Wir sehen und hören, wir erinnern uns, wir sind aufgeregt – was passiert dabei in unserem Körper? Wie hängen solche Phänomene mit hormonellen oder neuronalen Prozessen zusammen? Rainer Schandry vermittelt in diesem Lehrbuch einerseits die Grundlagen des Fachgebiets, andererseits stellt er aber immer auch den Bezug zur Praxis und zur Alltagserfahrung her.
• Die Grundlagen menschlichen Verhaltens verstehen: von der Zelle zum Denken und Handeln
• Vielfalt von Themen, u.a. Sinnessysteme, Genetik, Sexualität, Schlaf, Emotionen
• Auf dem neuesten Stand wissenschaftlichen Erkenntnisse und erweitert um moderne Themen wie Epigenetik und Covid-19-Pandemie
Die biologischen Grundlagen unseres Verhaltens – lebendig und anschaulich erklärt
Was passiert in unserem Körper, wenn wir sehen, hören oder fühlen? Wie hängen diese Phänomene mit hormonellen und neuronalen Prozessen zusammen? Rainer Schandry führt durch die Grundlagen der Biologischen Psychologie und verbindet theoretisches Wissen mit praktischen Anwendungsfällen.
• Kapitelzusammenfassungen mit prüfungsrelevantem Wissen
• Zahlreiche Exkurse zur Veranschaulichung praktischer Anwendungen
• Farbige Abbildungen zur Visualisierung physiologischer Prozesse
Inhalt
Vorwort zur 5. Auflage 19
1 Einleitung 21
2 Gene und Verhalten 28
2.1 Gene und Proteine 28
2.2 Genetischer Code 29
2.3 Gene und Chromosomen 32
2.4 Proteinsynthese 33
2.4.1 Ablesen der Information durch Transkription 33
2.4.2 Proteinsynthese durch Translation und Transfer 34
2.4.3 Welche Proteine produziert eine Zelle? 34
2.5 Weitergabe der genetischen Information in Körperzellen und Keimzellen 35
2.5.1 Zellzyklus der Körperzellen 35
2.5.2 Bildung der Keimzellen 36
2.6 Klassische Genetik 37
2.7 Mutation und Evolution 39
2.8 Humangenetik und Pathogenetik 40
2.9 Gene und psychische Vorgänge 43
2.10 Epigenetik 45
Angriffspunkte epigenetischen Steuerung: Methylierung und Histonmodifikation 45
2.11 Gentechnik 46
3 Bausteine des Nervensystems – Neuronen und Gliazellen 48
3.1 Aufbau und Elemente des Neurons 48
3.1.1 Das Neuron als Spezialisierung der tierischen Zelle 48
3.1.2 Äußere Gestalt der Neuronen 53
3.2 Gliazellen 58
3.2.1 Oligodendrozyten 58
3.2.2 Schwann-Zellen 59
3.2.3 Astrozyten 60
3.2.4 Blut-Hirn-Schranke 60
3.2.5 Mikroglia 61
3.2.6 Gliazellen und die Entwicklung des Nervensystems 61
3.2.7 Multiple Sklerose – eine Demyelinisierungserkrankung 61
4 Zelluläre Basis der Informationsverarbeitung im Nervensystem 64
4.1 Elektrische Ladung von Nervenzellen 64
4.2 Ionenwirksame Kräfte 67
4.2.1 Elektrische Kräfte auf Ionen 67
4.2.2 Diffusionskräfte auf die Ionen 67
4.3 Passiver Transport von Stoffen durch die Zellmembran 69
4.3.1 Ionenkanäle als Verbindung zwischen
dem Zellinneren und dem Extrazellulärraum 69
4.3.2 Schnelle Passage durch Ionenkanäle 70
4.3.3 Selektivität der Ionenkanäle 70
4.3.4 Einflüsse auf den Zustand von Ionenkanälen 71
4.4 Aktiver Transport durch die Membran – die Natrium-Kalium-Pumpe 71
4.5 Transport elektrischer Signale längs der Nervenzellmembran 74
4.5.1 Passive Leitung 74
