Alzheimer-Krankheit und das
neuronale Cytoskelett 42
Exkurs 2.4 Per Anhalter mit dem
retrograden
Transport unterwegs 47
Dendriten 48
Exkurs 2.S Geistige Behinderungen und die
dendritischen Domfortsätze 49
Exkurs 2.6 Gliazellen - mehr als nur der Kitt, der die
Nerven zusammenhält 50
Klassifizierung von Neuronen 51
Klassifizierung aufgrund der Anzahl der Neunten 51
Klassifizierung aufgrund der Dendriten 51
Klassifizierung aufgrund der Verknüpfungen 51
Klassifizierung aufgrund der Axonlänge 52
Klassifizierung aufgrund der
Neurotransmitter
52
Gliazellen 52
Astrocyten 53
Myelinierende Gliazellen 53
Andere nichtneuronale Zellen 53
Abschließende Bemerkungen 54
Wiederholungsfragen 55
Weiterführende Literatur 55
Kapitel 3 Die
neuronaie
Membran frn
Ruhezustand 57
Einführung 58
Das chemische Milieu 59
Cytosol und Extrazellulärflüssigkeit 60
Die Phospholipidmembran 61
Proteine 62
Die Bewegung von Ionen 66
Diffusion 66
Elektrizität 67
Exkurs 3.1 Mole und Molarität - ein Überblick 67
Ionen als Grundlage des Ruhepotenzials 68
Gleichgewichtspotenziale 69
Konzentrationsgradienten 72
Exkurs 3.2 Die Nemst-Gleichung 73
lonenpermeabilitäten im Ruhezustand 75
Exkurs 3.3 Die Goldman-Gleichung 75
Exkurs 3.4 Die atomare Struktur eines Kaliumkanals 78
Ixfeişrs
3.5 Tod durch eine tödliche Injektion 80
Abschließende Bemerkungen 80
Wiederholungsfragen 80
Weiterführende Literatur 81
XX
Inhaltsverzeichnis
Kapitel 4 Das Aktionspotenzial 83
Einführung 84
Eigenschaften des Aktionspotenzials 84
Verlauf eines Aktionspotenzials 84
Exkurs 4.1 Methoden für die Messung von
Aktionspotenzialen 85
Die Erzeugung des Aktionspotenzials 86
Die Erzeugung von multiplen Aktionspotenzialen 87
Das Aktionspotenzial in der Theorie 88
Ströme und Leitfähigkeiten in der Membran 89
lonenströme beim Aktionspotenzial 91
Das Aktionspotenzial in der Realität 93
Der spannungsabhängige Natriumkanal 94
Exkurs 4.2 Die
Patch-Clamp-Methoúe
98
Exkurs 4.3 Tetrodotoxin und die Morgendämmerung
der lonenkanalpharmakologie 99
Spannungsabhängige Kaliumkanäle 100
Zusammenfassung der Begriffe 101
Fortpflanzung des Aktionspotenzials 103
Faktoren, die die Leitungsgeschwindigkeit
beeinflussen 104
Myelin und die saltatorische Erregungsleitung 105
Örtliche Betäubung 106
Aktionspotenziale,
Axone
und Dendriten 107
Multiple Sklerose, eine demyellnlerende
Krankheit 107
Die elektrische Signatur der Neuronen 109
Abschließende Bemerkungen 110
Wiederholungsfragen 110
Weiterführende Literatur 111
Kapitel 5 Die synaptische Übertragung 113
Einführung 114
Typen von Synapsen 115
Otto Loewi und der Vagusstoff 115
Elektrische Synapsen 116
Chemische Synapsen 118
Exkurs S.2 Elektrische Synapsen 121
Grundlagen der Signalübertragung an chemischen
Synapsen 122
Neurotransmitter
124
Synthese und Speicherung von
Neurotransmitters
125
Freisetzung von Neurotransmittern 126
Rezeptoren und Effektoren von
Neurotransmittern 129
Exkurs 5.3 Auf Vesikel-Fang 130
Rückgewinnung und Abbau von
Neurotransmittern 133
Exkurs 5.4 Umkehrpotenziale 134
Neuropharmakologie 135
:,: :.;■ '; Bakterien, Spinnen, Schlangen und
Menschen 135
Grundlagen der synaptischen Integration 136
Die Integration von EPSP 137
Eigenschaften der Dendriten und synaptische
Integration 139
Hemmung 141
: Erschreckende Mutationen und Gifte 142
Modulation 144
Abschließende Bemerkungen 146
Wiederholungsfragen 147
Weiterführende Literatur 147
Kapitel 6 Neurotransmittersysteme 149
Einführung 150
Untersuchung der
Neurotransmittersysteme 151
Lokalisierung von Transmittem und
transmittersynthetisierenden Enzymen 151
Untersuchung der Transmitterfreisetzung 154
Untersuchung der synaptischen Effekte 155
Untersuchung von Rezeptoren 155
Die Biochemie der
Neurotransmitter
159
Cholinerge Neuronen 159
