Die Neuropsychologie basiert auf einer breiten Palette anatomischer, physiologischer, radiologischer, pharmazeutischer und psychologischer Grundlagen. Die aus diesen Bereichen für die Neuropsychologie wesentlichen Forschungsinhalte werden in 11 Einzelkapiteln abgehandelt. Hierzu zählen Kapitel über die Geschichte und Vorgeschichte der Neuropsychologie, die funktionelle Neuroanatomie, die Verhaltensanalyse, Zugänge zur morphologischen Beschreibung des Gehirns, zu tierpsychologischen Techniken und Arbeitsweisen, psychophysischen, elektrophysiologischen und pharmakologischen Untersuchungsmethoden und Strategien, zu Tiermodellen in der Hirnforschung, zu bildgebenden Verfahren und zu Netzwerktheorien. Damit bietet das Werk einen Gesamtüberblick über die Grundlagen neuropsychologischer Forschung.
/ AUS DEM INHALT: / / / 1. Kapitel: Zur Geschichte und Vorgeschichte der
Neuropsychologie
Von Michael Hagner
1 Einleitung 1
1.1 Literatur 2
2 Prähistorische Zeugnisse und altägyptische Medizin 3
3 Antike 5
3.1 Hippokratische Medizin 5
3.2 Die philosophische und physiologische Tradition 6
3.3 Die Entwicklung des medizinischen und physiologischen Wissens 8
4 Die mittelalterliche Ventrikellehre der geistigen Vermögen 12
5 Das Wissen vom Gehirn in der frühen Neuzeit 17
5.1 Die Anatomie in der Renaissance 17
5.2 Das Wissen der medizinischen Praktiker und erste experimentelle
Untersuchungen 22
6 Descartes und die Folgen 24
6.1 Der psychophysische Dualismus bei Descartes 24
6.2 Philosophische und anatomische Kritik an Descartes 25
7 Das Seelenorgan in der Aufklärung 28
7.1 Lokalisierung und medizinische Praxis im späten
17. und 18. Jahrhundert 28
7.2 Experimentelle Hirnforschung im 18. Jahrhundert 31
7.3 Konsequenzen der physiologischen Innovationen für die Ätiologie
der Hirnläsionen 34
7.4 Die Naturgeschichte der Seele 35
7.5 Das Ende vom Seelenorgan 37
7.6 Kants methodologischer Dualismus 38
8 Die Lokalisierung der geistigen Qualitäten 38
8.1 Gall und die Folgen 38
8.2 Anatomische Forschung und empirischer Skeptizismus 40
8.3 Anatomie, Physiologie und die romantische Naturphilosophie 42
8.4 Anti-Lokalisationismus in Frankreich 48
8.5 Aphasie und Lokalisation 50
X Inhaltsverzeichnis
9 Die klinische und experimentelle Durchsetzung der corticalen Lokalisation . . . . 52
9.1 Broca und die Folgen 52
9.2 Die Evolutionsneurologie John Hughlings Jacksons 53
9.3 Die Entwicklung der Lokalisationslehre in Deutschland 56
9.4 Die Erregbarkeit der Hirnrinde 58
9.5 Lokalisationslehre zwischen Anatomie und Psychologie 63
10 Lokalisation und Anti-Lokalisation 68
10.1 Die physiologische Psychologie 68
10.2 Die Anfänge der Cytoarchitektonik 71
10.3 Holistische Tendenzen ab 1900 73
10.4 Lokalisierung der Emotionen 78
10.5 Lokalisation im Rahmen der Neurochirurgie 79
11 Der Schritt zur "Neuropsychologie" 81
Literatur 83
2. Kapitel: Funktionelle Anatomie des Nervensystems:
Anmerkungen zur strukturellen Grundlage der
Neuropsychologie
Von Bruno Preilowski
1 Einleitung 103
1.1 Probleme interdisziplinärer Grenzüberschreitungen 104
1.2 Wissenschaftstheoretische und philosophische Aspekte 106
1.3 Die Gehirnmaschine 108
2 Struktur und Funktion 110
2.1 Gibt es das anatomische Substrat einer elementaren Einheit
des Verhaltens? 110
2.2 Die Bauteile des Nervensystems und Gehirns 111
