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Wie spielt das Rückenmark seine Rolle beim menschlichen Geschlechtsverkehr?

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Ich weiß, dass die meisten Menschen Sex nicht genießen können, wenn ihr Rückenmark verletzt ist.

Wie spielt das Rückenmark seine Rolle beim menschlichen Geschlechtsverkehr?


Eine der Hauptfunktionen des Rückenmarks besteht darin, als "Autobahn" für Signale zu dienen, die zwischen dem Gehirn und den sensorischen (und motorischen) Organen übertragen werden. Die sensorischen Signale, die beim Sex am Körper erzeugt werden, müssen also durch das Rückenmark nach oben wandern, um zum Gehirn zu gelangen, wo sie zu einer lustvollen Empfindung verarbeitet werden. Wenn das Rückenmark geschädigt ist, können die Signale das Gehirn nicht erreichen und es werden keine angenehmen Empfindungen erzeugt.

Hier ist ein Bild, das die allgemeinen Sinneswege zeigt. Sie können sehen, dass sie vom Sinnesorgan zum Rückenmark und dort hinauf zum Gehirn wandern.


Wie geschlechtsspezifische Unterschiede bei neurologischen Erkrankungen eine Rolle spielen

Zusammenfassung:Die Trennung von Gefäßzelldaten nach Geschlecht hilft Forschern, neue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, warum Männer und Frauen unterschiedlich von neurodegenerativen Erkrankungen betroffen sind. Die Ergebnisse weisen auf Unterschiede in der Blut-Hirn-Schranke zwischen Männern und Frauen hin.

Quelle:Amerikanisches Institut für Physik

Männer und Frauen sind unterschiedlich von Hirnerkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit und der Parkinson-Krankheit betroffen. Forscher fordern ihre Kollegen auf, sich bei der Erforschung von Behandlungen und Heilmitteln an diese Unterschiede zu erinnern.

In APL Bioengineering, von AIP Publishing, heben Wissenschaftler der University of Maryland eine wachsende Zahl von Forschungsergebnissen hervor, die darauf hindeuten, dass Geschlechtsunterschiede eine Rolle bei der Reaktion von Patienten auf Gehirnerkrankungen sowie Multiple Sklerose, Motoneuronerkrankungen und andere Erkrankungen des Gehirns spielen.

Das ist ein Fortschritt von vor wenigen Jahren, sagte Alisa Morss Clyne, Direktorin des Vascular Kinetics Laboratory der Universität.

“Ich arbeite seit 20 Jahren mit Gefäßzellen und bis vor ungefähr fünf Jahren hätte ich nein gesagt, wenn man mich gefragt hätte, ob das Geschlecht meiner Zellen überhaupt eine Rolle spielt,” Clyne. Dann arbeitete sie an einer schwierigen Studie, in der Daten “überall auftauchten.”

"Wir haben die Zellendaten nach Geschlecht getrennt, und alles ergab einen Sinn", sagte Clyne. “Es war ein Erwachen für mich, dass wir das studieren sollten.”

Im Jahr 2020 wurde bei schätzungsweise 5,8 Millionen Amerikanern die Alzheimer-Krankheit diagnostiziert, eine weitere 1 Million mit der Parkinson-Krankheit, 914.000 mit Multipler Sklerose und 63.000 mit der Motoneuron-Krankheit. Diese Krankheiten treten auf, wenn Nervenzellen im Gehirn und Nervensystem nicht mehr funktionieren und schließlich absterben.

Die Veränderungen sind mit dem Zusammenbruch der sogenannten Blut-Hirn-Schranke verbunden – einer Grenze von Zellen, die verhindert, dass die falsche Art von Molekülen im Blutkreislauf in das Gehirn eindringt und es beschädigt.

Veröffentlichte Forschungen haben Unterschiede in den Blut-Hirn-Schranken von Männern und Frauen gezeigt. Einige der Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Barriere bei Frauen stärker sein kann als bei Männern, und die Barrieren bei Männern und Frauen sind unterschiedlich aufgebaut und verhalten sich unterschiedlich.

Menschliche neurodegenerative Erkrankungen betreffen Männer und Frauen unterschiedlich, dennoch wird das Geschlecht in biotechnologisch hergestellten In-vitro-Modellen neurodegenerativer Erkrankungen selten berücksichtigt. Zu den geschlechtsbezogenen Unterschieden gehören eine breite Palette biochemischer Faktoren, Genexpression und biomechanischer Hinweise. Diese Geschlechtsunterschiede müssen in Blut-Hirn-Schranken-Modelle einbezogen werden, um das Verständnis der Geschlechtsunterschiede bei neurodegenerativen Erkrankungen zu verbessern und schließlich eine personalisierte Medizin zu verwirklichen. Bildnachweis: Callie Weber

Dies könnte bekannte Unterschiede bei den Geschlechtern berücksichtigen, wie zum Beispiel, dass die Alzheimer-Krankheit bei älteren Frauen häufiger vorkommt als bei Männern, während die Parkinson-Krankheit Männer häufiger und tendenziell stärker betrifft.

Die Autoren sagten, sie hoffen, dass ihr Artikel Forschern nicht nur auf ihrem eigenen Gebiet, sondern in allen Wissenschaften daran erinnern wird, dass die Berücksichtigung von Geschlechtsunterschieden zu besseren Ergebnissen führt.

“Ich glaube, in den letzten 10 Jahren hat es ein Erwachen gegeben, so dass man die Geschlechtsunterschiede nicht ignorieren kann,” Clyne. “Mein Ziel ist es, Menschen dazu zu inspirieren, Geschlechtsunterschiede in ihre Forschung einzubeziehen, egal welche Forschung sie betreiben.”


Anatomie des Rückenmarks

Grundsätzlich ist das Rückenmark ein langes und schmales Bündel von Nervengewebe und Stützzellen, das sich von der Basis unseres Gehirns bis zur oberen Lendengegend erstreckt. Es geht durch den Wirbelkanal oder die Wirbelsäulenhöhle der Wirbelsäule, d. h. das Rückgrat oder die Wirbelsäule. Das Rückenmark besteht aus Millionen von Nervenfasern, die die Übertragung neuronaler Signale zwischen dem Gehirn und verschiedenen Körperteilen erleichtern.

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Die Wirbelsäule besteht aus 33 übereinander gestapelten Knochen, den Wirbeln. Zwischen diesen Knochen liegen die Bandscheiben, die sie zusammenhalten und die Bewegung unserer Wirbelsäule erleichtern. Die Wirbelsäule hat kleine Zwischenräume, durch die die Spinalnerven aus der Wirbelsäulenhöhle austreten und sich im ganzen Körper ausbreiten.

Eine Schicht aus Liquor cerebrospinalis (CSF) schützt es vor Schäden durch Kontakt mit der Innenseite der Wirbelsäule. Das Nervennetzwerk, das das Rückenmark mit verschiedenen Körperteilen verbindet, wird als peripheres Nervensystem bezeichnet.


Roman Einflüsse von Sex und APOE Genotyp zur spinalen Plastizität und Wiederherstellung der Funktion nach einer Rückenmarksverletzung

Rückenmarksverletzungen können sowohl motorische als auch sensorische Funktionen im ganzen Körper aufheben. Die spontane Genesung nach einer Verletzung ist begrenzt und kann von Person zu Person erheblich variieren. Trotz einer Fülle von therapeutischen Ansätzen, die sich in präklinischen Modellen als vielversprechend erwiesen haben, mangelt es derzeit an wirksamen Behandlungsstrategien, die zur Wiederherstellung der Funktion nach Rückenmarksverletzungen (SCI) in der menschlichen Bevölkerung umgesetzt wurden. Wir stellten die Hypothese auf, dass das Geschlecht und der genetische Hintergrund verletzter Personen ihre Reaktion auf Behandlungsstrategien beeinflussen könnten, was eine Barriere für die Übersetzung von Therapien darstellt, die nicht auf das Individuum zugeschnitten sind. Ein Gen von besonderem Interesse ist APOE, das wegen seiner allelspezifischen Einflüsse auf die synaptische Plastizität, den Stoffwechsel, die Entzündung und die Neurodegeneration im Gehirn ausgiebig untersucht wurde. Trotz seiner Bedeutung als therapeutisches Ziel bei Hirnverletzungen und -erkrankungen ist wenig darüber bekannt, wie es die neuronale Plastizität und Reparaturprozesse im Rückenmark beeinflusst. Mit humanisierten Mäusen haben wir untersucht, wie die ε3- und 4-Allele von APOE die Wirksamkeit der therapeutischen intermittierenden Hypoxie (IH) bei der Induktion einer spinalvermittelten Plastizität nach zervikaler SCI (cSCI) beeinflussen. IH ist ausreichend, um die Plastizität zu verbessern und die motorische Funktion nach experimenteller Querschnittlähmung in genetisch ähnlichen Nagetierpopulationen wiederherzustellen, aber seine Wirkung beim Menschen ist variabler (Golder und Mitchell, 2005 Hayes et al., 2014). Unsere Ergebnisse zeigen, dass sowohl Sex als auch APOE Genotyp bestimmen das Ausmaß der respiratorischen motorischen Plastizität, die durch IH hervorgerufen wird, und unterstreicht die Bedeutung der Berücksichtigung dieser klinisch relevanten Variablen bei der Übersetzung therapeutischer Ansätze für die SCI-Gemeinschaft.

Schlüsselwörter: Apolipoprotein E Atmungsgenetik Plastizität Rückenmarksverletzung.

Copyright © 2021 Strattan et al.

Figuren

Ausmaß der respiratorischen Plastizität…

Die Größe der respiratorischen Plastizität wird nicht bestimmt durch APOE Genotyp allein. EIN…

ApoE3-Männchen zeigen einen Trend…

ApoE3-Männchen zeigen einen Trend zu abnehmender Zwerchfellaktivität als Reaktion auf IH.…

ApoE4-Weibchen zeigen deutlich weniger…

ApoE4-Weibchen zeigen nach IH signifikant weniger Zwerchfellaktivität als E3-Weibchen. EIN…

E4-Weibchen haben höhere Werte…

E4-Frauen haben höhere PNN-Werte. EIN , Repräsentative Bilder von WFA…

E4-Weibchen haben eine höhere Dichte…

E4-Weibchen haben eine höhere Dichte an spinalen 5-HT-Fasern. EIN , Repräsentative Bilder…


Sekundäre Neurulation

Sekundäre Neurulation beinhaltet die Herstellung von a Markschnur und seine anschließende Aushöhlung zu einem Neuralrohr (Abb. 12.8). Die Kenntnis der Mechanismen der sekundären Neurulation kann angesichts der Prävalenz von Fehlbildungen des hinteren Rückenmarks beim Menschen für die Medizin von Bedeutung sein.

Abbildung 12.8

Sekundäre Neurulation in der kaudalen Region eines 25-Somiten-Hühnerembryos. (A) Der Markstrang, der sich am kaudalsten Ende der Kükenschwanzknospe bildet. (B) Der Markstrang an einer etwas weiter anterioren Position im Schwanzknospe. (C) Das Neuralrohr kavitiert (mehr.)

Bei Fröschen und Küken wird eine sekundäre Neurulation normalerweise im Neuralrohr der Lenden- (Bauch-) und Schwanzwirbel beobachtet. In beiden Fällen kann es als Fortsetzung der Gastrulation angesehen werden. Im Frosch wachsen die Zellen der dorsalen Blastoporenlippe weiter nach ventral, anstatt sich in den Embryo einzuwickeln (Abbildung 12.9A, B). Die Wachstumsregion an der Lippenspitze wird als bezeichnet chordoneurales Scharnier (Pasteels 1937) und enthält Vorläufer sowohl für den hintersten Teil der Neuralplatte als auch für den hinteren Teil der Chorda. Das Wachstum dieser Region verwandelt die etwa kugelförmige Gastrula mit einem Durchmesser von 1,2 mm in eine lineare Kaulquappe von etwa 9 mm Länge. Die Schwanzspitze ist der direkte Nachkomme der dorsalen Blastoporenlippe, und die Zellen, die die Blastoporen auskleiden, bilden die neuronterischer Kanal. Der proximale Teil des Neurentericus-Kanals verschmilzt mit dem Anus, während der distale Teil zum Ependymkanal (d. h. das Lumen des Neuralrohrs) (Abbildung 12.9C Gont et al. 1993).