Exkurs 6.1 Pumpen für Ionen und
Transmitter
161
Catecholaminerge Neuronen 162
Serotonerge Neuronen 164
Aminoaciderge Neuronen 165
Andere mutmaßliche
Neurotransmitter
und
interzelluläre Signalmoleküle 166
Das Gehirn ist von Endocannabinoiden
abhängig 167
Ligandengesteuerte Kanäle 169
Exkurs 6.3 Die Entschlüsselung der Sprache der
Neuronen 170
Grundstruktur von ligandengesteuerten Kanälen 170
Aminosäureabhängige Kanäle 173
Übererregung: Gift für Nervenzellen 175
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren und
Effektoren 177
Struktur von G-Protein-gekoppeften Rezeptoren 177
Weite Verbreitung der G-Proteine 178
G-Protein-gekoppelte Effektorsysteme 180
Divergenz und Konvergenz in
Neurotransmittersystemen
184
Abschließende Bemerkungen 185
Wiederhoiungsfragen 186
Weiterführende Literatur 186
Inhaltsverzeichnis XXI
Kapitel 7
Die Struktur des
Nervensystems
187
Einführung 188
Organisation des Säugetier-Gehirns 188
Anatomische Bezugspunkte 190
Das Zentralnervensystem 191
Das periphere Nervensystem 193
Die Himnerven 194
Die Hirnhäute 194
Das Ventrikelsystem 195
;; Wasser im Gehirn 196
Büdgebung am lebenden Gehirn 196
Exkurs 7.2 Magnetresonanztomografie 197
Exkurs 7.3 Funktionelle Büdgebung:
PET
und fMRT 198
Das Gehirn aus Sicht seiner Entwicklung 200
Die Bildung des Neuralrohrs 202
Die drei primären Himbläschen 203
Differenzierung des Vorderhirns 203
Ernährung und Neuralrohr 204
Differenzierung des Mittelhirns 208
Differenzierung des Rautenhirns 209
Differenzierung des Rückenmarks 212
Wie alles zusammenpasst 214
Besondere Merkmale des menschlichen ZNS 215
Ein Atlas der Großhirnrinde 218
Die Areale des Neocortex 220
Exkurs 7.5 Die Evolution meines Gehirns 222
Abschließende Bemerkungen 224
Wiederholungsfragen 224
Weiterführende Literatur 226
Anhang: Bfidatlas der menschlichen
Neuroanatomie
227
Einführung 228
Anatomie der Gehirnoberfläche 228
Seitliche Oberfläche des Gehirns 230
Mediale Oberfläche des Gehirns 233
Ventrale Oberfläche des Gehirns 236
Dorsale Oberfläche des Gehirns 237
Anatomie des Gehirns in Querschnitten 239
Querschnitt 1: Vorderhirn am vorderen Ende des
Thalamus
240
Querschnitt 2: Vorderhirn in der Mitte des
Thalamus
242
Querschnitt 3: Vorderhirn am Tnalamus-Miftelhirn-
Obergang 244
Querschnitt 4:
rostrales Mitteírtirn
246
Querschnitt 5:
caudales
Mittelhirn 246
Querschnitt 6: Brücke und Kleinhirn 247
Querschnitt 7:
rostrale
Medulla
247
Querschnitt 8: mittlere
Medulla
248
Querschnitt 9: Übergang zwischen
Medulla
und
Rückenmark 248
Rückenmark 248
Dorsalansicht von Rückenmark und Spinalnerven 248
Ventral-laterale Oberfläche 250
Anatomie im Querschnitt 251
Vegetatives Nervensystem 252
Hirnnerven 254
Blutversorgung des Gehirns 256
Ventralansicht 256
Lateralansicht 257
Medialansicht (ohne Hirnstamm) 257
Selbsttest 258
Teil
II
Sensorische und
motorische Systeme
Kapitel 8 Die chemischen Sinne 273
271
Einführung 274
Geschmack 275
Die Grundgeschmacksrichtungen 275
Die Geschmacksorgane 276
Geschmacksrezeptorzellen 277
Mechanismen der Geschmackstransduktion 279
Zentrale Geschmacksbahnen 283
Exkurs 8.1 Signaltransduktion in Sinneszellen 285
Erinnerungen an eine sehr schlechte
Mahlzeit 286
Die neuronale Codierung des Geschmacks 286
Geruch 288
Die Geruchsorgane 289
Menschliche Pheromone? 289
Geruchsrezeptorzellen 290
Die zentralen Geruchsnervenbahnen 295
Räumliche und zeitliche Abbildung der
Geruchsinformationen 298
Abschließende Bemerkungen 300
Wiederholungsfragen 301
Weiterführende Literatur 301
Kapitel 9 Das Auge 303
Einführung 304
Eigenschaften des Lichts 305
Licht 305
Optik 306
XXII Inhaltsverzeichnis
Der Aufbau des Auges 307
Anatomie des Auges im Überblick 307
Betrachtung des Augenhintergrunds 308
Horizontalschnitt durch das Auge 309
Í;,
!