4.5.2 Aktionspotenzial 76
4.6 Spontan aktive Neuronen 83
5 Zusammenwirken von Nervenzellen –
Informationsübertragung und -verarbeitung 84
5.1 Grundlagen der Erregungsübertragung an der chemischen Synapse 85
5.1.1 Transmitterfreisetzung durch
Verschmelzung der Vesikel mit der präsynaptischen Membran 86
5.1.2 Reaktion der Transmittersubstanz mit den Rezeptoren 88
5.1.3 Ligandengesteuerter Ionenkanal – ionotroper Rezeptor 88
5.1.4 G-Protein-gekoppelter Ionenkanal – metabotroper Rezeptor 89
5.2 Wichtige Transmitter-Rezeptor-Systeme 91
5.2.1 Acetylcholin und seine Rezeptoren 91
5.2.2 Gruppe der Katecholamine 94
5.2.3 Serotonin 97
5.2.4 Glutamat und Aspartat 98
5.2.5 g-Aminobuttersäure (GABA) und Glycin 98
5.3 Neuropeptide 100
5.4 Gasförmige Neurotransmitter (Gasotransmitter) 100
5.5 Neuronale Integration von Information 101
5.5.1 Exzitatorische und inhibitorische postsynaptische Potenziale 102
5.5.2 Folgeprozesse der Depolarisation am Zielneuron 102
5.5.3 »Lernfähigkeit« der Synapse und neuronale Plastizität 106
6 Aufbau und Funktion des Nervensystems 109
6.1 Wichtige anatomische Bezeichnungen von Orientierung und Lage im Raum 110
6.2 Anatomische Grobgliederung des Nervensystems 111
6.3 Rückenmark 112
6.4 Gehirn 117
6.4.1 Liquor- und Gefäßsystem des Gehirns 119
6.4.2 Medulla oblongata 119
6.4.3 Brücke 120
6.4.4 Kleinhirn 121
6.4.5 Formatio reticularis 122
6.4.6 Mittelhirn 126
6.4.7 Hirnnerven 127
6.4.8 Zwischenhirn 129
6.4.9 Endhirn – subkortikale Strukturen 137
6.4.10 Endhirn – kortikale Strukturen 143
6.4.11 Spiegelneuronen 160
6.4.12 Weiße Substanz des Großhirns 161
7 Steuerung vegetativer Funktionen 162
7.1 Einführung 162
7.2 Subsysteme des vegetativen Nervensystems: Sympathikus, Parasympathikus und Darmnervensystem 163
7.2.1 Neuroanatomie und -chemie des sympathischen und parasympathischen Nervensystems 167
7.2.2 Besonderheiten der synaptischen Endigungen im vegetativen Nervensystem 170
7.3 Transmitter im vegetativen Nervensystem 171
7.4 Vegetatives Nervensystem und Immunsystem 174
7.5 Viszerale Afferenzen 174
8 Hormonsystem 176
8.1 Grundprinzipien hormoneller Reaktion 176
8.2 Basismechanismen der Signaltransduktion 176
8.2.1 Bedeutung der chemischen Struktur für die Interaktion mit der Zielzelle 177
8.2.2 Hormonelle Übertragungswege 178
8.3 Strukturell unterscheidbare Hormonklassen 179
8.3.1 Klassifizierung nach chemischer Struktur 179
8.3.2 Klassifizierung nach Bildungsort 180
8.4 Regulation der hormonellen Aktivität 181
8.4.1 Beeinflussung der Hormonproduktion 181
8.4.2 Transport, Bindung und Abbau von Hormonen 181
8.5 Wichtige hormonproduzierende Organe 182
8.5.1 Hypothalamus-Hypophysen-System:
Steuerung zahlreicher endokriner Prozesse 182
8.5.2 Bauchspeicheldrüse: Regulation des Stoffwechsels 188
8.5.3 Schilddrüse 188
8.5.4 Nebenniere 189
8.5.5 Keimdrüsen 190
8.5.6 Weitere Orte der Hormonbildung 191
9 Bewegung 193
9.1 Muskel 193
9.1.1 Quergestreifte Muskulatur 193
9.1.2 Glatte Muskulatur 195
9.2 Motorische Einheit 197
9.3 Afferenzen aus dem Bereich der Muskulatur 199
9.4 Motorische Steuerung auf Rückenmarksebene 200