Abbildung 12.9

Zellbewegungen während der sekundären Neurulation in Xenopus. (A) Involution des Mesoderms im mittleren Gastrula-Stadium. (B) Bewegungen der dorsalen Blastoporenlippe im späten Gastrula/frühen Neurulastadium. Die Involution hat aufgehört, und sowohl das Ektoderm als auch (mehr.)

In Absprache mit dem Verlag ist dieses Buch über die Suchfunktion zugänglich, jedoch nicht durchsuchbar.


Zusammenfassung und Schlussbemerkung

Zusammenfassend stellen sowohl klinische als auch präklinische Berichte fest, dass Frauen nach einer Querschnittlähmung mehr lokomotorische Fähigkeiten wiedererlangen. Ein Großteil dieser geschlechtsabhängigen Erholung wurde der Rolle der Sexualhormone sowohl bei der Neuroprotektion als auch bei der Immunmodulation zugeschrieben. Da Entzündungen jedoch mehrere Modalitäten von SCI-induzierter Dysfunktion vermitteln, besteht ein erhöhter Bedarf, geschlechtsbasierte Untersuchungen zu den Ergebnissen von Schmerzen, Darm- oder Blasendysfunktionen auszuweiten. Geschlechtsunterschiede bei akuten Entzündungen wurden nach SHT berichtet und ähnliche Effekte werden wahrscheinlich nach SCI gefunden. Es bleibt abzuklären, ob Geschlechtsunterschiede bei akuten Entzündungen ursächlich für eine höhere Häufigkeit von SCI-induzierten Schmerzen sind, die bei Frauen berichtet werden. Die Behandlung neuropathischer Schmerzen, die nach einer Querschnittlähmung auftreten, kann jedoch geschlechtsabhängig sein. Eine Geschlechtsabhängigkeit bei der Behandlung von QSL-induzierten Schmerzen mit Pioglitazon wirft wichtige Bedenken hinsichtlich der fehlenden Einbeziehung beider Geschlechter in die präklinische QSL-Forschung auf. Dies ist besonders besorgniserregend aufgrund der Inkongruenz zwischen einer von Männern dominierten klinischen Basis und einer von Frauen dominierten präklinischen Basis. Die Einbeziehung von Männern und Frauen in die präklinische QSL-Forschung ist daher unerlässlich, um die Übertragbarkeit und Vorhersagbarkeit von Behandlungseffekten zu verbessern.

Der Beitrag von Sexualhormonen zur Verletzungsreaktion war das Hauptuntersuchungsgebiet, wenn das Geschlecht als biologische Variable betrachtet wird. Es wurde jedoch auch berichtet, dass SCI die Zirkulation von Sexualhormonen chronisch reduziert, was langfristige gesundheitliche Folgen haben kann. Wie Sexualhormone Verletzungen, Genesung und die langfristige Gesundheit nach einer Querschnittlähmung beeinflussen, wird durch Unterschiede zwischen den Wirkungen von Androgenen und Östrogenen vermittelt. Der Einfluss von Sexualhormonen auf die neurale Entwicklung in utero, und hinterlässt ein Leben lang sowohl einen organisatorischen als auch einen aktivierenden Fußabdruck im Nervensystem, der wichtig sein kann, um die Geschlechtsabhängigkeit von Verletzungen und Interventionen besser zu verstehen. Darüber hinaus kommt es mit zunehmendem Alter zu einer Abnahme der Sexualhormone, die einzigartige geschlechtsabhängige Überlegungen zu Verletzungen, Genesung und Gesundheit nach einer Querschnittlähmung haben können.

Letztendlich hängt unsere Fähigkeit, das Geschlecht als biologische Variable bei der Untersuchung von QSL zu berücksichtigen, von einer offenen und rigorosen Datenberichterstattung und -interpretation ab. Es gibt mehrere technische Missverständnisse, die bei einem Studiendesign berücksichtigt werden sollten, darunter Unterschiede in Anatomie, Verhalten, Gehäuse und Arzneimittelstoffwechsel. Ebenso bestehen praktische Bedenken hinsichtlich der geeigneten statistischen Analyse zur Einbeziehung des Geschlechts als biologische Variable, die berücksichtigt werden muss, damit geschlechtsabhängige Wirkungen nicht unangemessen zurückgewiesen oder wichtige Wechselwirkungen übersehen werden. Wir haben argumentiert, dass das Geschlecht als Faktor in SCI-Experimente einbezogen werden sollte und die Berichterstattung Ergebnisse aus multifaktoriellen Analysen einschließlich Interaktionen umfassen sollte. Als Fachgebiet müssen wir sensibel für die Möglichkeiten bleiben, dass die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen der Dysfunktion trotz minimaler Unterschiede in den beobachtbaren funktionellen Ergebnissen erheblich abweichen können. Kollektive Bemühungen, zu verstehen, wie Sex die Pathophysiologie der Querschnittlähmung beeinflusst, kristallisieren sich als neue und aufregende Grenzen in der Neurologie heraus.


Über diese Neuigkeiten aus der Forschung zu Rückenmarksverletzungen

Quelle: Universität von Kentucky
Kontakt: Pressestelle – University of Kentucky
Bild: Das Bild wird der University of Kentucky zugeschrieben

Ursprüngliche Forschung: Geschlossener Zugang.
“Neue Einflüsse von Sex und APOE Genotyp auf spinale Plastizität und Wiederherstellung der Funktion nach Rückenmarksverletzungen” von Lydia E. Strattan, Daimen R. Britsch, Chris M. Calulot, Rachel S. J. Maggard, Erin L. Abner, Lance A. Johnson und Warren J. Alilain. eNeuro

Neue Einflüsse von Sex und APOE Genotyp auf spinale Plastizität und Wiederherstellung der Funktion nach einer Rückenmarksverletzung


Wie spielt das Rückenmark seine Rolle beim menschlichen Geschlechtsverkehr? - Biologie

8. Das Nervensystem

Im vorigen Kapitel haben wir uns mit dem Aufbau und der Funktion von Neuronen beschäftigt, den Zellen des Nervensystems, die miteinander und mit Muskeln oder Drüsen kommunizieren. In diesem Kapitel untersuchen wir die Organisation des Nervensystems und die Strukturen, die für seine vielen Funktionen verantwortlich sind. Wir diskutieren auch einige Erkrankungen des Gehirns und des Rückenmarks und deren Auswirkungen auf den menschlichen Körper und Geist.

Organisation des Nervensystems

Wenn Sie das Nervensystem vom Rest des Körpers getrennt betrachten würden, würden Sie dort, wo der Kopf sein sollte, eine dichte Masse neuralen Gewebes sehen, von der sich eine Schnur aus neuralem Gewebe nach unten erstreckt, wo die Mitte des Rückens sein sollte. Diese Strukturen sind das Gehirn bzw. das Rückenmark und bilden das zentrale Nervensystem (ZNS), das alle willkürlichen und unwillkürlichen Nervenfunktionen integriert und koordiniert (Abbildung 8.1). Mit dem Gehirn und dem Rückenmark sind viele Kommunikations- "Kabel" verbunden – die Nerven, die Nachrichten zum und vom ZNS übertragen. Die Nerven verzweigen sich stark und bilden ein riesiges Netzwerk. Einige ihrer Zellkörper sind in kleinen Gruppen zusammengefasst, die als Ganglien (Singular, Ganglion) bezeichnet werden. Die Nerven und Ganglien liegen außerhalb des ZNS und bilden das periphere Nervensystem (PNS). Das PNS hält das ZNS in ständigem Kontakt mit fast allen Körperteilen.

ABBILDUNG 8.1. Ein Überblick über das Nervensystem. Die verschiedenen Teile des Systems haben spezielle Funktionen, arbeiten aber als integriertes Ganzes zusammen.

Das periphere Nervensystem lässt sich nach seiner Funktion weiter in das somatische Nervensystem und das vegetative Nervensystem unterteilen. Das somatische Nervensystem besteht aus Nerven, die Informationen zum und vom ZNS transportieren, was zu Empfindungen und willkürlichen Bewegungen führt. Das autonome Nervensystem hingegen steuert die unwillkürlichen, unbewussten Aktivitäten, die den Körper richtig funktionieren lassen. Das autonome Nervensystem besteht aus zwei Teilen, die im Allgemeinen entgegengesetzte Wirkungen auf die von ihnen kontrollierten Muskeln oder Drüsen haben. Eines, das sympathische Nervensystem, ist in Stress- oder Notfallsituationen verantwortlich. Das andere, das parasympathische Nervensystem, passt die Körperfunktionen so an, dass in stressfreien Zeiten Energie gespart wird.

· Das Nervensystem integriert sensorische und motorische Informationen mit Erinnerungen, was es uns ermöglicht, hochqualifizierte Aktivitäten auszuführen.

Obwohl wir das Nervensystem als verschiedene Teile und Unterteilungen beschrieben haben, denken Sie daran, dass alle Teile als koordiniertes Ganzes funktionieren. Stellen Sie sich für einen Moment vor, Sie meditieren im Park, Ihre Augen sind geschlossen und Sie ruhen sich aus. Während Sie sich entspannen, sorgt der Parasympathikus dafür, dass Ihre lebenserhaltenden körperlichen Aktivitäten fortgesetzt werden. Plötzlich greift jemand Ihre Hand. Sensorische Rezeptoren in der Haut (die Teil des somatischen Nervensystems sind) reagieren auf den Druck und die Wärme der Hand, indem sie Nachrichten über sensorische Nerven an das Rückenmark senden. Neuronen im Rückenmark leiten die Nachrichten an das Gehirn weiter. Das Gehirn integriert eingehende sensorische Informationen und "entscheidet" über eine angemessene Reaktion. Zum Beispiel kann das Gehirn Nachrichten generieren, die dazu führen, dass sich Ihre Augen öffnen. Wenn der Anblick der Person, die Ihre Hand hält, starke Emotionen hervorruft, kann das sympathische Nervensystem Ihren Herzschlag und vielleicht sogar Ihre Atmung beschleunigen.

Das zentrale Nervensystem

Das zentrale Nervensystem umfasst das Gehirn und das Rückenmark, die aus vielen dicht gepackten Neuronen bestehen. Neuronen sind sehr zerbrechlich und die meisten können sich nicht teilen und neue Zellen produzieren. Daher kann ein Neuron, das beschädigt ist oder stirbt, mit wenigen Ausnahmen nicht ersetzt werden.

Schutz des zentralen Nervensystems

Das Gehirn und das Rückenmark werden durch knöcherne Hüllen (Schädel und Wirbelsäule), Membranen (Meningen) und ein Flüssigkeitspolster (Liquor cerebrospinalis) geschützt.

Die Hirnhäute . Die Hirnhäute sind drei schützende Bindegewebshüllen des Gehirns und des Rückenmarks (Abbildung 8.2). Die äußerste Schicht, die Dura mater, ist zäh und ledrig. Unter der Dura mater befindet sich die Arachnoidea (lateinisch, was "wie ein Spinnennetz" bedeutet). Die Arachnoidea ist durch dünne, fadenförmige Fortsätze, die einem Spinnennetz ähneln (daher der Name der Schicht), an der nächstniedrigeren Hirnhaut verankert. Die innerste Schicht, die Pia mater, ist um das Gehirn herum geformt. Die Pia mater sitzt wie ein Trikotanzug und taucht in jede Vertiefung der Gehirnoberfläche ein.

ABBILDUNG 8.2. Das zentrale Nervensystem wird durch die Hirnhäute, die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit und die Knochen des Schädels und der Wirbelsäule geschützt.

Meningitis ist eine Entzündung der Hirnhäute. Alle Fälle von Meningitis müssen ernst genommen werden, da sich die Infektion auf das darunter liegende Nervengewebe ausbreiten und eine Enzephalitis (Gehirnentzündung) verursachen kann, die tödlich sein kann. Viele Arten von Bakterien und bestimmte Viren können eine Meningitis verursachen. Sind Bakterien die Ursache, wird die Person mit Antibiotika behandelt. Wenn ein Virus die Ursache ist, umfasst die Behandlung Medikamente zur Linderung von Schmerzen und Fieber, während das körpereigene Immunsystem das Virus bekämpft.