с
ΐ.
Nachweis der blinden Regionen des
Auges 309
Bildentstehung im Auge 310
Brechung durch die
Cornea
310
і;
-^j;
ť v.,;
Sehstörungen 311
Akkommodation durch die Linse 312
Der Pupillenreflex 313
■
.v.
-.; ■■■":,
і
Sehkorrektur 314
Das Gesichtsfeld 315
Die Sehschärfe 316
Mikroskopische Anatomie der Netzhaut 316
Der Schichtenaufbau der Netzhaut 317
Struktur der Photorezeptoren 317
Lokale Unterschiede beim Aufbau der Netzhaut 319
Phototransduktion 319
Phototransduktion in den Stäbchen 321
Phototransduktion in den Zapfen 324
Hell-Dunkel-Adaptation 325
1 ■ . Die Genetik des Farbensehens 326
Informationsverarbeitung in der Netzhaut 327
Exkurs 9.5 Ein flüchtiger Blick in die Netzhaut 328
Verrechnung in der äußeren plexiformen
Schicht 329
Ausgangssignale der Netzhaut 331
Rezeptive Felder der Ganglienzellen 331
Ganglienzelltypen 333
Parallele Reizverarbeitung 335
Abschließende Bemerkungen 336
Wiederholungsfragen 336
Weiterführende Literatur 337
Kapitel 10 Das zentrale visuelle System 339
Einführung 340
Die retinofugale Projektion 341
Sehnerv, Sehnervenkreuzung und Tractus
opticus 342
Die linke und rechte Gesichtsfeldhälfte 342
Projektionsgebiete der Sehbahn 343
David gegen Goliath 345
Das Corpus geniculatum laterale 346
Segregation
der Eingänge nach Auge und
Ganglienzelltyp 347
Rezeptive Felder 348
Nichtretinale Eingänge zum CGL 349
Anatomie der primären Sehrinde 350
Retinotopie 351
Schichtenaufbau der primären Sehrinde 352
Afferenzen und Efferenzen der primären
Sehrinde 353
Cytochromoxidase-Blobs 356
Physiologie der primären Sehrinde 356
Rezeptive Felder 357
Exkurs 10.2 Das optische Abbild der neuronalen
Aktivität 359
Parallele Verarbeitungspfade und cortikale
Module 363
Exkurs 10.3 Das Sehvermögen und die Kunst 364
Jenseits der primären Sehrinde 366
Der dorsale Pfad 368
Der ventrale Pfad 370
v' ■?»
s
'■/}■/>: Die Magie des dreidimensionalen
Sehens 372
Von der Einzelzelle zur Wahrnehmung 372
Vom Photorezeptor zum Großmuttemeuron 373
Parallelverarbeitung und Wahrnehmung 374
Abschließende Bemerkungen 375
Wiederholungsfragen 375
Weiterführende Literatur 376
Kapitel 11 Das auditorische und das
vestibuläre System 377
Einführung 378
Das Wesen des Schalls 379
Bau des auditorischen Systems 380
:иљ>
: Ultraschall und Infraschall 381
Das Mittelohr 382
Die Bestandteile des Mittelohrs 382
Verstärkung des Schalldrucks durch die
Gehörknöchelchen 383
Der Attenuationsreflex 384
Das Innenohr 385
Anatomie der
Cochlea
385
Physiologie der
Cochlea
387
„j¡
: ,:'- Die Tauben sollen hören:
Cochleaimplantate 392
Exkurs 11.3 Vom Schall zum Schallempfinden 394
ΐ
';
ví
y!- Lärmende Ohren: Otoakustische
Emissionen 397
Zentrale auditorische Verarbeitung 399
Anatomie der Hörbahn 399
Antworteigenschaften von Neuronen der
Hörbahn 401
Codierung von Schalldruck und
Schallfrequenz 401
Schalldruck 402
Reizfrequenz, Tonotopie und Phasenkopplung 402
Inhaltsverzeichnis XXIII
Mechanismen der Schalllokalisation 405
Schalllokalisation in der Horizontalebene 405
Schalllokalisation in der Vertikalebene 409
Der auditorische
Cortex
410
Neuronale Antworteigenschaften 411
r:,:i:><
':;;■■; )
j.:'.