9.4.1 Rückenmarksreflexe 200
9.4.2 Hemmungsmechanismen auf spinaler Ebene 202
9.5 Motorische Steuerung auf der Ebene des Gehirns 204
9.5.1 Pyramidenbahn 204
9.5.2 Motoriksteuerung außerhalb des Pyramidenbahnsystems 206
9.5.3 Motorische Kortexareale 210
10 Allgemeine Sinnesphysiologie 213
10.1 Sinnesempfindungen und Psychophysik 213
10.1.1 Empfindung und Wahrnehmung 213
10.1.2 Psychophysik 214
10.2 Objektive Sinnesphysiologie 219
10.2.1 Sinnesorgane und Sinneszellen 220
10.2.2 Rezeptive Felder 222
10.2.3 Organisationsschema von Sinneskanälen 223
11 Somatosensorik 224
11.1 Tastsinn – taktile Sensorik 224
11.1.1 Periphere Prozesse beim Tastsinn 225
11.1.2 Zentrale Weiterleitung der Somatosensibilität 229
11.2 Temperatursinn 231
11.2.1 Sensoren des Temperatursinns 231
11.2.2 Hitze- und Kälteschmerz 232
11.2.3 Dynamik der Temperaturwahrnehmung 232
11.2.4 Zentralnervöse Weiterleitung von Temperatursignalen 232
11.3 Tiefensensibilität 232
11.3.1 Sensorik des Bewegungsapparats 232
11.3.2 Tiefenschmerz 233
12 Visuelles System 235
12.1 Visueller Reiz – das Licht 235
12.2 Anatomischer Aufbau des Auges 235
12.3 Leistungen des Auges als optischer Apparat 237
12.3.1 Akkomodation 237
12.3.2 Regulation des Lichteinfalls 237
12.4 Aufbau der Netzhaut 238
12.5 Molekulare Vorgänge in den Photorezeptoren 240
12.5.1 Photochemische Prozesse beim Lichteinfall 240
12.5.2 Adaptation als Leistung der Photorezeptoren 241
12.6 Signalverarbeitung auf der Ebene des retinalen Neuronennetzwerks 243
12.6.1 Rezeptive Felder der Netzhautneuronen 244
12.6.2 Drei Grundtypen von Ganglienzellen 245
12.6.3 Retinale Basis der Sehschärfe 246
12.6.4 Netzhautprozesse beim Farbensehen 246
12.7 Sehbahn 249
12.7.1 Nucleus suprachiasmaticus des
Hypothalamus und prätektale Mittelhirnregion 250
12.7.2 Colliculi superiores 250
12.7.3 Funktion und Aufgaben des Corpus geniculatum laterale 250
12.8 Verarbeitung visueller Information im Kortex 251
12.8.1 Primärer visueller Kortex 251
12.8.2 Komplexe Aufgaben der visuellen Kortexareale im Anschluss an V1 254
12.9 Räumliches Sehen: Stereoskopie und Tiefenwahrnehmung 255
12.10 Sehstörungen als Folge zerebraler Schädigungen 258
13 Gehör 260
13.1 Schall 260
13.2 Aufbau des Ohrs 261
13.2.1 Äußeres Ohr 261
13.2.2 Mittelohr 261
13.2.3 Innenohr 263
13.3 Neurobiologie akustischer Reizverarbeitung 265
13.3.1 Schalltransduktionsprozess 265
13.3.2 Codierung der Schallfrequenz 266
13.3.3 Verarbeitung akustischer Information im Gehirn 267
14 Gleichgewichts-, Bewegungs- und Lagesinn 272
14.1 Aufbau und Funktion des Vestibularorgans 272
14.1.1 Registrierung von geradlinigen Beschleunigungen über die Makulaorgane 272
14.1.2 Registrierung von Drehbewegungen durch die Bogengänge 274
14.2 Zentrale Weiterverarbeitung der vestibulären Information 275
15 Riechen, Schmecken und der allgemeine chemische Sinn 277
15.1 Geruch 277
15.1.1 Olfaktorische Sensoren 278
15.1.2 Zentrale Riechbahn 279
15.1.3 Pheromone und das vomeronasale Organ 281
15.2 Geschmack – das gustatorische System 282