Studienanfänger, die in Wohnheimen untergebracht sind, haben aufgrund ihrer engen Wohnräume ein erhöhtes Risiko, an bakterieller Meningitis zu erkranken. Ein Grund dafür ist die Art und Weise, mit der die Bakterien verbreitet werden. Menschen können die Bakterien ohne Krankheitssymptome im Rachen tragen und die Infektion durch Husten, Niesen oder intimes Küssen verbreiten. Oberschichtmenschen sind weniger anfällig, vielleicht weil sie eine Immunabwehr gegen die Bakterien aufgebaut haben. Gegen die meisten, aber nicht alle Formen der Meningitis stehen Impfstoffe zur Verfügung. Einige Colleges verlangen jetzt, dass ankommende Studienanfänger gegen einige der häufigsten Formen von Meningitis geimpft werden.

Zerebrospinalflüssigkeit . Die Liquor cerebrospinalis füllt den Raum zwischen den Schichten der Hirnhäute sowie die inneren Hohlräume des Gehirns, die als Ventrikel bezeichnet werden, und den Hohlraum im Rückenmark, der als zentraler Kanal bezeichnet wird. Diese Flüssigkeit wird in den Ventrikeln gebildet und zirkuliert von ihnen durch den Zentralkanal. Schließlich wird Liquor cerebrospinalis ins Blut resorbiert.

Zerebrospinalflüssigkeit hat mehrere wichtige Funktionen:

• Stoßdämpfung. So wie ein Airbag den Fahrer eines Autos schützt, indem er einen Aufprall auf das Lenkrad verhindert, schützt die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit das Gehirn, indem sie ihren Aufprall auf den Schädel bei Schlägen oder anderen Kopftraumata abfedert.

• Unterstützung. Da das Gehirn im Liquor schwimmt, wird es nicht durch sein Eigengewicht zerquetscht.

• Ernährung und Abfallbeseitigung. Die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit liefert Nährstoffe und chemische Botenstoffe und entfernt Abfallprodukte.

Das Gehirn wird tatsächlich durch den Schädel, die Hirnhäute und die Liquor cerebrospinalis geschützt. Dennoch treten in den Vereinigten Staaten jährlich 7 Millionen Hirnverletzungen auf. Wir besprechen Hirnverletzungen weiter im Health Issue Essay Brain Injury: A Silent Epidemic.

Die Blut-Hirn-Schranke . Das ZNS wird auch durch die Blut-Hirn-Schranke geschützt, ein Mechanismus, der die Substanzen auswählt, die aus dem Blut in die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit gelangen dürfen. Diese Barriere wird durch die engen Verbindungen zwischen den Zellen der Kapillarwände gebildet, die das Gehirn und das Rückenmark mit Blut versorgen. Da die Zellen viel enger zusammengehalten werden als Zellen in Kapillaren im Rest des Körpers, werden Substanzen im Blut gezwungen, durch die Zellen der Kapillaren statt zwischen die Zellen zu gelangen. So filtern die Membranen der Kapillarzellen und passen die Zusammensetzung des Filtrats an, indem sie die Substanzen auswählen, die das Blut verlassen können. Die Plasmamembranen der Kapillarwände sind größtenteils lipid. Fettlösliche Substanzen, einschließlich Sauerstoff und Kohlendioxid, können also leicht passieren. Bestimmte Medikamente, darunter Koffein und Alkohol, sind fettlöslich, was erklärt, warum sie eine schnelle Wirkung auf das Gehirn haben können. Die Blut-Hirn-Schranke verhindert jedoch, dass viele potenziell lebensrettende, infektionsbekämpfende oder tumorunterdrückende Medikamente, die nicht fettlöslich sind, das Hirngewebe erreichen, was Ärzte frustriert.

In gewisser Weise ist Ihr Gehirn mehr "Sie" als jeder andere Teil Ihres Körpers, weil es Ihre Emotionen und die Schlüssel zu Ihrer Persönlichkeit enthält. Wenn Sie jedoch Ihr Gehirn betrachten, erkennen Sie es möglicherweise nicht als Sie selbst. Das Gehirn hat die Konsistenz von Weichkäse und wiegt weniger als 1600 g (3 lb), was wahrscheinlich weniger als 3% Ihres Körpergewichts ist. Nichtsdestotrotz ist es der Ursprung Ihrer geheimen Gedanken und Wünsche, es erinnert sich an Ihren peinlichsten Moment und sorgt dafür, dass alle Ihre Körpersysteme harmonisch funktionieren, während sich Ihr Bewusstsein auf andere Aktivitäten konzentriert. Schauen wir uns an, wie die vielen Schaltungen organisiert sind, um diese erstaunlichen Leistungen zu erbringen.

Großhirn . Das Großhirn ist der größte und prominenteste Teil des Gehirns. Es ist im wahrsten Sinne des Wortes Ihre "Denkkappe". Das Großhirn macht 83 % des gesamten Gehirngewichts aus und gibt Ihnen die meisten Ihrer menschlichen Eigenschaften.

Die vielen Rillen und Rillen auf der Oberfläche des Großhirns lassen es faltig erscheinen. Einige Furchen sind tiefer als andere. Die tiefste Vertiefung befindet sich in der Mitte und verläuft von vorne nach hinten. Diese Furche, die Längsfissur genannt wird, teilt das Großhirn in zwei Hemisphären. Jede Hemisphäre erhält sensorische Informationen von der gegenüberliegenden Körperseite und lenkt die Bewegungen. Darüber hinaus verarbeiten die Hemisphären Informationen auf leicht unterschiedliche Weise und sind daher auf leicht unterschiedliche mentale Funktionen spezialisiert (Abbildung 8.3).

ABBILDUNG 8.3. Ein Schnitt durch das Gehirn von vorne nach hinten, der die Funktionen ausgewählter Strukturen anzeigt

Wie kommunizieren die linke und rechte Gehirnhälfte miteinander?

Die dünne äußere Schicht jeder Hemisphäre wird als Großhirnrinde bezeichnet. (Cortex bedeutet "Rinde" oder "Rinde".) Die Großhirnrinde besteht aus Milliarden von Neurogliazellen, Nervenzellkörpern und nicht myelinisierten Axonen und wird als graue Substanz bezeichnet. Obwohl die Großhirnrinde nur etwa 2,5 mm dick ist, ist sie stark gefaltet. Diese Falten oder Windungen verdreifachen die Oberfläche des Kortex.

Unter der Rinde befindet sich die weiße Hirnsubstanz, die weiß erscheint, weil sie hauptsächlich aus myelinisierten Axonen besteht. Erinnern Sie sich an Kapitel 7, dass Myelinscheiden die Leitungsgeschwindigkeit entlang von Axonen erhöhen und daher auf Axonen gefunden werden, die Informationen über große Entfernungen leiten. Die Axone der weißen Hirnsubstanz ermöglichen es verschiedenen Regionen des Gehirns, miteinander und mit dem Rückenmark zu kommunizieren. Ein sehr wichtiges Band der weißen Substanz, das Corpus callosum genannt wird, verbindet die beiden Großhirnhemisphären, damit sie miteinander kommunizieren können.

Andere Rillen auf der Oberfläche des Gehirns markieren die Grenzen von vier Lappen auf jeder Hemisphäre: dem Frontal-, Parietal-, Temporal- und Okzipitallappen (Abb. 8.4). Jeder dieser Lappen hat seine eigenen Spezialisierungen. Obwohl die Zuordnung einer bestimmten Funktion zu einer bestimmten Region der Großhirnrinde ungenau ist, ist man sich allgemein einig, dass es drei Arten von Funktionsbereichen gibt: sensorische, motorische und assoziative Bereiche.

ABBILDUNG 8.4. Die Großhirnrinde, (a) Die Großhirnrinde hat vier Lappen. Einige der mit jedem Lappen verbundenen Funktionen sind angegeben. (b) Diese PET-Scans des Gehirns zeigen Regionen mit erhöhtem Blutfluss während verschiedener geistiger Aktivitäten. Der erhöhte Blutfluss zeigt, welche Region aktiv wird, wenn das Großhirn Wörter hört, Wörter sieht, Wörter spricht und Wörter liest. Beachten Sie die Beziehung zwischen aktiven Regionen der Großhirnrinde während dieser Aufgaben und den kortikalen Bereichen für verschiedene Sprachfähigkeiten, die in Teil (a) gezeigt werden.

Sinnesbereiche . Unsere Wahrnehmung von Empfindungen hängt von den sensorischen Bereichen der Großhirnrinde ab. Die verschiedenen Sinnesrezeptoren des Körpers senden Informationen an den Kortex, wo jeder Sinn in einer anderen Region verarbeitet wird. Wenn Sie an einer Straßenecke stehen und einer vorbeiziehenden Parade zuschauen, hören Sie die Band spielen, weil Informationen von Ihren Ohren an den Hörbereich im Schläfenlappen gesendet werden. Sie sehen, wie die Flaggen wehen, weil Informationen von Ihren Augen an den Sehbereich im Hinterhauptslappen gesendet werden. Wenn Sie Popcorn riechen, werden Informationen von den Geruchsrezeptoren (Geruchsrezeptoren) in Ihrer Nase an den olfaktorischen Bereich im Schläfenlappen des Kortex gesendet. Wenn Sie dieses Popcorn essen, wissen Sie, dass es zu salzig ist, da Informationen von den Geschmacksrezeptoren an die Geschmacksbereiche im Scheitellappen gesendet werden.

Während Sie die Parade beobachten, wissen Sie, dass Sie in der heißen Sonne stehen und Ihr Gürtel zu eng ist, da Informationen von Berührungs-, Schmerz- und Temperaturrezeptoren in der Haut und von Rezeptoren in den Gelenken und Skelettmuskeln an die primäre somatosensorische gesendet werden Bereich. Diese Region bildet ein Band in den Parietallappen, das sich von Ohr zu Ohr über die Kortikalis erstreckt (Abb. 8.5). Empfindungen von verschiedenen Körperteilen werden in verschiedenen Regionen des primären somatosensorischen Bereichs (der Hemisphäre auf der gegenüberliegenden Körperseite) dargestellt. Je höher der Grad der Sensibilität, desto größer ist der Bereich des Kortex, der diesem Körperteil gewidmet ist. Daher wird Ihren empfindlichsten Körperteilen wie Zunge, Händen, Gesicht und Genitalien mehr Kortex gewidmet als weniger empfindlichen Bereichen wie dem Unterarm.

Motorbereiche . Wenn Sie sich entscheiden, an der Parade teilzunehmen, sendet der primäre motorische Bereich (Abbildung 8.5) der Großhirnrinde Nachrichten an Ihre Skelettmuskulatur. Dieser motorische Bereich steuert die willkürliche Bewegung. Es bildet auch ein Band im Frontallappen, das sich über den Kortex erstreckt, direkt vor dem primären somatosensorischen Bereich. Der motorische Bereich ist ähnlich dem somatosensorischen Bereich organisiert. Jeder Punkt auf seiner Oberfläche entspricht der Bewegung eines anderen Körperteils. Die Körperteile, über die wir eine feinere Kontrolle haben, wie Zunge und Finger, sind im motorischen Kortex stärker vertreten als Regionen mit weniger Fingerfertigkeit, wie der Rumpf des Körpers.

ABBILDUNG 8.5. Die primärmotorischen und die primären somatosensorischen Regionen der Großhirnrinde sind so organisiert, dass jeder Ort auf ihrer Oberfläche einem bestimmten Körperteil entspricht. Die allgemeine Anordnung ist in den beiden Regionen ähnlich.

Unsere Lippen sind empfindlicher als die Haut an unserem Unterarm. Wir haben auch eine größere motorische Kontrolle über unsere Lippen als über unseren Unterarm. Wie wird dieser Unterschied in der Sensibilität und motorischen Kontrolle in der Großhirnrinde dargestellt?

Direkt vor dem motorischen Kortex befindet sich der prämotorische Kortex. Es koordiniert erlernte motorische Fähigkeiten, die gemustert oder sich wiederholen, wie das Tippen oder das Spielen eines Musikinstruments. Der prämotorische Kortex koordiniert die Bewegung mehrerer Muskelgruppen gleichzeitig. Wenn ein Bewegungsmuster viele Male wiederholt wird, wird das richtige Stimulationsmuster im prämotorischen Kortex gespeichert. Wenn beispielsweise ein Gitarrist viele Male übt, ein bestimmtes Lied zu spielen, wird das Stimulationsmuster, das zum Spielen dieses Liedes benötigt wird, im prämotorischen Kortex gespeichert. Dann stimuliert der prämotorische Kortex jedes Mal, wenn das Lied gespielt wird, den primären Kortex in dem Muster, das zum Spielen dieses Liedes benötigt wird, ohne dass der Musiker darüber nachdenken muss, wo auf den Saiten die Finger platziert werden sollen.