Wie arbeitet der auditorische
Cortex?
Fragen Sie einen Spezialisten! 412
Auswirkungen von Läsionen im auditorischen
Cortex
412
v
:
i n«
'і і
í?
Hörstörungen und ihre Behandlung 414
Das vestibuläre System 414
Das vestibuläre Labyrinth 415
Die Maculaorgane 415
Die Bogengänge 419
Zentrale vestibuläre Bahnen und vestibuläre
Reflexe 420
Pathologie des Vestibularapparats 423
Abschließende Bemerkungen 423
Wiederholungsfragen 424
Weiterführende Literatur 425
Kapitel 12 Das somatosensorische
System 427
Einführung 428
Tastsinn 429
Mechanorezeptoren der Haut 429
Primär
afferente
Nervenfasern 434
Das Rückenmark 436
Herpes,
Gürtelrose und Dermatome 438
Die Hinterstrangbahn 439
Exkurs 12.2 Laterale Hemmung 441
Die
trigeminale
Bahn 442
Somatosensoriscner
Cortex
443
Exkurs 12.3 Wenn Gehimkarten kollidieren 450
Schmerz 452
Nozizeptoren und die Transduktion schmerzhafter
Reize 452
1. _ . Das Elend eines Lebens ohne
Schmerzen 453
; _ Scharf und würzig 455
Primäre Afferenzen und spinale Mechanismen 456
Aufsteigende Schmerzbahnen 457
Regulation der Schmerzempfindung 461
-:':. Schmerz und der Placeboeffekt 464
Temperatur 464
Thermorezeptoren 464
Die Temperaturbahn 466
Abschließende Bemerkungen 467
Wiederholungsfragen 467
Weiterführende Literatur 468
Kapitel 13 Spinale Kontrolle der Motorik 469
Einführung 470
Das Skelettmuskelsystem 470
Das spinale
Motoneuron
472
Die segmentale Organisation der spinalen
Motoneuronen
473
a-Motoneuronen
474
Typen motorischer Einheiten 478
■.:'· >
e
Amyotrophe Lateralsklerose 480
Elektromechanische Kopplung 480
Die Struktur der Muskelfasern 481
Molekulare Grundlagen der Muskelkontraktion 482
Muskeldystrophie Typ Duchenne 485
Spinale Kontrolle motorischer Einheiten 486
Propriozeption durch Muskelspindeln 486
; Myasthenia
gravis
487
Exkurs 13.4 Die Ermittlung der Ursache von
Myasthenia
gravis
488
f-Motoneuronen 489
Propriozeption durch die Golgi-Sehnenorgane 492
Spinale
Interneuronen
494
Erzeugung spinaler Motorprogramme zum
Gehen 496
Abschließende Bemerkungen 499
Wiederholungsfragen 500
Weiterführende Literatur 500
Kapitel 14 Bewegungskontrolle durch das
Gehirn 501
Einführung 502
Absteigende Rückenmarksbahnen 504
Die lateralen Bahnen 505
Parese,
Paralyse, Spastik und
Babinskizeichen 507
Die ventromedialen Bahnen 508
Cortikale Bewegungsplanung 511
Motorcortex 511
Beiträge von
Parietal-
und Präfrontalcortex 513
Neuronale Korrelate der Bewegungsplanung 514
.- Verhaltensneurophysiologie 516
Die Basalganglien 516
Anatomie der Basalganglien 517
Die motorische Funktionsschleife 518
Begehen Neuronen in kranken
Basalganglien Selbstmord? 520
Auslösung von Bewegung durch den primären
Motorcortex 522
Ein- und Ausgänge von
M
1 522
Codierung von Bewegung in
M
1 523
XXIV Inhaltsverzeichnis
Exkurs 14.4
Neurotechnologie:
Verschmelzung von
Geist und Maschine 526
Das Kleinhirn 528
Anatomie des Kleinhirns 528
Sxkiors
ШЉ
Normale und anormale unwillkürliche
Bewegungen 529
Motorische Schleife durch das laterale Kleinhirn 530
Abschließende Bemerkungen 532
Wiederholungsfragen 533
Weiterführende Literatur 533
Teil
III
Gehirn und
Verhalten 535
Kapitel 15
Neurovegetative
und
modulatorische Systeme 537
Einführung 538
Der neurosekretorische
Hypothalamus
540
Eine Übersicht über den
Hypothalamus
540
Zur Hypophyse hinführende Bahnen 542
