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Das menschliche Gehirn für Dummies

Das menschliche Gehirn für Dummies

Frank Amthor, Doren Paal (Translator)

ISBN: 978-3-527-66594-5

Aug 2013

336 pages

Select type: E-Book

$14.99

Über den Autor 7

Einleitung 21

Über dieses Buch 21

Konventionen in diesem Buch 22

Was Sie nicht lesen müssen 22

Törichte Annahmen über den Leser 22

Wie dieses Buch aufgebaut ist 23

Teil I: Darf ich vorstellen – Ihr Nervensystem 23

Teil II: Die innere und äußere Welt wahrnehmen – Unsere Sinne 23

Teil III: Immer weiter gehen – Das motorische Nervensystem 23

Teil IV: Intelligenz: Bewusstsein und Denken 23

Teil V: Der Top-Ten-Teil 24

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 24

Wie es weitergeht 24

Teil I Darf ich vorstellen – Ihr Nervensystem 25

Kapitel 1 Ein Kurztrip durch das Nervensystem 27

Die Entwicklung des Nervensystems verstehen 27

Spezialisieren und kommunizieren 28

Sich koordiniert bewegen 28

Die Entwicklung komplexer Tiere 28

Der Neokortex 29

Die Funktion des Nervensystems 29

Die wichtige Rolle der Nervenzellen 29

Signalverarbeitung in Schaltkreisen, Segmenten und Modulen 30

Was für eine Ladung: Elektrizität im Gehirn 31

Der modulare Aufbau des Nervensystems 32

Die Basis-Funktionen des Nervensystems 32

Die Welt wahrnehmen 32

Immer in Bewegung – motorische Nervenzellen 33

Entschluss und Tat 33

Intelligenz und Gedächtnis 34

Wenn etwas schiefläuft: Neurologische und psychische Erkrankungen 35

Ein Blick in die Zukunft 36

Fehlfunktionen behandeln 36

Unsere Fähigkeiten steigern: Verändern, wer wir sind 37

Kapitel 2 Gehirn und Rückenmark 39

Ein Blick in den Kopf: Das Gehirn und seine Areale 39

Der Neokortex 40

Unterhalb der Hirnrinde: Der Thalamus 46

Das limbische System und andere wichtige subkortikale Bereiche 47

Übertragung zwischen dem Gehirn und dem Rückenmark 50

Unterschiede: Größe, Aufbau und andere Varianten 52

Das Rückenmark: Der Vermittler zwischen den Nervensystemen 54

Der Rückenmarksreflex 54

Die Muskeln bewegen 56

Kämpfen oder Fliehen: Das vegetative Nervensystem 56

Woher wissen wir, wie unser Nervensystem funktioniert? 57

Die Untersuchung von Hirnverletzungen 57

Abbildungen des Gehirns: Vom frühen EEG bis heute 57

Kapitel 3 Wie Neuronen arbeiten 61

Das Neuron: Eine ganz besondere Zelle 61

Der Informationsaustausch zwischen Neuronen: Die Synapsen 62

Informationen aus der Umwelt aufnehmen: Spezialisierte Rezeptoren 63

Die drei funktionellen Klassen von Neurotransmittern 64

Neuronen als elektrische Signalgeber 64

Das Aktionspotenzial 66

Der Kreis schließt sich: Vom Aktionspotenzial

zur Neurotransmitterausschüttung 67

Bewegung durch Motoneuronen 69

Keine Nervenzellen: Die Gliazellen 69

Astrozyten 69

Oligodendrozyten und Schwann’sche Zellen 70

Mikrogliazellen 70

Messtechniken 70

Einzelne extrazelluläre Mikroelektroden 71

Scharfe intrazelluläre Elektroden 71

Patch-Clamp-Technik 71

Optische Messmethoden 71

Teil II Die innere und äußere Welt wahrnehmen – Unsere Sinne 73

Kapitel 4 Fühlen: Die Sinne der Haut 75

Die Wahrheit über die Haut und ihre sensorischen Neuronen 75

Der Aufbau der Haut 75

Berührung spüren: Die Mechanorezeptoren 76

Wie funktionieren Mechanorezeptoren? 77

Temperatur und Schmerz spüren 79