Verbandsbereiche . Neben jedem primären sensorischen Bereich befindet sich ein Assoziationsbereich. Diese kommunizieren mit den sensorischen und motorischen Bereichen und mit anderen Teilen des Gehirns, um sensorische Eingaben zu analysieren und darauf zu reagieren. Insbesondere kommuniziert jeder sensorische Assoziationsbereich mit dem allgemeinen Interpretationsbereich, um zu erkennen, was die sensorischen Rezeptoren wahrnehmen. Der allgemeine Interpretationsbereich weist sensorischen Informationen eine Bedeutung zu, indem er die Eingaben von sensorischen Assoziationsbereichen mit gespeicherten sensorischen Erinnerungen integriert. In einer dunklen Nacht können Ihre Augen beispielsweise ein kleines, sich bewegendes Objekt erkennen. Wenn das Objekt dann an Ihren Beinen reibt und schnurrt, hilft Ihnen Ihr allgemeiner Interpretationsbereich, es als die freundliche Katze des Nachbarn zu erkennen. Wenn sich das Objekt jedoch von Ihnen abwendet und seinen Schwanz hebt, erkennen Sie es als Stinktier.

Nach der Interpretation des sensorischen Inputs werden die Informationen an das komplizierteste aller Assoziationsareale, den präfrontalen Kortex, gesendet. Dieser vorderste Teil des Frontallappens sagt die Konsequenzen verschiedener möglicher Reaktionen auf die empfangenen Informationen voraus und entscheidet, welche Reaktion für Sie in Ihrer aktuellen Situation am besten ist. Der präfrontale Kortex ermöglicht es uns, langfristig zu denken und über abstrakte Konzepte nachzudenken. Es spielt auch eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung unserer Persönlichkeit.

Thalamus . Die Großhirnhemisphären sitzen bequem über dem Thalamus (siehe Abbildung 8.3). Der Thalamus wird oft als Tor zur Großhirnrinde bezeichnet, da alle Nachrichten an die Großhirnrinde zuerst den Thalamus passieren müssen. Der Thalamus funktioniert in sensorischer Erfahrung, motorischer Aktivität, Stimulation der Großhirnrinde und Gedächtnis. Der Thalamus wird von allen Sinnen außer dem Geruchssinn und von allen Körperteilen erfasst. Der Thalamus sortiert die Informationen nach Funktion und leitet sie zur Verarbeitung an geeignete Regionen des Kortex weiter. Einige Regionen des Thalamus integrieren auch Informationen aus verschiedenen Quellen, anstatt sie nur weiterzugeben. Auf der thalamischen Verarbeitungsebene haben Sie einen allgemeinen Eindruck davon, ob die Empfindung angenehm oder unangenehm ist. Wenn Sie beispielsweise auf einen Sattel treten, können Sie Schmerzen verspüren, wenn die Nachrichten den Thalamus erreichen. Sie werden jedoch nicht wissen, wo Sie verletzt sind, bis die Nachricht an die Großhirnrinde geleitet wird.

Hypothalamus . Unterhalb des Thalamus befindet sich der Hypothalamus (hypo, under), eine kleine Region des Gehirns, die hauptsächlich für die Homöostase verantwortlich ist – die Aufrechterhaltung einer stabilen Umgebung für seine Zellen durch den Körper (wird in Kapitel 4 erörtert). Der in Abbildung 8.3 dargestellte Hypothalamus koordiniert durch seinen Einfluss auf die Hypophyse die Aktivitäten des Nervensystems und des endokrinen (hormonellen) Systems. Der Hypothalamus beeinflusst auch Blutdruck, Herzfrequenz, Verdauungsaktivität, Atemfrequenz und viele andere lebenswichtige physiologische Prozesse. Es hält die Körpertemperatur nahe dem Sollwert und reguliert Hunger und Durst und damit die Nahrungsaufnahme. Darüber hinaus kann der Hypothalamus, da er Input von der Großhirnrinde erhält, Ihr Herz schneller schlagen lassen, wenn Sie auch nur etwas Aufregendes oder Gefährliches sehen oder daran denken – zum Beispiel eine Klapperschlange, die zu schlagen droht.

Der Hypothalamus ist Teil des limbischen Systems (wird später in diesem Kapitel besprochen), also auch Teil des Schaltkreises für Emotionen. Bestimmte Regionen des Hypothalamus spielen eine Rolle beim Sexualtrieb und bei der Wahrnehmung von Schmerz, Lust, Angst und Wut.

Hirnverletzung: Eine stille Epidemie

Die meisten von uns halten unser Gehirn für selbstverständlich. Wir gehen davon aus, dass dieses fragile Kontrollzentrum vor Schaden geschützt ist, sicher von den dicken Knochen unserer Schädel bewacht und von Liquor gepolstert ist. Die Wahrheit ist, dass das Gehirn anfälliger ist, als wir vielleicht denken, und Verletzungen dieses lebenswichtigen Organs sind erschreckend häufig. Hirnverletzungen wurden als „stille Epidemie“ bezeichnet. Sie ist stumm, weil eine hirnverletzte Person keine sichtbaren körperlichen Symptome hat. Es ist eine Epidemie, weil es so häufig ist. Einer von 220 Menschen in den Vereinigten Staaten leidet an einer Hirnverletzung. Eine Hirnverletzung tritt alle 16 Sekunden auf, ein Tod durch Kopfverletzung c alle 12 Minuten.

Hirnverletzungen werden als erworben oder traumatisch kategorisiert. Die erworbene Hirnschädigung (ABI) wird durch eine Unterbrechung des Sauerstoffflusses zum Gehirn verursacht. Beispiele für ABIs sind Schlaganfälle und Aneurysmen, Herzinfarkte, Hirntumore, Anoxie, Meningitis, Anfallsleiden und Drogenmissbrauch. Es besteht eine starke Korrelation zwischen Drogenmissbrauch und erworbener Hirnschädigung, da Alkohol und andere Substanzen Neurotoxine sind, die bei wiederholtem Gebrauch das Gehirn schädigen. Darüber hinaus wird Drogenmissbrauch mit einer schlechten Ernährung in Verbindung gebracht, die zu Dehydration führen kann und letztendlich Gehirnzellen verschwendet.

Um das Risiko eines Schädel-Hirn-Traumas zu verringern, tragen Sie beim Radfahren immer einen Helm.

Traumatische Hirnverletzungen oder SHT werden durch eine äußere Kraft verursacht. Es gibt zwei Arten von TBI: offen und geschlossen. Eine offene Kopfverletzung liegt vor, wenn die Kopfhaut durchtrennt und der Schädel gebrochen wird, wodurch das darunter liegende Gehirn beschädigt wird. Eine geschlossene Kopfverletzung tritt auf, wenn der Kopf plötzlich die Bewegung ändert und das Gehirn zwingt, der Bewegung zu folgen, wie wenn ein Auto sehr plötzlich stoppt. Das Gehirn ist weich und gallertartig und sitzt eng im Schädel. Eine plötzliche Bewegung des Kopfes kann dazu führen, dass er im Schädel abprallt und Millionen von Nervenfasern beschädigt, die von einem Teil des Gehirns zum anderen verlaufen. Außerdem hat das Innere des Schädels viele Grate und scharfe Kanten, die das Gehirn schneiden oder quetschen können. Häufige Ursachen für SHT sind Autounfälle, Schusswaffen, Schlägereien, Rutsch- und Sturzunfälle und Unfälle im Zusammenhang mit Sportarten wie Skifahren. Auch Substanzmissbrauch wird mit SHT in Verbindung gebracht, da die Beeinträchtigung durch Alkohol und Drogen zu Verkehrsunfällen führen und das Risiko von Stürzen und körperlichen Auseinandersetzungen erhöhen kann. Sie können sich vor SHT schützen, indem Sie beim Radfahren, Skifahren oder anderen Sportarten, bei denen ein Sturz wahrscheinlich ist, einen Helm tragen. Da Autounfälle fast die Hälfte aller Kopfverletzungen verursachen, bitte anschnallen!

TBI erregt in letzter Zeit viel Aufmerksamkeit, weil bei fast zwei Dritteln der verletzten US-Soldaten, die aus dem Irak zum Walter Reed Medical Center geschickt wurden, ein Schädel-Hirn-Trauma diagnostiziert wurde. Dieser Prozentsatz, von dem angenommen wird, dass er höher ist als in jedem anderen vergangenen US-Konflikt, soll auf eine verbesserte Panzerung zurückzuführen sein, die es Soldaten ermöglicht, Verletzungen zu überleben, die zuvor tödlich gewesen wären. Außerdem werden im Vergleich zu anderen Kriegen weniger Schusswaffen und mehr improvisierte Sprengkörper (IEDs) im Kampf eingesetzt, da die intensiven Vibrationen dieser Sprengstoffe das Gehirn in den Schädeln der Soldaten bewegen.

Unabhängig von der Ursache gleicht keine Hirnverletzung der anderen. Die Symptome sind vielfältig und variieren stark je nach Schwere und Ort der Verletzung sowie der individuellen Funktionsfähigkeit vor dem Unfall. Zu den Symptomen gehören häufig kognitive und emotionale Einschränkungen, einschließlich Schwierigkeiten mit Gedächtnis, Aufmerksamkeit und Argumentation, Depression, Angst und Impulskontrolle sowie Probleme beim Umgang mit Ärger. Körperliche Beeinträchtigungen sind häufig und können von Schwäche auf einer Körperseite bis hin zu Lähmungen reichen.

• In vielen Bundesstaaten gibt es Gesetze, die das Tragen von Helmen für Motorrad- und Fahrradfahrer verpflichten. Glauben Sie, dass Radfahrer, die ohne Helm fahren, mit einer Geldstrafe belegt werden sollten?

• Glauben Sie, dass Skifahrer und Snowboarder ohne Helm auf die Piste dürfen?

Kleinhirn . Das Kleinhirn (siehe Abbildung 8.3) ist der Teil des Gehirns, der für die sensomotorische Koordination verantwortlich ist. Es fungiert als automatischer Pilot, der sanfte, zeitlich gut abgestimmte willkürliche Bewegungen erzeugt und Gleichgewicht und Körperhaltung kontrolliert. Von allen Körperteilen werden sensorische Informationen über die Stellung der Gelenke und den Spannungsgrad von Muskeln und Sehnen an das Kleinhirn gesendet. Durch die Integration dieser Informationen mit dem Input von den Augen und den Gleichgewichtsrezeptoren in den Ohren kennt das Kleinhirn die Position und Bewegungsrichtung des Körpers zu jedem Zeitpunkt.

Die Koordination von sensorischem Input und motorischem Output durch das Kleinhirn umfasst zwei wichtige Prozesse: Vergleich und Vorhersage. Bei jeder Bewegung, die Sie machen, vergleicht das Kleinhirn ständig die tatsächliche Position jedes Körperteils mit der aktuellen Position (in Bezug auf die beabsichtigte Bewegung) und nimmt die notwendigen Korrekturen vor. Versuchen Sie, die Spitzen Ihrer beiden Zeigefinger über Ihrem Kopf zu berühren. Sie haben wahrscheinlich beim ersten Versuch verfehlt. Das Kleinhirn nimmt jedoch die notwendigen Korrekturen vor, und Sie werden wahrscheinlich beim nächsten Versuch Erfolg haben. Gleichzeitig berechnet das Kleinhirn zukünftige Positionen eines Körperteils während einer Bewegung. Dann, kurz bevor dieser Teil die beabsichtigte Position erreicht, sendet das Kleinhirn Nachrichten, um die Bewegung an einem bestimmten Punkt zu stoppen. Wenn Sie sich also an der Wange kratzen, stoppt Ihre Hand, bevor Sie sich ins Gesicht schlagen!

Hirnstamm . Der Hirnstamm besteht aus der Medulla oblongata, dem Mittelhirn und dem Pons.Die Medulla oblongata wird oft einfach als Medulla bezeichnet (siehe Abbildung 8.3). Dieser wunderbare Zentimeter Nervengewebe enthält Reflexzentren für einige der wichtigsten physiologischen Funktionen des Lebens – einschließlich des Tempos des grundlegenden Atemrhythmus, der Kraft und Geschwindigkeit der Herzkontraktion und des Blutdrucks. Die Medulla verbindet das Rückenmark mit dem Rest des Gehirns. Daher werden alle sensorischen Informationen, die zu den oberen Regionen des Gehirns gelangen, und alle motorischen Botschaften, die das Gehirn verlassen, von Nervenbahnen getragen, die durch das Mark laufen.