Das vegetative Nervensystem 547
Exkurs IS. 1
Stress
und Gehirn 548
Vegetative Schaltkreise 549
Neurotransmitter
und Pharmakologie 554
Diffuse modulatorische Systeme 556
Anatomie und Funktionen 556
Ійкмте
Щ.2
Du isst, wie du bist 558
Exkurs 15.3 Das dopaminerge Erwachen 561
Pharmakologische Beeinflussung modulatorischer
Systeme 564
Abschließende Bemerkungen 567
Wiederholungsfragen 567
Weiterführende Literatur 568
Kapitel 16 Motivation 569
Einführung 570
Hypothalamus,
Homöostase und motiviertes
Verhalten 570
Langzeitregulierung der Nahrungsaufnahme 571
Energiegleichgewicht 572
Hormonelle und hypothalamische Regulierung von
Körperfett und Nahrungsaufnahme 573
Ейккгв
16
Λ
Das hungernde Gehirn der
Dicken 575
Kurzzeitregulierung der Nahrungsaufnahme 580
Appetit, Essen, Verdauung und Sättigung 581
Виш«
îô.2
Diabetes mellitus und Insulin¬
schock 583
Warum essen wir? 584
Verstärkung und Belohnung 584
iakars 16.3 Selbststimulation des menschlichen
Gehirns 585
Exkurs 16.4 Von der Faszination in das Gehirn blicken
zu können 586
Dopamin und Motivation 587
Erfkare
J
6.
і
Dopamin und Sucht 588
Serotonin,
Nahrung und Stimmung 588
Andere motivierte Verhaltensweisen 589
Trinken 590
Temperaturregulation 592
Abschließende Bemerkungen 593
Wiederholungsfragen 594
Weiterführende Literatur 594
Kapitel 17 Männliches und weibliches
Gehirn 595
Einführung 596
Das Geschlecht 597
Genetische Grundlagen des Geschlechts 597
Geschlechtliche Entwicklung und
Differenzierung 599
Hormonelle Kontrolle des Geschlechts 600
Die wichtigsten männlichen und weiblichen
Hormone 601
Regulation der Sexualhormone durch Hypophyse und
Hypothalamus
602
Neuronale Grundlagen des
Sexualverhaltens 604
Geschlechtsorgane und ihre Steuerung 605
Paarungsstrategien von Säugetieren 607
Neurochemie des Fortpflanzungsverhaltens 608
Unterschiede zwischen männlichen und
weiblichen Gehirnen 611
Neuroanatomische Geschlechtsunterschiede 612
Kognitive Geschlechtsunterschiede 614
Sexualhormone, Gehirn und Verhalten 615
Eafeura
ílľ.ii
Vogelgesang und Vogelgehim 618
Еккига
Î7.Z
John/Joan
und die Grundlage der
Geschlechtsidentität 620
Aktivierende Wirkungen der Sexualhormone 622
Exkurs 17.3
Östrogen
und die Synapsen im
Hippocampus
624
Sexuelle Orientierung 627
Abschließende Bemerkungen 628
Wiederholungsfragen 628
Weiterführende Literatur 629
Inhaltsverzeichnis XXV
Kapitel 18 Neuronale Mechanismen der
Emotion 631
Einführung 632
Was sind Emotionen? 632
Emotionstheorien 633
Das Konzept des limbischen
Systems 637
Brocas Lobus
limbicus 637
Der Papez-Kreis 638
Extors 18,1 Phineas Gage 640
Probleme mit dem Konzept eines einzelnen
Emotionssystems 641
Das Klüver-Bucy-Syndrom 641
Amygdala
und assoziierte Schalt¬
kreise 642
Anatomie der
Amygdala
642
Amygdala
und Angst 643
Amygdala
und Aggression 646
Exkurs 18.2 Gehirne durch die
Hintertür 647
Еиішгз
18.8 Frontale
Lobotomie
649
Andere Hirnstrukturen und Aggression 650
Serotonin
und Aggression 652
Abschließende Bemerkungen 654
Wiederholungsfragen 655
Weiterführende Literatur 655
Kapitel 19 Gehirnrhythmen und
Schlaf 657
Einführung 658
Das Elektroenzephalogramm 658
Die Aufzeichnung von Hirnstromwellen 659
EEG-Rhythmen 662
Mechanismen und Funktion von
Gehirnrhythmen 663
Epileptische Krampfanfälle 666
Schlaf 668
Funktionelle Zustände des Gehirns 668
Der Schlafzyklus 670
Еаув