2.2.1 Neurone 111
2.2.2 Gliazellen 118
2.2.3 Interstitium 119
2.3 Gruppierungen von Nervenzellen und ihren Fortsätzen 120
2.3.1 Kern- und Schichtstrukturen 121
2.3.2 Verbindungen zwischen Kern- und Schichtstrukturen 122
2.4 Erste Schlußfolgerungen bezüglich funktioneller Prinzipien 124
2.5 Struktur und Funktion des Cortex Cerebri 125
2.5.1 Makromorphologie: Lobi, Gyri und Sulci 126
2.5.2 Mikromorphologie: Cyctoarchitektonische Unterteilungen 127
2.5.3 Nervenfaserverbindungen des Marklagers 133
2.5.4 Intracortiale Organisation 140
2.5.5 Funktionelle Organisation des Cortex cerebri 142
2.5.6 Neuere Vorstellungen zur funktioneilen Neuroanatomie des Cortex 144
2.6 Plastische Veränderungen im Nervensystem 158
2.6.1 Plastizität im erwachsenen Nervensystem 159
Inhaltsverzeichnis X I
2.6.2 Gibt es Unterschiede in der Plastizität zwischen dem sich
entwickelnden und dem erwachsenen Nervensystem? 161
2.6.3 Grundlagen der Plastizität 166
3 Abschließende Bemerkungen 169
4 Zusammenfassung 172
Literatur 172
3. Kapitel: Analyse des Verhaltens
Von Hans Welzl
1 Einleitung 181
2 Verhalten als Untersuchungsgegenstand in der Psychologie 182
2.1 Verhalten und Biologische Psychologie 184
2.2 Verhalten und Neuropsychologie 185
2.3 Untersuchungsgegenstand von Verhaltensuntersuchungen 186
2.3.1 Versuchsobjekt 186
2.3.2 Verhaltensweise 187
3 Methoden zur Analyse des Verhaltens 188
3.1 Reflexe und motorische Koordination 189
3.1.1 Reflexe 189
3.1.2 Motorische Koordination 191
3.2 Motorische Aktivität 192
3.2.1 Spontane lokomotorische Aktivität 193
3.2.2 Explorationsverhalten 197
3.2.3 Pathologisches motorisches Verhalten 200
3.3 Wahrnehmung 205
3.3.1 Reflexhafte Reaktionen auf sensorische Stimuli 205
3.3.2 Erlernte Reaktionen auf sensorische Stimuli 206
3.3.3 Pathologie der Wahrnehmung: Neglektsyndrom 207
3.4 Emotionales Verhalten: Ängstlichkeit 207
3.5 Motivationales Verhalten: Nahrungsaufnahme 209
3.6 Sozialverhalten: Aggressives Verhalten 213
3.7 Belohnung ("reward") 215
3.8 Aufmerksamkeit 217
3.9 Lernen und Gedächtnis 218
3.9.1 Habituation und Sensitivierung 219
3.9.2 Klassische Konditionierung 220
3.9.3 Operante Konditionierung 223
3.9.4 Aktives und passives Vermeidungslernen 225
3.9.5 Diskriminationslemen 226
4 Diskussion 230
Literatur 233
X I I Inhaltsverzeichnis
4. Kapitel: Zugänge zur morphologischen Beschreibung des
Gehirns
Von Wolf gang Guldin
1 Grundlegende Techniken der Neuroanatomie 253
1.1 Die Aufarbeitung von Hirngewebe 253
1.1.1 Die Perfusion 253
1.1.2 Fixierung des Gewebes 254
1.1.3 Herstellung von Hirnschnitten 255
1.2 Klassische Methoden zur Färbung von Hirnschnitten 258
1.2.1 Die Golgi-Technik 258
1.2.2 Die HE-Färbung 259
1.2.3 Die Nisslfärbung 259
1.2.4 Die Faserfärbung 260
2 Klassische Methoden der Hirnkartierung 262
2.1 Die Methode der zytoarchitektonischen Beschreibung der Hirnrinde . . . . 262
2.2 Die Methode der myeloarchitektonischen Beschreibung der Hirnrinde . . 265
2.3 Die Bedeutung der cortikalen Felderung für die Erforschung
der Hirnrinde 267
3 Das Mikroskop in der Neurowissenschaft 267
3.1 Das Lichtmikroskop 267
3.1.1 Das Hellfeld-Durchlicht-Mikroskop 268
3.1.2 Das Auflichtmikroskop 268
3.1.3 Das Dunkelfeldmikroskop 268
3.1.4 Phasenkontrast und Interferenzkontrast 268
3.1.5 Die Polarisationsmikroskopie 269
3.1.6 Das Fluoreszenzmikroskop 269