Das Mittelhirn verarbeitet Informationen über Sehenswürdigkeiten und Geräusche und steuert einfache Reflexreaktionen auf diese Reize. Wenn Sie beispielsweise ein unerwartet lautes Geräusch hören, besteht Ihre reflexartige Reaktion darin, Ihren Kopf zu drehen und Ihre Augen auf die Quelle des Geräuschs zu richten.

Der Pons, was "Brücke" bedeutet, verbindet niedrigere Teile des ZNS mit höheren Gehirnstrukturen. Genauer gesagt verbindet es das Rückenmark und das Kleinhirn mit dem Großhirn, Thalamus und Hypothalamus. Darüber hinaus hat der Pons eine Region, die dem Mark bei der Regulierung der Atmung hilft.

Warum sollte ein Hirntumor, der die Funktion von Nervenzellen im Mark zerstört hat, schneller zum Tod führen als ein gleichgroßer Tumor in der Großhirnrinde?

Limbisches System . Das limbische System ist ein Sammelbegriff für eine Gruppe von Strukturen, die bei der Produktion von Emotionen und Gedächtnis helfen (Abbildung 8.6). Das limbische System wird eher auf der Grundlage der Funktion als auf der Grundlage der Anatomie definiert und umfasst Teile mehrerer Gehirnregionen und die sie verbindenden Nervenbahnen.

ABBILDUNG 8.6. Das limbische System und das retikuläre Aktivierungssystem. Das Diagramm zeigt das limbische System in Lila als dreidimensionale Struktur innerhalb des Gehirns von der linken Seite aus gesehen. Das retikuläre Aktivierungssystem ist grün dargestellt. Beachten Sie die Aufwärtspfeile.

Das limbische System ist unser emotionales Gehirn. Es ermöglicht uns, unzählige Emotionen zu erleben, darunter Wut, Schmerz, Angst, Trauer, Freude und sexuelle Lust. Emotionen sind wichtig, weil sie ein Verhalten motivieren, das die Überlebenschance erhöht. Angst zum Beispiel kann sich entwickelt haben, um den Geist auf die Bedrohungen in der Umgebung zu fokussieren, damit er den Körper darauf vorbereiten kann, sich ihnen zu stellen.

Verbindungen zwischen dem Großhirn und dem limbischen System ermöglichen es uns, Gefühle über Gedanken zu haben. Infolgedessen können Sie bei dem Gedanken, im Lotto zu gewinnen, aufgeregt sein. Solche Verbindungen ermöglichen es uns auch, über Gefühle nachzudenken, und halten uns so davon ab, auf Emotionen wie Wut in einer Weise zu reagieren, die unklug wäre. Das limbische System umfasst den Hypothalamus, wie Abbildung 8.6 zeigt. Darüber hinaus ist es mit unteren Gehirnzentren wie dem Mark verbunden, die die Aktivität der inneren Organe steuern. Daher haben wir auch "gute" Reaktionen auf Emotionen.

Ohne deine Erinnerungen wärst du nicht du, und das limbische System spielt eine Rolle bei deren Bildung. Das Gedächtnis, das Speichern und Abrufen von Informationen, erfolgt in zwei Phasen. Das erste ist das Kurzzeitgedächtnis, das eine kleine Menge an Informationen für einige Sekunden oder Minuten speichert, wie wenn Sie eine Telefonnummer nachschlagen und sich nur lange genug daran erinnern, um den Anruf zu tätigen. Die zweite Stufe, das Langzeitgedächtnis, speichert scheinbar unbegrenzte Mengen an Informationen für Stunden, Tage oder Jahre. Nicht alle Kurzzeiterinnerungen werden zu Langzeiterinnerungen konsolidiert, aber wenn doch, spielt der Hippocampus eine wesentliche Rolle. Die Amygdala, ein weiterer Teil des limbischen Systems, der im Langzeitgedächtnis funktioniert, hat weitreichende Verbindungen zu sensorischen Bereichen sowie zu Emotionszentren. Es verknüpft Erinnerungen, die über verschiedene Sinne gesammelt wurden, und verknüpft sie mit emotionalen Zuständen.

Der Riechkolben übermittelt Informationen über Gerüche von der Nase an das limbische System. Somit ist das limbische System ein Zentrum, in dem Emotionen, Gedächtnis und unser Geruchssinn aufeinandertreffen. Als Ergebnis haben wir oft emotionale Reaktionen auf Gerüche. Die Verbindung von Geruch und Emotion ist die Grundlage der Aromatherapie sowie der Parfüm- und Duftkerzenindustrie. Das Zusammenspiel von Emotion, Geruchssinn und Gedächtnis erklärt, warum Gerüche Erinnerungen wecken können. Angenehm kann zum Beispiel der Geruch von Zimtschnecken sein, weil er Sie daran erinnert, dass Ihre Großmutter besondere Leckereien gebacken hat.

Retikuläres Aktivierungssystem . Das retikuläre aktivierende System (RAS) ist ein ausgedehntes Netzwerk von Neuronen, das durch die Medulla verläuft und zur Großhirnrinde projiziert (in Abbildung 8.6 grün dargestellt). Das RAS fungiert als Netz oder Filter für sensorischen Input. Unser Gehirn wird ständig mit enormen Mengen an Sinnesinformationen überflutet, etwa 100 Millionen Impulse pro Sekunde, die meisten davon trivial. Das RAS filtert sich wiederholende, vertraute Reize heraus – das Geräusch des Straßenverkehrs, das Rascheln von Papier, das Husten der Person neben Ihnen oder der Druck von Kleidung. Seltene oder wichtige Reize gelangen jedoch über das RAS zur Großhirnrinde und erreichen somit unser Bewusstsein. Dank des RAS können Sie bei eingeschaltetem Fernseher einschlafen, aber aufwachen, wenn jemand Ihren Namen flüstert.

Darüber hinaus ist das RAS ein aktivierendes Zentrum. Sofern nicht durch andere Hirnregionen gehemmt, aktiviert das RAS die Großhirnrinde, hält sie wach und "wach". Bewusstsein tritt nur auf, während das RAS die Großhirnrinde stimuliert. Wenn Schlafzentren in anderen Gehirnregionen die Aktivität des RAS hemmen, schlafen wir. Im Wesentlichen "schläft" das Großhirn immer dann, wenn es nicht durch das RAS stimuliert wird. Sensorische Eingaben an das RAS führen zu einer Stimulation der Großhirnrinde und einer Bewusstseinssteigerung, was erklärt, warum es normalerweise einfacher ist, in einem dunklen, ruhigen Raum zu schlafen als in einem Flughafenterminal. Bewusste Aktivität in der Großhirnrinde kann auch das RAS stimulieren, das wiederum die Großhirnrinde stimuliert. Daher kann das Nachdenken über ein Problem Sie die ganze Nacht wach halten.

Wenn ein Boxer sehr hart in den Kiefer getroffen wird, wird sein Kopf – mit seinem Mark und RAS – scharf verdreht. Warum kann diese Verdrehung zu einem Knockout führen, bei dem der Boxer das Bewusstsein verliert?

Rückenmark: Nachrichtenübertragung und Reflexzentrum

Der andere Hauptbestandteil des zentralen Nervensystems neben dem Gehirn ist das Rückenmark. Das Rückenmark ist eine Röhre aus neuralem Gewebe, die mit der Medulla an der Basis des Gehirns verbunden ist und sich etwa 45 cm (17 Zoll) bis knapp unter die letzte Rippe erstreckt. Für den größten Teil seiner Länge hat das Rückenmark etwa den Durchmesser Ihres kleinen Fingers. In zwei Regionen, direkt unter dem Hals und am Ende der Nabelschnur, wird sie etwas dicker, da eine große Gruppe von Nerven diese Regionen der Nabelschnur mit den Armen und Beinen verbindet. Der mit Liquor gefüllte Zentralkanal verläuft entlang des Rückenmarks.

Das Rückenmark wird von den gestapelten Knochen der Wirbelsäule umhüllt und geschützt (Abb. 8.7). Paare von Spinalnerven (als Teil des peripheren Nervensystems betrachtet) erstrecken sich vom Rückenmark durch Öffnungen zwischen den Wirbeln, um verschiedene Teile des Körpers zu versorgen. Die Wirbel sind durch Knorpelscheiben getrennt, die als Polster dienen.

ABBILDUNG 8.7. Das Rückenmark ist eine Säule aus Nervengewebe, die von der Basis des Gehirns bis knapp unter die letzte Rippe verläuft. Es wird durch die Knochen der Wirbelsäule geschützt.

Das Rückenmark hat zwei Funktionen: (1) um Nachrichten zum und vom Gehirn zu übermitteln und (2) als Reflexzentrum zu dienen. Die Übertragung von Nachrichten erfolgt hauptsächlich durch die weiße Substanz, die sich in Richtung der äußeren Oberfläche des Rückenmarks befindet. Die weiße Substanz im Rückenmark besteht aus myelinisierten Axonen, die in Bahnen gruppiert sind. Aufsteigende Bahnen transportieren sensorische Informationen zum Gehirn. Absteigende Bahnen übertragen motorische Informationen vom Gehirn zu einem Nerv, der das Rückenmark verlässt.

Die zweite Funktion des Rückenmarks besteht darin, als Reflexzentrum zu dienen. Ein Reflex ist eine automatische Reaktion auf einen Reiz, die in einem Schaltkreis von Neuronen, dem sogenannten Reflexbogen, vorverdrahtet ist. Der Schaltkreis besteht aus einem Rezeptor, einem sensorischen Neuron (das Informationen von den Rezeptoren zum ZNS bringt), normalerweise mindestens einem Interneuron, einem Motoneuron (das Informationen vom ZNS zu einem Effektor transportiert) und einem Effektor (einem Muskel oder eine Drüse). Die graue Substanz, die sich im zentralen Bereich des Rückenmarks befindet, beherbergt die Interneuronen und die Zellkörper der Motoneuronen, die an Reflexen beteiligt sind.

Wirbelsäulenreflexe sind im Wesentlichen "Entscheidungen", die vom Rückenmark getroffen werden. Sie sind von Vorteil, wenn eine schnelle Reaktion für die Sicherheit einer Person wichtig ist. Betrachten Sie zum Beispiel den Rückzugsreflex. Wenn Sie auf eine Glasscherbe treten, rasen Impulse über sensorische Nerven in Richtung Rückenmark (Abbildung 8.8). Innerhalb der grauen Substanz des Rückenmarks synapsiert das sensorische Neuron mit einem Interneuron. Das Interneuron wiederum verbindet sich mit einem Motoneuron, das eine Nachricht an den entsprechenden Muskel sendet, um sich zusammenzuziehen und Ihren Fuß vom Glas zu heben.

ABBILDUNG 8.8. Ein Reflexbogen besteht aus einem sensorischen Rezeptor, einem sensorischen Neuron, normalerweise mindestens einem Interneuron, einem Motoneuron und einem Effektor.

Während die Wirbelsäulenreflexe den Fuß vom Glas lösten, wurden die Schmerznachrichten des geschnittenen Fußes durch aufsteigende Bahnen im Rückenmark an das Gehirn gesendet. Es dauert jedoch länger, eine Nachricht an das Gehirn zu senden als eine an das Rückenmark, da die Entfernung und die Anzahl der zu überquerenden Synapsen größer sind. Wenn also Schmerznachrichten das Gehirn erreichen, haben Sie Ihren Fuß bereits zurückgezogen. Sobald die sensorischen Informationen das bewusste Gehirn erreichen, können jedoch Entscheidungen über die Wundversorgung getroffen werden.

Das periphere Nervensystem

Die Nerven und Ganglien des PNS transportieren Informationen zwischen dem ZNS und dem Rest des Körpers. Das PNS besteht aus Spinalnerven und Hirnnerven.

Der Körper hat 31 Paare von Spinalnerven, die jeweils im Rückenmark entspringen und eine bestimmte Körperregion versorgen. Ein Glied jedes Paares bedient einen Teil der rechten Körperseite, das andere den entsprechenden Teil der linken Körperseite (Abbildung 8.9a). Alle Spinalnerven tragen sowohl sensorische als auch motorische Fasern. Fasern von den sensorischen Neuronen treten von der dorsalen oder hinteren Seite in das Rückenmark ein, gruppiert in einem Bündel, das als dorsale Wurzel bezeichnet wird. Die Zellkörper dieser sensorischen Neuronen befinden sich in einem Ganglion in der Rückenwurzel. Die Axone der Motoneuronen verlassen die ventrale (Vorderseite) des Rückenmarks in einem Bündel, das als ventrale Wurzel bezeichnet wird. Die Zellkörper der Motoneuronen befinden sich in der grauen Substanz des Rückenmarks. Die dorsale und ventrale Wurzel verbinden sich zu einem einzigen Spinalnerv, der durch die Öffnung zwischen den Wirbeln verläuft.