19.1 Wenn wir im Schlaf umherwandern,
sprechen oder schreien 673
Warum schlafen wir? 674
Esbare
lt.! Der Weltrekord im Wach¬
bleiben 675
Funktionen von Träumen und REM-Schlaf 676
Neuronale Mechanismen des Schlafes 677
Eíástsre
If.S Narkolepsie
682
Circadiane Rhythmen 684
Biologische Uhren 685
Der suprachiasmatische Kern: Eine Gehirnuhr 688
скккгѕ
If,
4 Die Uhren von Hamstermutanten 690
SCN-Mechanismen 690
Exkurs 19.5 Vom Schlaf zum Gedächtnis 691
Abschließende Bemerkungen 693
Wiederholungsfragen 694
Weiterführende Literatur 694
Kapitel 20 Sprache 695
Einführung 696
Ежкат
Zu.
í
Gibt es Sprache nur bei
Menschen? 697
Die Entdeckung spezialisierter Sprachregionen
im Gehirn 698
Broca-Areal und Wemicke-Areal 699
Ѕдккгѕ
20.2 Das Wada-Verfahren 700
Verschiedene Arten von
Aphasie
700
Broca-Aphasie 700
Wemicke-Aphasie 703
Aphasie
und das Wernicke-Geschwind-
Modell 705
Leitungsaphasie 707
Aphasie
bei Zweisprachlem und Gehörlosen 707
Asymmetrische Sprachverarbeitung in
den Hirnhemisphären 708
Sprachverarbeitung bei Split-brain-Patienten 710
Anatomische Asymmetrie und Sprache 713
Sprachstudien mit Gehirnstimulation
und Bildgebung 714
Wie sich Gehimstimulation auf die Sprache
auswirkt 714
Untersuchung der Sprachverarbeitung durch
funktionelie
Bildgebung 715
mSmrg 20,3 Sichtbares hören und Fühlbares
sehen 718
Spracherwerb 718
Exkurs 20.4 Wo die Sprache herkommt Die
Geschichte zweier Spezies 721
Ежкмге ШЉ
Die Suche nach Sprachgenen 722
Abschließende Bemerkungen 723
Wiederholungsfragen 723
Weiterführende Literatur 724
Kapitel 21 Aufmerksamkeit 725
Еякигв
21.1 Aufmerksamkeitsdefizit-/
Hyperaktivitätssyndrom (ADHS) 726
Einführung 726
Aufmerksamkeit und Verhalten 727
XXVI Inhaltsverzeichnis
Verbesserte Detektion 727
Schnellere Reaktionszeiten 729
Neglect-Syndrom als Aufmerksamkeits¬
störung 730
Physiologische Effekte der Aufmerksam¬
keit 732
fMRT-Untersuchung von räumlicher
Aufmerksamkeit 732
PET-Untersuchung von merkmalsbasierter
Aufmerksamkeit 734
Aktivitätssteigerungen im Parietalcortex 736
Exkurs 21.2 Die Suche nach neuronalen
Korrelaten der Aufmerksamkeit 737
Veränderungen rezeptiver Felder in V4 739
Wie wird Aufmerksamkeit gesteuert? 741
Das Pulvinar 741
Aufmerksamkeit und Augenbewegungen 742
Abschließende Bemerkungen 744
Wiederholungsfragen 744
Weiterführende Literatur 745
Kapitel 22 Psychische Erkrankungen 747
Einführung 748
Psychische Erkrankungen und Gehirn 748
Psychosoziale Ansätze zur Erklärung psychischer
Erkrankungen 749
Biologische Ansätze zur Erklärung psychischer
Erkrankungen 750
Angststörungen 751
Eine Beschreibung von Angststörungen 7 51
Exkurs 22.1 Gene und Gehirn bei seelischen
Störungen 752
Btimm
ШШЛ
Agoraphobie mit
Panik¬
attacken 754
Biologische Grundlagen von Angst¬
störungen 755
Behandlung von Angststörungen 758
Affektive Störungen 761
Eine Beschreibung
affektiver
Störungen 761
Biologische Grundlagen
affektiver
Störungen 762
ЕѕЕшгѕ
22,3 Ein magischer orangefarbener
Hain in einem Albtraum 763
Behandlung
affektiver
Störungen 765
Schizophrenie 768
Eine Beschreibung der Schizophrenie 769
Biologische Grundlagen der Schizophrenie 770
Behandlung der Schizophrenie 774
Abschließende Bemerkungen 775
Wiederholungsfragen 776
Weiterführende Literatur 776
Teil
IV
Das
adaptive
Gehirn 777
Kapitel 23 Die Entstehung neuronaler