3.1.7 Das konfokale Mikroskop 272
3.2 Die Elektronenmikroskopie als Werkzeug in der Neuroanatomie 273
3.2.1 DasTransmisssionselektronenmikroskop 274
3.2.2 Das Rasterelektronenmikroskop 275
3.2.3 Präparation des histologischen Materials für die
Elektronenmikroskopie 276
3.2.4 Präparation des Gewebes für das Rasterelektronenmikroskop 276
4 Den "Schaltplan der Seele" sichtbar machen:
Methoden zur Aufklärung der Verschaltung des Gehirns 277
4.1 Die Läsionsmethode 278
4.1.1 Die retrograde Degeneration 278
4.1.2 Die Marchi Silberfärbung zum Nachweis der anterograden
Degeneration 278
4.2 Das Sichtbarmachen der Verschaltung des Gehirns mit Hilfe
neuronaler Spurstoffe 279
4.2.1 Das prinzipielle Vorgehen bei der Spurstoffmethode 280
4.2.2 Der enzymatische Nachweis von Spurstoffen 282
4.2.3 Der autoradiographische Nachweis von Spurstoffen 283
4.2.4 Der immunologische Nachweis von Spurstoffen 284
4.2.5 Andere Spurstoffe 284
Inhaltsverzeichnis X I I I
4.2.6 Transneuronale Spurstoffe 287
4.2.7 Retroviren als Spurstoffe 288
4.2.8 Diffusionsspurstoffe 289
5 Der Stoff aus dem die Seele ist oder wie lassen sich die an der Hirnfunktion
beteiligten chemischen Vorgänge sichtbar machen? 289
5.1 Die Histofluoreszenzmethode bei biogenen Monoaminen:
Formalininduzierte Fluoreszenz 290
5.2 Die immunochemischen Methoden 292
5.2.1 Die Antikörper 293
5.2.2 Die Herstellung von Antikörpern 294
5.2.3 Monoklonale Antikörper 295
5.2.4 Über den Einsatz von Antikörpern in der Neuroanatomie 296
5.2.5 Markierstoffe 299
5.2.6 Die Spezifität von Antikörpern 300
5.3 Rezeptorbindungsstudien 301
6 Sichtbarmachen von Hirnfunktionen 303
6.1 Die 2-Deoxyglukose-Methode 303
6.2 Die Cytochromoxydasefärbung 304
6.3 In-situ-Hybridisierung 305
7 Neue Trends in der neuroanatomischen Forschung 306
Literatur 308
5. Kapitel: Eingriffe in Aufbau und Arbeitsweise des Gehirns
Von Wolf gang Guldin
1 Historisches 321
1.1 Die Lokalisationslehre 322
2 Die Läsionsmethode 323
2.1 Läsionen im ZNS 323
2.2 Nicht-selektive irreversible Läsionen 325
2.2.1 Mechanische Läsionen 325
2.2.2 Elektrolytische Läsionen 326
2.2.3 Thermoläsionen 326
2.2.4 Andere Methoden 327
2.3 Nicht-selektive reversible Läsionen 328
2.3.1 Spreading Depression 328
2.3.2 Kühlung 329
2.3.3 Lokalanästhesie 330
2.4 Selektive nicht reversible Läsionen 330
2.4.1 Exzitotoxische Aminosäuren 330
2.4.2 Neurotoxische Monoamine 334
2.4.3 Spezifische Neurotoxine 336
2.4.4 Andere Mittel zur Erzeugung selektiver reversibler Läsionen 338
2.5 Anwendungen der Läsionsmethode im Tierexperiment 338
2.5.1 Generelles Vorgehen beim Läsionsversuch 339
2.5.2 Über die Stereotaxie 342
X I V Inhaltsverzeichnis
2.6 Spezielle Läsionen von Faserverbindungen 343
2.6.1 Die Lobotomie 343
2.6.2 Split Brain 343
2.6.3 Encephale isole und Cerveau isole 344
2.7 Tiermodelle 345
2.7.1 Die Parkinsonsche Erkrankung 345
2.7.2 Die Chorea Huntington 347
2.7.3 Andere Tiermodelle 347
3 Konstruktive Eingriffe in das ZNS 348
3.1 Transplantation von Hirngewebe 348
3.1.1 Anwendung der Hirn transplan tation in Tiermodellen
und Klinik 349
3.1.2 Ethische Fragen der Hirntransplantation 352
3.2 Gentechnische Veränderungen als Mittel der Hirnforschung 352
3.2.1 Transgene Tiere 353
3.2.2 Verpflanzung genchirurgisch manipulierten Gewebes
zur Restaurierung von Hirnfunktionen 354