Die 12 Hirnnervenpaare (Abb. 8.9b) entspringen dem Gehirn und bedienen die Strukturen des Kopfes und bestimmter Körperteile, einschließlich Herz und Zwerchfell. Einige Hirnnerven tragen nur sensorische Fasern, andere tragen nur motorische Fasern und andere tragen beide Arten von Fasern.

ABBILDUNG 8.9. (a) Spinal- und (b) Hirnnerven. In dieser Ansicht der Unterseite des Gehirns sind die 12 Hirnnervenpaare zu sehen. Die meisten Hirnnerven bedienen Strukturen im Kopf, aber einige Serviceorgane liegen weiter unten im Körper. Die Beschreibungen geben an, ob das Neuron sensorische Informationen (zum Gehirn hin) oder motorische Informationen (vom Gehirn weg) trägt.

Das periphere Nervensystem wird in das somatische Nervensystem und das autonome Nervensystem unterteilt. Das somatische Nervensystem trägt sensorische Botschaften, die uns über die Welt um uns herum und in uns erzählen, und es steuert Bewegungen. Sensorische Botschaften, die von somatischen Nerven getragen werden, führen zu bewussten Empfindungen, einschließlich Licht, Ton und Berührung. Das somatische Nervensystem steuert auch unsere willkürlichen Bewegungen und ermöglicht es uns, zu lächeln, mit dem Fuß zu stampfen, ein Schlaflied zu singen oder die Stirn zu runzeln, wenn wir einen Scheck unterschreiben.

Als Teil des körpereigenen Homöostase-Systems passt das vegetative Nervensystem automatisch die Funktion unserer Körperorgane an, damit die richtigen inneren Bedingungen aufrechterhalten werden und der Körper in der Lage ist, die Anforderungen der Welt um ihn herum zu erfüllen. Das somatische Nervensystem sendet Informationen über die Zustände im Körper an das autonome Nervensystem. Das vegetative Nervensystem nimmt dann die entsprechenden Anpassungen vor. Seine Aktivitäten verändern die Verdauungsaktivität, öffnen oder schließen Blutgefäße, um Blut in die Bereiche zu leiten, die es am dringendsten benötigen, und ändern die Herzfrequenz und die Atemfrequenz.

Denken Sie daran, dass das autonome Nervensystem aus zwei Zweigen besteht: dem sympathischen und dem parasympathischen Nervensystem. Das sympathische Nervensystem richtet den Körper auf Not- oder Stresssituationen wie Angst, Wut oder anstrengende Bewegung aus. So bereitet das sympathische Nervensystem den Körper auf Kampf oder Flucht vor. Im Gegensatz dazu passt das parasympathische Nervensystem die Körperfunktionen so an, dass während der Entspannung Energie gespart wird.

Sowohl das parasympathische als auch das sympathische Nervensystem senden Nervenfasern zu den meisten, aber nicht allen inneren Organen (Abb. 8.10). Wenn beide Systeme Nerven an ein bestimmtes Organ senden, haben sie entgegengesetzte oder antagonistische Auswirkungen auf seine Funktion. Wenn ein System stimuliert, hemmt das andere System. Die antagonistischen Wirkungen werden durch verschiedene Neurotransmitter hervorgerufen. Während sympathische Neuronen hauptsächlich Noradrenalin an ihren Zielorganen freisetzen, setzen parasympathische Neuronen Acetylcholin an ihren Zielorganen frei.

ABBILDUNG 8.10. Aufbau und Funktion des autonomen Nervensystems. Die meisten Organe werden von Fasern des sympathischen und parasympathischen Nervensystems innerviert. Wenn diese duale Innervation auftritt, haben die beiden Zweige des autonomen Nervensystems entgegengesetzte Auswirkungen auf das Aktivitätsniveau dieses Organs. Eine Ganglienkette verbindet die Bahnen des sympathischen Nervensystems, das daher meist als Einheit agiert, wobei alle seine Wirkungen gemeinsam auftreten. Im Gegensatz dazu befinden sich die Ganglien des parasympathischen Nervensystems jeweils in der Nähe des von ihnen versorgten Organs, so dass die parasympathischen Wirkungen lokalisierter sind.

Das sympathische Nervensystem wirkt als ein einheitliches Ganzes, das alle seine Wirkungen gleichzeitig hervorruft. Es ist in der Lage, auf diese Weise zu agieren, weil seine Neuronen durch eine Kette von Ganglien verbunden sind. Eine einheitliche Reaktion ist genau das, was im Notfall benötigt wird. Um einer Bedrohung zu begegnen, erhöht das sympathische Nervensystem die Atemfrequenz, die Herzfrequenz und den Blutdruck. Es erhöht auch die Menge an Glukose und Sauerstoff, die an die Körperzellen abgegeben wird, um die Reaktion zu verstärken. Darüber hinaus stimuliert es die Nebennieren, zwei Hormone, Adrenalin und Noradrenalin, in den Blutkreislauf freizusetzen. Diese Hormone unterstützen und verlängern die anderen Wirkungen der sympathischen Stimulation. Schließlich hemmt der Sympathikus die Verdauungstätigkeit, da die Verdauung der vorherigen Mahlzeit in einer Krise kaum Priorität hat.

Die Wirkungen des parasympathischen Nervensystems treten unabhängiger voneinander auf. Nach dem Notfall kehren die Organsysteme in ihrem eigenen Tempo in einen entspannten Zustand zurück. Organe können unabhängig auf das parasympathische Nervensystem reagieren, da sich die Ganglien mit den parasympathischen Neuronen, die jedes Organ stimulieren, in der Nähe der einzelnen Organe befinden und nicht in einer Kette in der Nähe des Rückenmarks wie im sympathischen Nervensystem.

Erkrankungen des Nervensystems

Störungen des Nervensystems variieren enorm in Schwere und Auswirkung auf den Körper. Manche Störungen, wie zum Beispiel leichte Kopfschmerzen, sind oft eher ein Ärgernis als ein gesundheitliches Problem. Andere, wie unzureichender Schlaf, können mehr Probleme verursachen, als eine Person erwarten könnte. Noch andere Erkrankungen wie Schlaganfall, Koma und Rückenmarksverletzungen können verheerende Auswirkungen auf das Wohlbefinden einer Person haben.

Übermäßiges Training kann Ihre Muskeln verletzen. Zu viel Denken kann jedoch keine Kopfschmerzen verursachen. Das Gehirn hat keine Schmerzrezeptoren, also sind Kopfschmerzen kein Hirnschmerz. Kopfschmerzen können aus fast allen Gründen auftreten: Sie können durch Stress oder durch Entspannung, durch Hunger oder falsches Essen, durch zu viel oder zu wenig Schlaf verursacht werden. Die häufigste Kopfschmerzart ist der Spannungskopfschmerz, von dem etwa 60 bis 80 % der Menschen betroffen sind, die häufig unter Kopfschmerzen leiden. Als Reaktion auf Stress ziehen die meisten von uns unbewusst die Muskeln von Kopf, Gesicht und Hals zusammen. Daher ist der Schmerz eines Spannungskopfschmerzes normalerweise ein dumpfer, stetiger Schmerz, der oft als ein enges Band um den Kopf beschrieben wird. Migräne-Kopfschmerzen sind normalerweise auf eine Seite des Kopfes beschränkt, oft hinter einem Auge zentriert. Ein Migränekopfschmerz verursacht typischerweise einen pochenden Schmerz, der mit jedem Herzschlag zunimmt. Es wird manchmal als kranker Kopfschmerz bezeichnet, da er Übelkeit und Erbrechen verursachen kann. Einige Migränepatienten erleben eine Aura, eine Gruppe von sensorischen Symptomen, die für verschiedene Menschen unterschiedlich sind und die kurz vor einem Anfall auftritt. Die Aura kann Sehstörungen (ein blinder Fleck, Zickzacklinien, blinkende Lichter), akustische Halluzinationen oder Taubheitsgefühl umfassen. Obwohl die Ursachen von Migräne nicht vollständig verstanden sind, glauben einige Forscher, dass Migräne durch ein Ungleichgewicht in der Chemie des Gehirns ausgelöst wird. Insbesondere ist der Spiegel eines der chemischen Neurotransmitter des Gehirns, Serotonin, niedrig. Bei zu wenig Serotonin überfluten Schmerzbotschaften das Gehirn.

Bei einer experimentellen Schmerzbehandlung bei starken Kopfschmerzen wird eine winzige Elektrode in die Haut implantiert und in der Nähe des schmerzverursachenden Nervs platziert. Das Gerät, das von einer in der Nähe des Schlüsselbeins implantierten Batterie mit Strom versorgt wird, gibt kontinuierliche elektrische Impulse ab, die die Schmerzsignale im Nerv blockieren und den Schmerz stoppen sollen. Wenn Sie unter stark schmerzhaften Kopfschmerzen litten, würden Sie sich für diese Behandlung entscheiden? Nach welchen Kriterien würden Sie entscheiden?

Ein Schlaganfall, auch zerebrovaskulärer Unfall genannt, ist der Tod von Nervenzellen, der durch eine Unterbrechung des Blutflusses zu einer Region des Gehirns verursacht wird. Neuronen haben einen hohen Bedarf an Sauerstoff und Glukose. Wenn die Blutzufuhr zu einem Teil des Gehirns unterbrochen wird, beginnen die betroffenen Neuronen innerhalb von Minuten abzusterben. Ausmaß und Ort der durch einen Schlaganfall verursachten geistigen oder körperlichen Beeinträchtigung hängen von der betroffenen Hirnregion ab. Wenn die linke Gehirnhälfte betroffen ist, kann die Person Empfindungen oder die Fähigkeit verlieren, Teile der rechten Körperseite zu bewegen, da motorische Nervenbahnen im unteren Gehirn von einer Seite des Gehirns zur anderen kreuzen. Da sich die Sprachzentren in der Regel in der linken Hemisphäre befinden, kann die Person auch Schwierigkeiten beim Sprechen haben. Wenn der Schlaganfall die rechte Rückseite des Gehirns schädigt, zeigen manche Menschen das sogenannte Neglect-Syndrom und verhalten sich so, als ob die linke Seite der Dinge, sogar ihr eigener Körper, nicht existiert. Die Person darf nur die Haare auf der rechten Seite des Kopfes kämmen oder nur das Essen auf der rechten Seite des Tellers essen.

Häufige Ursachen für Schlaganfälle sind Blutgerinnsel, die ein Gefäß verstopfen, Blutungen durch den Riss eines Blutgefäßes in einer der Hirnhäute oder die Bildung von Fettablagerungen, die ein Gefäß verstopfen. Bluthochdruck, Herzerkrankungen, Diabetes, Rauchen, Fettleibigkeit und übermäßiger Alkoholkonsum erhöhen das Schlaganfallrisiko.

Obwohl eine komatöse Person zu schlafen scheint – mit geschlossenen Augen und ohne erkennbare Sprache – ist ein Koma kein Tiefschlaf.Eine Person im Koma reagiert nicht auf alle Sinneseindrücke und kann nicht geweckt werden. Obwohl die Großhirnrinde am direktesten für das Bewusstsein verantwortlich ist, ist eine Schädigung des Großhirns selten die Ursache für ein Koma. Stattdessen wird Koma durch ein Trauma von Neuronen in Regionen des Gehirns verursacht, die für die Stimulation des Großhirns verantwortlich sind, insbesondere im retikulären Aktivierungssystem oder im Thalamus. Koma kann durch einen mechanischen Schock verursacht werden – etwa durch einen Schlag auf den Kopf – durch Tumore, Infektionen, Überdosierung von Medikamenten oder Leber- oder Nierenversagen.