Schaltkreise 779
Einführung 780
Die Entstehung der Neuronen 781
Zellproliferation 781
lattare
28.1 Neurogenese im
adulten Cortex
783
Zellwanderung 785
Zelldifferenzierung 786
Differenzierung der Cortexareale 787
Entstehung von Verbindungen 788
Das wachsende Axon 789
Axonale Wegfindung 790
Exkurs 23.2 Von Brennnesseln und Nervenzellen 792
bdcura 23.3 Warum
Axone
in unserem ZNS nicht
regenerieren 795
Elimination von Zellen und Synapsen 798
Zelltod 798
ISdcars 2B.4 Das Rätsel des Autismus 799
Veränderung der synaptischen Kapazität 800
Aktivitätsabhängige Neuordnung der
Synapsen 801
Segregation
der Synapsen 802
Synaptische Konvergenz 804
Exkurs 23.5 Augendominanzsäulen und andere
Merkwürdigkeiten 805
Exkurs 23.6 Das Konzept der sensiblen Phase 806
Synaptische Konpedition 809
Modulatorische Einflüsse 809
Grundlegende Mechanismen der cortikalen
Plastizität 811
Exzitatorische synaptische Übertragung im
unausgereiften Sehsystem 811
Synaptische Langzeitpotenzierung 813
Synaptische Langzeitdepression 815
Warum sensible Phasen enden 816
Abschließende Bemerkungen 818
Wiederholungsfragen 818
Weiterführende Literatur 819
Kapitel 24 Gedächtnissysteme 821
Einführung 822
Arten von Gedächtnis und Amnesie 822
Deklaratives und nichtdeklaratives Gedächtnis 823
Langzeit-, Kurzzeit- und Arbeitsgedächtnis 824
Bsbam
Ш
Λ
Ein außergewöhnliches Gedächtnis 825
Inhaltsverzeichnis XXVII
Amnesie 826 Proteinsynthese 895
Ейкагз
24,2 Eine Geschichte von Fischen und Exkurs 25.3 Ein denkwürdiger
Fischern mit Gedächtnisverlust 828 Strandspaziergang 896
Die Suche nach dem Engramm 829 Abschließende Bemerkungen 900
Lashieys Untersuchungen zum Labyrinthlernen bei Wiederholungsfragen 900
Ratten 829 Weiterführende Literatur 901
Hebb und der Neuronenverband
(cell assembly)
831
Exkurs 24.3 Ein Modell für ein verteiltes
Gedächtnis 832 Glossar 903
Lokalisierung des deklarativen Gedächtnisses im
Neocortex 833 Literatur 931
Elektrische Stimulation Temporallappen 835
Temporallappen und deklaratives Index 955
Gedächtnis 837
Auswirkungen einer temporalen Lobektomie 837
Medialer Temporallappen und
Gedächtnisspeicherung 839
Zwischenhirn und Gedächtnisspeicherung 843
Gedächtnisfunktionen des
Hippocampus
845
Exkurs 24.4 Eine kurze Geschichte des
Wasserlabyrinths 848
Striatum und prozedurales Gedächtnis 852
Ableitungen an Nagetieren und Läsionen des
Striatums 853
Gewohnheitslernen bei Mensch und Affe 855
Neocortex und Arbeitsgedächtnis 857
Präfrontaler
Cortex
und Arbeitsgedächtnis 857
Area LIP
und Arbeitsgedächtnis 860
Abschließende Bemerkungen 862
Wiederholungsfragen 862
Weiterführende Literatur 863
Kapitel 25 Molekulare Mechanismen von
Lernen und Gedächtnis 865
Einführung 866
Prozedurales Lernen 867
Nichtassoziatives Lernen 867
Assoziatives Lernen 868
Einfache Systeme: Invertebratenmodelle für das
Lernen 870
Nichtassoziatives Lernen belAplysia 870
Assoziatives Lernen bei Aplysia 874
Vertebratenmodelle für das Lernen 877
Synaptische Plastizität in der Kleinhirnrinde 877
Synaptische Plastizität im
Hippocampus
883
Exkurs 25.1 Synaptische Plastizität:
Timing
ist
alles 887
Ealkare
ШЛ
Gedächtnismutanten 893
Molekulare Basis des Langzeitgedächtnisses 894
Dauerhaft aktive Proteinkinasen 894
»Den drei Verfassern des Buches gelingt, womit Lehrbuchautoren im deutschsprachigen Raum sich nach wie vor