15.2.1 Grundqualitäten des Geschmacks 282
15.2.2 Geschmackssensoren 284
15.2.3 Geschmacksbahn 286
15.2.4 Störungen des Geschmackssinns 287
15.3 Allgemeiner chemischer Sinn 288
16 Schmerz 289
16.1 Nozizeptives System 290
16.1.1 Registrierung und Weiterleitung schmerzauslösender Reize 290
16.1.2 Zentralnervöse Schmerzverarbeitung 293
16.1.3 Neuronale Mechanismen der Schmerzhemmung 295
16.2 Experimentelle Schmerzforschung 299
16.2.1 Schmerzinduktion 299
16.2.2 Methoden der Schmerzmessung (Algesimetrie) 300
16.3 Besondere Schmerzformen 302
16.3.1 Chronischer Schmerz 303
16.3.2 Projizierter Schmerz 304
16.3.3 Übertragener Schmerz 304
16.3.4 Phantomschmerz 305
16.4 Schmerztherapien 306
16.4.1 Medikamentöse Therapie 306
16.4.2 Nervenblockade und Lokalanästhesie 308
16.4.3 Gegenstimulationsverfahren 308
16.4.4 Biofeedback 310
16.4.5 Neurochirurgische Therapie 312
17 Stress 315
17.1 Stressreaktion 315
17.1.1 Beobachtungen zu Stressfolgen im Tierreich 316
17.1.2 Physiologie der Stressreaktion 317
17.2 Stress und Immunsystem 320
17.2.1 Immunabwehr 320
17.2.2 Allergie 322
17.3 Stressbezogene körperliche Erkrankungen 323
17.3.1 Herz-Kreislauf-Krankheiten 323
17.3.2 Stress und Geschwüre im Verdauungstrakt 324
17.3.3 Allergien 325
17.4 Stress und psychische Störungen 326
18 Sexualität und geschlechtsspezifisches Verhalten 327
18.1 Neurobiologie des Sexualverhaltens – zerebrale Strukturen und Geschlechtshormone 328
18.1.1 Zerebrale Steuerungszentren für das Sexualverhalten 328
18.1.2 Sexualhormone 329
18.1.3 Gonadotropine, Prolaktin und Oxytocin 329
18.1.4 Steroidale Sexualhormone 330
18.2 Sexuelles Verhalten 333
18.2.1 Einflussfaktoren auf das Sexualverhalten 333
18.2.2 Kohabitation und Ablauf der sexuellen Reaktion 335
18.3 Der weibliche Monatszyklus 338
18.3.1 Die periodischen Veränderungen während des Monatszyklus 338
18.3.2 Prämenstruelles Syndrom 340
18.4 Hormonelle Empfängnisverhütung 340
18.5 Empfängnis, Schwangerschaft, Geburt 342
18.5.1 Befruchtung 342
18.5.2 Entwicklung des Ungeborenen 343
18.5.3 Schwangerschaftsbedingte Umstellungsprozesse im Körper der Frau 343
18.5.4 Entwicklung des Fetus 344
18.5.5 Geburt 344
18.6 Geschlechtsspezifische Entwicklung über die Lebensspanne 346
18.6.1 Bedeutung des Testosterons bei der Embryonalentwicklung 346
18.6.2 Sonderformen der Geschlechtsentwicklung 347
18.6.3 Pubertät 347
18.6.4 Klimakterium 349
18.7 Weibliches Gehirn, männliches Gehirn? 349
18.7.1 Morphologische und hormonelle Unterschiede 349
18.7.2 Unterschiede in psychischen Funktionen 351
18.7.3 Einfluss der Sexualhormone auf psychische Prozesse 351
18.8 Homosexualität 352
18.9 Sexuelle Funktionsstörungen 353
18.9.1 Verminderte sexuelle Appetenz 354
18.9.2 Erektionsstörungen 354
18.9.3 Ejaculatio praecox 355
18.9.4 Orgasmusstörungen bei Frauen 355
18.9.5 Störungen mit sexuell bedingten Schmerzen 356
19 Rhythmen des Verhaltens 357
19.1 Neurobiologische Basis von biologischen Rhythmen 357
19.1.1 Innere Uhren bei tierischen Organismen 358
19.1.2 Zellbiologische Basismechanismen für die Erzeugung von Oszillationen 359