Das Rückenmark ist der Weg, der es dem Gehirn ermöglicht, mit dem Rest des Körpers zu kommunizieren. Daher kann eine Schädigung des Rückenmarks die Sensibilität und die motorische Kontrolle unterhalb der Verletzungsstelle beeinträchtigen. Das Ausmaß und der Ort der Verletzung bestimmen, wie lange diese Symptome andauern, sowie das Ausmaß der bleibenden Schäden. Je nachdem, welche Nervenbahnen geschädigt sind, kann eine Verletzung zu Lähmungen, Sensibilitätsverlust oder beidem führen. Wenn die Schnur vollständig durchtrennt ist, kommt es zu einem vollständigen Verlust des Gefühls und einer willkürlichen Bewegung unterhalb der Schnitthöhe.

Die Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit von Menschen mit Rückenmarksverletzungen ist ein aktives Forschungsgebiet. Einige Forscher versuchen, neuronale Verbindungen wiederherzustellen, indem sie das Nervenwachstum durch Behandlungen mit Nervenwachstumsfaktoren stimulieren. Andere untersuchen den möglichen Einsatz von Stammzellen für die Behandlung (wird in Kapitel 19a erörtert). Stammzellen behalten die Fähigkeit, sich zu Nervenzellen zu entwickeln, und sie wurden von Forschern erfolgreich eingesetzt, um bei Labormäusen mit Rückenmarksverletzungen etwas Bewegung wiederherzustellen. Ein anderer Ansatz zur Wiederherstellung der Bewegungsfähigkeit besteht darin, Computer zu verwenden, um bestimmte Muskeln und Muskelgruppen elektronisch zu stimulieren. Die Stimulation erfolgt über Drähte, die entweder unter die Haut implantiert oder in den Stoff enganliegender Kleidung eingewebt werden. Ein kleiner Computer, meist am Handgelenk getragen, leitet die Stimulation auf die entsprechenden Muskeln. Diese Technologie hat einigen Menschen mit einer Rückenmarksverletzung geholfen, wieder zu gehen. Es hat auch einigen Menschen geholfen, indem es das Zwerchfell stimuliert, einen Muskel, der für die Atmung wichtig ist.

In Kapitel 7 haben wir gelernt, dass Neuronen miteinander kommunizieren, indem sie Chemikalien verwenden, die Neurotransmitter genannt werden. Neurotransmittermoleküle passen in Rezeptoren auf der Membran des empfangenden Neurons und bewirken, dass sich Ionenkanäle öffnen, wodurch das empfangende Neuron entweder angeregt oder gehemmt wird. Verschiedene Neurotransmitter spielen in verschiedenen Verhaltenssystemen eine Rolle.

In diesem Kapitel haben wir gelernt, dass verschiedene Teile des Nervensystems auf unterschiedliche Funktionen spezialisiert sind. Das limbische System des Gehirns ist ein „Lustzentrum“. Der Sympathikus bereitet den Körper auf Notsituationen vor.

Als nächstes betrachten wir in Kapitel 8a, „Spezialthema: Drogen und der Geist“, psychoaktive Drogen – solche, die den Geisteszustand einer Person beeinflussen. Wir werden sehen, dass psychoaktive Medikamente wirken, indem sie die Wirkung bestimmter Neurotransmitter verstärken oder abschwächen und somit bestimmte Regionen des Gehirns beeinflussen.

Hervorheben der Konzepte

Organisation des Nervensystems (S. 129-130)

• Das Nervensystem wird unterteilt in das zentrale Nervensystem (ZNS), das Gehirn und Rückenmark umfasst, und das periphere Nervensystem (PNS), das das gesamte Nervengewebe außerhalb des ZNS umfasst. Das periphere Nervensystem lässt sich weiter in das somatische Nervensystem und das autonome Nervensystem unterteilen.

Das zentrale Nervensystem (S. 130-138)

• Das Gehirn und das Rückenmark werden durch die knöchernen Hüllen des Schädels und der Wirbelsäule, durch Membranen (Meningen) und durch ein Flüssigkeitspolster (Liquor cerebrospinalis) geschützt.

• Die Hirnhäute sind drei schützende Bindegewebsschichten, die das Gehirn und das Rückenmark bedecken. Bakterien und Viren können eine Entzündung der Hirnhäute verursachen, die zu einer sogenannten Meningitis führt.

• Die Liquor cerebrospinalis, die sich zwischen den Schichten der Hirnhäute befindet, dient als Stoßdämpfer für das Gehirn, unterstützt das Gehirn, versorgt das Gehirn mit Nährstoffen und entfernt Abfallstoffe aus dem Gehirn.

• Die Blut-Hirn-Schranke ist ein Filter, der nur bestimmte Substanzen aus dem Blut in die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit eindringen lässt und so das Gehirn und das Rückenmark vor vielen potenziell schädlichen Substanzen schützt.

• Das Gehirn dient als zentrale Kommandozentrale des Körpers, die die anderen Systeme des Körpers koordiniert und reguliert.

• Das Großhirn ist der denkende, bewusste Teil des Gehirns. Es besteht aus zwei Halbkugeln. Jede Hemisphäre empfängt Sinneseindrücke und lenkt die Bewegungen der gegenüberliegenden Körperseite. Das Großhirn hat eine äußere Schicht grauer Substanz, die Großhirnrinde genannt wird, und eine darunterliegende Schicht weißer Substanz, die aus myelinisierten Nervenbahnen besteht, die die Kommunikation zwischen verschiedenen Regionen des Gehirns ermöglichen.

• Die Großhirnrinde hat drei Arten von Funktionsbereichen: sensorisch, motorisch und assoziativ. Unser Empfindungsbewusstsein hängt von den sensorischen Bereichen der Großhirnrinde ab. Motorische Bereiche des Gehirns steuern die Bewegung verschiedener Körperteile. Assoziationsbereiche kommunizieren mit den sensorischen und motorischen Bereichen, um sensorischen Input zu analysieren und darauf zu reagieren.

• Der Thalamus ist eine wichtige Relaisstation für alle Sinneserfahrungen außer dem Geruch. Es spielt auch eine Rolle bei der motorischen Aktivität, der Stimulation der Großhirnrinde und dem Gedächtnis.

• Der Hypothalamus ist für die Aufrechterhaltung einer stabilen Umgebung im Körper unerlässlich. Es reguliert viele lebenswichtige physiologische Funktionen wie Blutdruck, Herzfrequenz, Atemfrequenz, Verdauung und Körpertemperatur. Der Hypothalamus koordiniert auch die Aktivitäten des Nerven- und Hormonsystems durch seine Verbindung mit der Hypophyse. Als Teil des limbischen Systems ist der Hypothalamus ein Zentrum für Emotionen.

• Die Hauptfunktion des Kleinhirns ist die sensomotorische Koordination. Es integriert Informationen aus dem motorischen Kortex und den sensorischen Bahnen, um reibungslose Bewegungen zu erzeugen.

• Die Medulla oblongata reguliert Atmung, Herzfrequenz und Blutdruck. Es dient auch als Weg für alle sensorischen Botschaften zu höheren Gehirnzentren und für motorische Botschaften, die das Gehirn verlassen.

• Der Pons verbindet tiefere Teile des ZNS mit höheren Hirnstrukturen. Es verbindet das Rückenmark und das Kleinhirn mit dem Großhirn, Thalamus und Hypothalamus.

• Das limbische System, das mehrere Gehirnstrukturen umfasst, ist maßgeblich für Emotionen verantwortlich. Der Hippocampus, der Teil des limbischen Systems ist, ist für die Umwandlung des Kurzzeitgedächtnisses in das Langzeitgedächtnis unerlässlich.

• Das retikuläre Aktivierungssystem ist ein komplexes Netzwerk von Neuronen, das sensorische Eingaben filtert und die Großhirnrinde in einem wachsamen Zustand hält.

• Das Rückenmark ist ein Kabel aus Nervengewebe, das sich von der Medulla bis ungefähr zur Unterseite des Brustkorbs erstreckt. Das Rückenmark hat zwei Funktionen: Es leitet Nachrichten zwischen Gehirn und Körper und dient als Reflexzentrum.

Das periphere Nervensystem (S. 138-139)

• Das PNS besteht aus Spinalnerven, die jeweils aus dem Rückenmark stammen und einer bestimmten Körperregion dienen, und Hirnnerven, die jeweils aus dem Gehirn entspringen und die Strukturen des Kopfes und bestimmter Körperteile wie Herz und Zwerchfell bedienen.

• Das PNS gliedert sich in das somatische Nervensystem, das bewusste Empfindungen und willkürliche Bewegungen steuert, und das autonome Nervensystem, das uns hilft, unsere unbewussten, unwillkürlichen inneren Aktivitäten zu regulieren.

• Das autonome Nervensystem kann in Sympathikus und Parasympathikus unterteilt werden, zwei Zweige mit antagonistischer Wirkung. Das sympathische Nervensystem richtet den Körper auf Stress- oder Notfallsituationen aus. Das parasympathische Nervensystem passt die Körperfunktionen so an, dass in erholsamen Zeiten Energie gespart wird.

Erkrankungen des Nervensystems (S. 139-141)

• Kopfschmerzen können von relativ mild (Spannungskopfschmerzen) bis zu schweren (Migräne) reichen.

• Ein Schlaganfall wird durch eine Unterbrechung des Blutflusses verursacht, die zum Absterben von Nervenzellen führt. Die Auswirkungen hängen von der betroffenen Hirnregion ab.

• Koma, ein Zustand, bei dem eine Person völlig nicht auf sensorische Reize reagiert, kann durch einen Schlag auf den Kopf, Tumore, Infektionen, Medikamente oder Leber- oder Nierenversagen verursacht werden.

• Da das Rückenmark die Kommunikationswege zwischen dem Gehirn und dem Rest des Körpers enthält, beeinträchtigt eine Schädigung des Rückenmarks die Funktion unterhalb der Verletzungsstelle.

1. Unterscheiden Sie zwischen dem zentralen Nervensystem und dem peripheren Nervensystem. Nennen Sie jeweils zwei Komponenten. P. 129

2. Beschreiben Sie drei Funktionen, die das Gehirn und das Rückenmark schützen. S. 130-131

3. Welche Funktionen hat Liquor cerebrospinalis? P. 131

4. Was bildet graue Substanz? Was ist seine Funktion? Was bildet weiße Substanz? Was ist seine Funktion? P. 132

5. Beschreiben Sie die drei Arten von Funktionsbereichen der Großhirnrinde. S. 132-134

6. Inwiefern sind der primäre somatosensorische Bereich und der primäre motorische Bereich der Großhirnrinde ähnlich organisiert? Worin unterscheiden sich diese Bereiche? S. 132-133

7. Nennen Sie fünf Funktionen des Hypothalamus. S. 134-135

8. Welche Funktion hat das Kleinhirn? P. 135

9. Welches Funktionssystem des Gehirns ist für Emotionen verantwortlich? S. 134-135

10. Beschreiben Sie die beiden Funktionen des retikulären Aktivierungssystems. S. 136-137

11. Listen Sie die beiden Funktionen des Rückenmarks auf und beziehen Sie jede Funktion auf die Struktur des Rückenmarks. S. 137-138

12. Du kochst das Abendessen und berührst achtlos den heißen Brenner auf dem Herd. Sie entfernen Ihre Hand, bevor Sie sich des Schmerzes überhaupt bewusst sind. Erklären Sie anhand der Anatomie eines spinalen Reflexbogens, wie Sie reagieren könnten, bevor Sie sich des Schmerzes bewusst wurden. P. 138

13. Was sind die beiden Abteilungen des peripheren Nervensystems? Welche Art von Reaktion steuert jeder? S. 138-139

14. Vergleichen und kontrastieren Sie die Funktionen des sympathischen und parasympathischen Nervensystems. P. 139

15. Listen Sie einige Effekte der sympathischen Stimulation auf und erklären Sie, wie diese den Körper auf einen Notfall vorbereiten. P. 139

16. Sie sehen sich mit Ihren Freunden ein Fußballspiel an. Ein Wide Receiver macht einen unglaublichen Fang und läuft dann 20 Yards, wobei er gekonnt defensiven Spielern ausweicht, um einen Touchdown zu erzielen. Dein Freund Joe sagt: "Erstaunlich! Wie macht er das?" Die hervorragende sensomotorische Koordination des Empfängers ist zu einem großen Teil seinen Handlungen zu verdanken

C. retikuläres Aktivierungssystem.

17. Wenn Sie hier sitzen und studieren, werden Sie sich wahrscheinlich nicht des Drucks Ihrer Kleidung auf Ihrem Körper und des Raschelns von Papier bewusst sein, wenn andere Schüler die Seiten umblättern. Der Teil des Gehirns, der "entscheidet", dass dies unwichtige Reize sind, ist der

A. retikuläres Aktivierungssystem.

18. Belinda fuhr ohne Helm Fahrrad und wurde von einem Auto angefahren. Sie schlug sich bei dem Sturz sehr hart auf den Hinterkopf. Der Arzt ist ziemlich besorgt, weil sich das Mark an der Schädelbasis befindet. Sie erklärt Belindas Eltern, dass eine Verletzung des Rückenmarks zu

A. der Verlust der Koordination, so dass das Kind möglicherweise nie die motorischen Fähigkeiten wiedererlangt, die zum Fahrradfahren erforderlich sind.