Literatur 354
6. Kapitel: Einzelzellableitung
Von Wolfgang Guldin
1 Die elektrischen Eigenschaften der Nervenzelle 364
1.1 Das Ruhepotential der Zelle 364
1.2 Das Aktionspotential der Nervenzelle 367
1.3 Die Weiterleitung der Aktionspotentiale im Zentralen Nervensystem . . . . 369
1.4 Informationsübertragung im Zentralen Nervensystem 369
2 Die Ableitung der elektrischen Aktivität von Nervenzellen 370
2.1 Die Mikroelektrode 371
2.1.1 Glaspipetten-Elektroden 371
2.1.2 Metallmikroelektroden 372
2.1.3 Herstellung von Metallelektroden 372
2.1.4 Andere Elektrodentypen 374
2.1.5 Mehrkanalelektroden 375
2.1.6 Büschelelektroden 375
2.2 Elektrische Eigenschaften der Mikroelektrode 375
2.3 Die Registrierung des extrazellulären Aktionspotentials 377
2.3.1 Akustische Überwachung der Ableitung 379
2.3.2 Störende Einflüsse bei der Einzelzellregistrierung 379
3 Aufarbeitung und Auswertung von Einzelzelldaten 382
3.1 Auswertung der Daten 384
3.1.1 Formen der Darstellung von Daten 384
Inhaltsverzeichnis X V
4 Besondere Formen der Einzelzellregistrierung 386
4.1 Intrazelluläre Einzelzellableilung 386
4.2 Ionenselektive Elektroden 386
4.3 Fleckenklemme 387
4.4 Die optische Darstellung der Zellaktivität 388
5 Einzelzellableitung am wachen Tier 388
5.1 Probleme der Ableitung am wachen Tier 389
5.2 Arbeiten mit trainierten Tieren 390
5.3 Einzelzellregistrierung am wachen Menschen 391
5.4 Präparation für die chronische Ableitung 392
5.4.1 Pflege der Implantate 395
5.4.2 Sterotaxie 396
6 Über die Lokalisation der Ableitorte 396
6.1 Histologische Bestimmung des Abtleitortes 397
6.1.1 Bestimmung des Ableitortes mit Hilfe von Markierstoffen 397
6.1.2 Andere Methoden zur Markierung des Ableitortes 398
7 Der Nutzen der Einzelzellableitung für die Psychologie 399
7.1 Die Unterscheidung verschiedener Aktivitätsmuster von Neuronen
in verschiedenen Untereinheiten des ZNS 399
7.2 Die ursächliche Zuordnung der Zellaktivitäten zu sensorischen Reizen
oder motorischen Aktionen 400
7.3 Beschreibung der Zellaktivität im Zusammenhang mit
Erkennungsprozessen 402
7.4 Beschreibung der Zellaktivität im Zusammenhang mit der Planung
komplexer Bewegungsabläufe 403
7.5 Aufzeichnung von Zellaktivitäten die mit kognitiven Prozessen
einhergehen 403
7.6 Beispiele relevanter Einzelzellarbeiten 403
7.6.1 Zellaktivität während der Mustererkennung (zu 7.3) 403
7.6.2 Einzelzellaktivität während Greifbewegungen (zu 7.4) 407
7.6.3 Einzelzellaktivität im Zusammenhang mit der Lösung
einer Aufgabe (zu 7.5) 410
7.7 Einzelzellableitung und Verhalten 414
Literatur 415
7. Kapitel: Psychophysische und elektrophysiologische
Untersuchungsmethoden
Von Wolf gang Skrandies
1 Einleitung 423
2 Subjektive sinnesphysiologische Methoden: Psychophysik 426
3 Elektrophysiologische Methoden: Physiologische und technische Grundlagen . 429
3.1 Physiologische Voraussetzungen für die Ableitung elektrischer Aktivität . 429
3.2 Technische Voraussetzungen für die Ableitung elektrischer Aktivität . . . . 431
X V I Inhaltsverzeichnis
4 Zentralnervöse Aktivität 432
4.1 Spontane Hirnaktivität: Elektroenzephalogramm (EEG) 432
4.1.1 Allgemeine Grundlagen des EEG 432
4.1.2 EEG-Reaktivität und Orientierungsreaktion 437
4.2 Reaktionen auf Sinnesreize: Evozierte Potentiale (EPs) 441
4.2.1 Methodische Voraussetzungen 441 ...