schwer tun: anschaulich und spannend den Leser vom Einstieg in die Grundlagen bis an die vorderste Front der
Forschung mitzunehmen; ohne überflüssigen Ballast wissen-schaftliche Erkenntnis mehr erzählend als erklärend
zu vermitteln . Ein didaktisches Meisterwerk ist nun endlich auch in deutscher Sprache verfügbar.«
Aus dem Vorwort von Prof. Andreas K. Engel,
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
Der perfekte Einstieg in die Neurowissenschaften - ideal zum Verstehen und Lernen
Seit vielen Jahren zählt diese didaktisch durchdachte, verständlich geschriebene und
hervorragend illustrierte Einführung zu den führenden Lehrbüchern im Bereich der Neuro¬
wissenschaften. Mit der Übersetzung liegt nun auch im deutschen Sprachraum ein modernes
Grundlagenwerk zur Hirnforschung vor, das sich an Studierende der Biologie, der Medizin und
der Psychologie gleichermaßen richtet.
Der Bogen spannt sich von der Anatomie des Gehirns bis zur Sinnesphysiologie, von der Ent¬
wicklungsbiologie bis zum Verhalten, von den Störungen des Nervensytems bis zur Kognitions-
wissenschaft, von den molekularen Mechanismen bis zu den neuen bildgebenden Verfahren.
Ein eigenständiger „Bildatlas der menschlichen
Neuroanatomie"
erlaubt dem Lernenden, seine
Kenntnisse der Hirnstrukturen zu überprüfen und zu erweitern. Jedes Kapitel endet mit Ver¬
ständnisfragen und Übungsaufgaben sowie einer Zusammenstellung wichtiger weiterführen¬
der Literatur. In spannenden Exkursen berichten renommierte Wissenschaftler, wie sie zu ihren
entscheidenden Entdeckungen kamen. So führt das Buch den Leser von den Grundlagen zu
den aktuellen Forschungsthemen des Faches.
Die deutsche Ausgabe ist an die hiesige Studiensituation angepasst und stellenweise er¬
weitert. Ein elektronisches Zusatzangebot ist in Entwicklung; besuchen Sie die Website www.
spektrum-verlag.de/bear
oder die Website des Herausgebers
www.uke.de/neurophysiologie.
Für Dozenten gibt es zu diesem Buch außerdem eine DVD mit sämtlichen Abbildungen für die
Nutzung in der Lehre (ISBN 978-3-8274-2075-6).
Mark F. Bear ist Picower Professor
of
Neuroscience und Direktor des Picower Center
for Learning and
Memory am
Department
of Brain and Cognitive Sciences
sowie Forscher
am Howard Hughes Medical Institute
des
Massachusetts
Institute of Technology (MIT) in Cambridge, Massachusetts.
Einen Teil
seiner
Postdoc-Zeit hat er in der Arbeits¬
gruppe von
Wolf Singer am
Max-Planck-Institut für Hirn forschung in
Frankfurt
verbracht.
Barry I/I/. Connors
und
Michael A.
Paradiso forschen und lehren an der
Brown University in Providence,
Rhode Island.
Herausgeber der deutschen Ausgabe ist Andreas K. Engel, Professor am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
und Direktor des Instituts für
Neurophysiologie
und
Pathophysiologie.
Umschlagbild: The
Synapse
Revealed,
© Graham Johnson,
www.fiVth.com |
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| any_adam_object_boolean | 1 |
| author | Bear, Mark F. Connors, Barry W. Paradiso, Michael A. |
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Inhaltsverzeichnis
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| Exemplar 1 | ausleihbar Verfügbar Bestellen |
THWS Schweinfurt Zentralbibliothek Lesesaal
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