19.2 Zirkadiane Periodik als dominierender Rhythmus beim Menschen 360
19.2.1 Experimente zur zirkadianen inneren Uhr 361
19.2.2 Nucleus suprachiasmaticus als zentraler zirkadianer Taktgeber 362
19.2.3 Einflüsse externer Zeitgeber auf die zirkadiane Uhr 364
19.3 Basic Rest Activity Cycle als stabiler ultradianer Rhythmus 366
20 Schlaf und Traum 368
20.1 Funktion des Schlafs:
Erholungsmechanismus oder evolutionäre Anpassung? 368
20.1.1 Schlaf als Reparatur- und Erholungsphase? 368
20.1.2 Schlaf als Ergebnis eines evolutionären Anpassungsprozesses? 369
20.1.3 Schlafverhalten als individuelles Merkmal 369
20.2 Methodik der Schlafbeobachtung 370
20.2.1 Historisches 370
20.2.2 Untersuchung im Schlaflabor 370
20.3 Schlafstadien 372
20.3.1 REM-Stadium 373
20.3.2 Schlafperiodik 374
20.4 Neurobiologie des Schlafs 375
20.4.1 »Schlafstoff«-Hypothese 375
20.4.2 Zweiprozessmodell des Schlafs 376
20.4.3 Aktivierungsmodulierende Strukturen der Schlaf-Wach-Regulation 377
20.4.4 Melatonin 378
20.4.5 Regulation von REM- und Slow-Wave-Schlaf 379
20.5 REM-Schlaf als besonderer psychophysischer Zustand 381
20.5.1 Biologische Bedeutung des REM-Schlafs 381
20.5.2 Weshalb gerade im REM-Schlaf Träume? 382
20.5.3 Fördert Schlaf Lernen und Gedächtnis? 383
20.6 Schlafdeprivation und ihre Folgen 384
20.7 Schlafstörungen 386
20.7.1 Schlafmangel und Schlafunterbrechung – Insomnien 386
20.7.2 Substanzinduzierte Insomnien 389
20.7.3 Insomnie und Depression 390
20.8 Parasomnien 390
20.9 Hypersomnien 391
20.9.1 Idiopathische Hypersomnie 391
20.9.2 Narkolepsie 391
20.9.3 Schlafapnoe-Syndrom 391
21 Psychische Störungen – Transmitterprozesse und
Psychopharmakotherapie 394
21.1 Transmitterprozesse und psychische Erkrankungen 394
21.1.1 Neurochemischer Ansatz in der Biologischen Psychiatrie 394
21.1.2 Serotonin und psychische Störungen 395
21.1.4 Noradrenalin und sein Bezug zur Depression 400
21.1.5 Angststörungen 401
21.1.6 Schizophrenie 403
21.1.7 Posttraumatische Belastungsstörung 406
21.1.8 Demenz 406
21.2 Psychopharmakotherapie 408
21.2.1 Historie und Grundprinzipien der Psychopharmakotherapie 408
21.2.2 Antidepressiva 411
21.2.3 Phasenprophylaktika: Lithium und Carbamazepin 413
21.2.4 Neuroleptika 414
21.2.5 Tranquillanzien 416
21.2.6 Hypnotika 417
21.2.7 Nootropika 418
22 Drogenabhängigkeit 420
22.1 Zentrale Begriffe 420
22.1.1 Drogen und Drogensucht 420
22.1.2 Abhängigkeit 420
22.1.3 Toleranz 421
22.2 Neurobiologie der Abhängigkeit 421
22.2.1 »Belohnungssystem« des Gehirns und subjektive Drogenwirkung 421
22.2.2 Einfluss des Drogenmissbrauchs auf die Genexpression in Gehirnzellen 424
22.3 Alkohol 425
22.3.1 Alkoholmissbrauch als gesundheitspolitische Herausforderung 426
22.3.2 Alkoholwirkungen 426
22.3.3 Alkoholabhängigkeit 429
22.4 Nikotin 432
22.4.1 Gefahren des Rauchens 432
22.4.2 Die psychoaktive Wirkung des Nikotins 434
22.4.3 Behandlung der Nikotinabhängigkeit 435
22.5 Kokain 436
22.5.1 Effekte der Kokainaufnahme 436
22.5.2 Kokain als Suchtdroge 437
22.6 Opiate 439
...
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