C. Amnesie (Verlust des Gedächtnisses).

D. Tod, weil hier viele lebenserhaltende Systeme kontrolliert werden.

19. Das Nervenzentrum, das die Körpertemperatur reguliert, ist das _____.____________________________

20. Die Region des Gehirns, die grundlegende physiologische Prozesse wie Atmung und Herzfrequenz reguliert, ist die _____.

21. Der Zweig des Nervensystems, der den Körper auf Notfallsituationen vorbereitet, ist der _____.

22. Die Gehirnregion, die für Intelligenz und Denken verantwortlich ist, ist die _____.

1. Joe und Henry hatten beide Autounfälle und erlitten beide einen Rückenmarksschaden. Joes Verletzung war im unteren Rückenbereich und Henrys im Nackenbereich. Der Verletzungsgrad des Rückenmarks ist bei Joe und Henry ähnlich. Wären die daraus resultierenden Probleme gleich schwerwiegend? Erklären. Beschreiben Sie einige der Schwierigkeiten, die Joe und Henry wahrscheinlich haben werden.

2. Wenn Sie erkältet sind, können Sie ein abschwellendes Mittel einnehmen, um Ihnen beim Atmen zu helfen. Einige abschwellende Mittel enthalten Pseudoephedrin, das die Wirkung des sympathischen Nervensystems nachahmt. Welche Nebenwirkungen können Sie erwarten? Würden Sie erwarten, dass dieses Medikament Sie schläfrig macht?

3. Wenn Sie zahnärztliche Arbeiten durchführen lassen, verabreicht der Zahnarzt oft eine Lokalanästhesie in das Zahnfleisch in der Nähe der zu bohrenden Region. Normalerweise wird empfohlen, nichts zu essen, bis die Betäubung nachlässt. Dieser Rat wird aus Sorge um Ihre Zunge gegeben, nicht um Ihre Zähne. Wieso den?

4. Nach Jorges Autounfall konnte er sich an Ereignisse erinnern, die sich vor dem Unfall ereigneten, aber er vergaß schnell ein Gespräch oder eine Fernsehsendung, die er gerade gesehen hatte. Welcher Teil des Gehirns wurde bei dem Unfall verletzt?

Informationskompetenz werden

Wenn eine Person eine Kopfverletzung hat, können Ärzte ein Koma herbeiführen, indem sie eine hohe Dosis Barbiturate oder Beruhigungsmittel verabreichen. Die Absicht des medizinisch induzierten Komas besteht darin, dem Gehirn zu ermöglichen, sich auszuruhen. Es verhindert zusätzliche Verletzungen, indem es den Blutfluss reduziert, was die Schwellung reduziert. Es gibt Erfolgsgeschichten. Es gibt jedoch auch Risiken – eine Lungenentzündung oder ein Blutgerinnsel in der Lunge – die tödlich sein können.

Verwenden Sie mindestens drei zuverlässige Quellen (Bücher, Zeitschriften oder Websites), um Informationen zu sammeln, die Ihnen bei der Entscheidung helfen, ob Sie eine geliebte Person, die eine schwere Kopfverletzung erlitten hat, in ein medizinisch bedingtes Koma versetzen möchten. Erkläre, warum du deine Entscheidung getroffen hast. Listen Sie alle Quellen auf, die Sie in Betracht gezogen haben, und erklären Sie, warum Sie sich für die drei verwendeten Quellen entschieden haben.

Wenn Sie der Urheberrechtsinhaber von Material auf unserer Website sind und beabsichtigen, es zu entfernen, wenden Sie sich bitte zur Genehmigung an unseren Website-Administrator.


Einführung

Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine im Erwachsenenalter beginnende neurodegenerative Erkrankung, die durch den Verlust von Motoneuronen (MN) definiert ist und 3–5 Jahre nach dem ersten Krankheitsbild zur Lähmung und schließlich zum Tod führt 1 . In 5–10 % der Fälle weisen die Patienten ein mendelsches Vererbungsmuster auf und die Krankheit segregiert innerhalb mehrerer Generationen betroffener Familien (familiäre ALS) 2 . In 90 % der Fälle ist die zugrunde liegende Ursache der ALS jedoch unbekannt und das Auftreten der Krankheit wird als sporadisch (sporadische ALS) klassifiziert 2 . Das meiste genetische Risiko bei ALS ist polygen, was auf eine komplexe genetische Architektur hinweist 3 . Angesichts dieser komplexen genetischen Architektur mit Beiträgen seltener und häufiger Allele haben wir einen Ansatz auf Systemebene gewählt, um die Genexpressionssignaturen im Zusammenhang mit der ALS-Pathophysiologie zu verstehen.

Weighted Gene Co-Expression Network Analysis (WGCNA) 4 ist eine leistungsfähige Methode zur Organisation und Interpretation weitreichender Transkriptionsveränderungen bei neurodegenerativen Erkrankungen. Bei der Alzheimer-Krankheit (AD) haben transkriptomische und proteomische Studien ein Muster der Fehlregulation gezeigt, das immun- und mikrogliaspezifische Prozesse impliziert 5,6 . Im weiteren Sinne bei Tauopathien, einschließlich AD, frontotemporaler Demenz (FTD) und progressiver supranukleärer Parese (PSP), haben molekulare Netzwerkanalysen Genmodule und microRNAs identifiziert, die Neurodegeneration vermitteln, was ihren Nutzen bei der Priorisierung molekularer Ziele für therapeutische Interventionen hervorhebt 7,8,9,10 . Bei ALS haben frühere Studien die Transkriptionslandschaft in sporadischem und C9orf72 (familiärem) postmortalem ALS-Gehirngewebe untersucht und ein Muster von Fehlregulationen in der Genexpression, alternativem Spleißen und alternativer Polyadenylierung gefunden, die die RNA-Verarbeitung, die neuronale Funktion und den Zellverkehr störten 11. Die Verallgemeinerbarkeit dieser Ergebnisse ist jedoch aufgrund der relativ kleinen Stichprobengrößen (n = 26) eingeschränkt. Zahlreiche Studien haben zuvor die Transkriptionslandschaft des Rückenmarks untersucht, die Axone der oberen Motoneuronen (UMN) und einige der unteren Motoneuronen (LMN) beherbergt und der Ort der LMN-Degeneration bei ALS ist 12,13,14,15 ,16,17 . Allerdings ist eine rigorose Untersuchung von Gen-Co-Expressionsnetzwerken im Rückenmark noch nicht vollständig erforscht.

Um Genexpressionssignaturen im Zusammenhang mit ALS im Rückenmark zu untersuchen, generierten wir Gen-Co-Expressionsnetzwerke mithilfe der RNA-Sequenzierung von 62 neurotypischen humanen zervikalen Rückenmarksproben des GTEx-Konsortiums 18 . Wir haben diese Co-Expressionsmodule durch eine Gen-Ontologie (GO)-Anreicherungsanalyse charakterisiert, die zeigt, dass die Module ein vielfältiges Spektrum biologischer Prozesse repräsentieren. Um Module zu identifizieren, die mit genetischen ALS-Risikofaktoren angereichert sind, haben wir die Anreicherung seltener Risikomutationen mit großem Effekt, die zuvor in der Literatur beschrieben wurden, sowie häufige genetische Variationen abgefragt 19,20 . Der zweite Ansatz ist genomweit und daher unverzerrt und konzentriert sich auf die Anreicherung von häufigen Risikovarianten mit geringer Wirkung, die in einer Genome Wide Association Study (GWAS) von ALS identifiziert wurden 21 . Durch die Aufteilung der SNP-basierten Heritabilität und die Durchführung von Anreicherungstests für Gene mit seltenen Mutationen finden wir eine signifikante Überlappung von Genen mit seltenen und häufigen Variationen in SC.M4, das Gene darstellt, die an der RNA-Verarbeitung und epigenetischen Regulation beteiligt sind. Wir finden auch eine Anreicherung von häufigen genetischen Risikovarianten von ALS in SC.M2, das Gene repräsentiert, die am intrazellulären Transport, der Proteinmodifikation und zellulären katabolen Prozessen beteiligt sind. Wir erweitern diese Ergebnisse, indem wir die Fehlregulation dieser Module in Daten aus mehreren veröffentlichten menschlichen ALS-Patienten- und Tiermodellgeweben demonstrieren 12,13,22,23. Wir identifizieren Module im Zusammenhang mit ribosomaler Funktion, Wundreaktion und Leukozytenaktivierung, die in diesem vielfältigen Satz von ALS-bezogenen Datensätzen fehlreguliert sind. Der Gensatz, der diesen Modulen zugrunde liegt, bietet eine Vielzahl von Zielen für die Erforschung neuer Mechanismen für die therapeutische Entwicklung.


Ventrikel

  • Hohlraum innerhalb der Röhre bildet den angrenzenden Raum der Ventrikel des Gehirns und des zentralen Kanals des Rückenmarks
  • dieser Raum wird zunächst mit Fruchtwasser, später mit CerebroSpinal Fluid (CSF) gefüllt
  • Liquor wird durch eine veränderte Gefäßstruktur sezerniert, die Plexus chorioideus, liegt in den Ventrikeln

Gehirnflexuren

Schnelles Wachstum faltet das Neuralrohr und bildet 3 Gehirnflexuren (kranial nach kaudal)

  • Kopfbeuge - (Mesencephal) schiebt das Mesencephalon nach oben
  • pontine Biegung - (Metencephalon) erzeugt den 4. Ventrikel
  • zervikale Beugung - (Myelenzephalon) zwischen Hirnstamm und Rückenmark

Hintergrund

Die akute Rückenmarksverletzung (ASCI) ist ein verheerendes Ereignis, das tiefgreifende Auswirkungen auf das Leben der Patienten und ihrer Familien haben kann. Obwohl es keine definitive medizinische Behandlung gibt, wurde die Rolle von Methylprednisolon (MP) bei der Behandlung von ASCI und anderen Erkrankungen des Rückenmarks eingehend untersucht, seine Verwendung bleibt jedoch umstritten. Während MP anfangs vielversprechend in der Wirksamkeit der ASCI-Behandlung zeigte, haben neuere Studien ihre Anwendung unter Berufung auf zahlreiche systemische Nebenwirkungen in Frage gestellt. Pharmakologische Behandlungen in diesem Bereich sind aufgrund des Mangels an Wissen über die Pathophysiologie und Heterogenität von Patienten mit diesen Erkrankungen kaum verstanden.Trotz dieser Mängel und mangels alternativer Behandlungsmöglichkeiten wird MP von Ärzten immer noch häufig eingesetzt.

Methoden

Wir überprüfen frühere und aktuelle Literatur zum Einsatz der MP-Behandlung bei ASCI-Patienten mit einer Diskussion über neuartige Wirkstoffabgabesysteme, die das Potenzial zur Verbesserung der MP-Bioverfügbarkeit an der Verletzungsstelle bei gleichzeitiger Minimierung systemischer Nebenwirkungen gezeigt haben. Darüber hinaus werden aktuelle Ansichten zur Rolle von MP und Dexamethason bei metastasierter Rückenmarkskompression und postoperativer Infektion überprüft.

Ergebnisse

Während einige Daten Vorteile bei der Verwendung von Steroiden bei Rückenmarkspathologien belegen, deuten umfangreiche Untersuchungen bestenfalls auf begrenzte Wirkungen und ein unlösbares Risiko-Nutzen-Problem hin.

Schlussfolgerungen

Derzeit ist die Evidenz bezüglich der Anwendung von Dexamethason bei MSCC umstritten, insbesondere in Bezug auf Dosisregime. Letztendlich sind weitere Untersuchungen zur Verwendung von Steroiden erforderlich, um ihren Nutzen bei der Behandlung von Patienten mit Rückenmarkspathologie zu bestimmen.



Bemerkungen:

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