Lage und Bewegung spüren: Die Tiefensensibilität 80

Hautrezeptoren, spinale Schaltkreise und Projektionen auf das Gehirn 80

Signale somatosensorischer Rezeptoren 80

Empfindungen lokalisieren: Sensorische Areale auf der Hirnrinde 81

Den Schmerz verstehen 83

Schmerzen reduzieren 84

Die periphere Neuropathie 85

Chronische Schmerzen und individuelle Unterschiede in der Schmerzwahrnehmung 86

Kapitel 5 Einblicke in das Sehen 87

Ein flüchtiger Blick auf Ihre Augen 87

Die Netzhaut: Photonen werden in elektrische Signale umgewandelt 88

Photonen einfangen: Licht und Fototransduktion 89

Die Informationen zum Gehirn schicken 90

Signale der Fotorezeptoren verarbeiten: Horizontal- und Bipolarzellen 91

Signale senden und formen: Ganglien- und Amakrinzellen 92

Von den Augen zu den Sehzentren im Gehirn 93

Reiseziel: Thalamus 94

Andere Reiseziele 96

Vom Thalamus zum Okzipitallappen 97

Sehstörungen und optische Täuschungen 99

Für mich sieht das gleich aus: Farbenblindheit 99

Blindheit verstehen 100

Optische Täuschungen 101

Kapitel 6 Das Hören 103

Das Ohr: Schallwellen einfangen und entschlüsseln 103

Töne einfangen: Das Außenohr 104

Das Mittelohr 105

Die Töne kommen zum Gehirn: Das Innenohr 106

Den Geräuschen einen Sinn geben: Die Hörzentren im Gehirn 108

Stationen vor dem Thalamus 108

Endlich im Thalamus: Der Nucleus geniculatus medialis 109

Geräusche verarbeiten: Der obere Teil des Temporallappens 110

Die Verarbeitung komplexer auditiver Muster 111

Töne lokalisieren 112

Ich kann dich nicht hören: Gehörlosigkeit und Tinnitus 113

Der Gehörverlust 113

Dieses ständige Pfeifen und Klingeln 113

Kapitel 7 Geruch und Geschmack 115

Wonach riecht es hier? 115

Gerüche selektieren 117

Der Geruch geht verschiedene Wege 117

Im Orbitofrontalkortex wird es spezieller 120

Lassen Sie es sich schmecken 121

Geschmacksunterschiede: Die vier Geschmacksrichtungen 122

Geschmacksinformationen an das Gehirn senden 123

Geschmäcker erkennen und sich daran erinnern 125

Lernen und Gedächtnis beim Geschmacks- und Geruchssinn 126

Den Geruch und Geschmack vermissen 126

Schlecht oder gar nicht mehr riechen können 126

Sättigung 127

Teil III Immer weiter gehen – Das motorische Nervensystem 129

Kapitel 8 Die Bewegungs-Basics 131

Verschiedene Bewegungsarten erkennen 131

Bewegungen, die Körperfunktionen steuern 132

Reflexbewegungen 132

Bewusst gesteuerte Bewegungen 133

Bewegungssteuerung: Zentrale Planung und hierarchische Ausführung 133

Die Aktivierung unbewusster Muskelbewegungen 133

Den Fluchtreflex auslösen 134

Fortbewegung 135

Das Gehirn: Steuerungszentrale für komplexe Bewegungsabläufe 137

Muskelzellen und ihre Aktionspotenziale 137

Erkrankungen der Muskeln und der Motoneuronen 139

Myasthenia gravis 139

Viruserkrankungen: Tollwut und Kinderlähmung 139

Rückenmarksverletzungen 139

Kapitel 9 Rückenmark und Leitungsbahnen 141

Der Fluchtreflex 141

Die Position halten 142

Gegensätzliche Kräfte: Beuger-Strecker-Muskelpaare 142

Modulierende Reflexe: Bewegung und Gleichgewicht 143

Das Gleichgewicht halten: Der vestibulospinale Reflex 143

Sich fortbewegen 144

Fehler korrigieren: Das Kleinhirn 145

Das Kleinhirnsystem 145

Die Körperhaltung während der Bewegung vorausberechnen 145

Kapitel 10 Handlungen planen und ausführen 147

Vom Reflex zur bewussten oder zielgerichteten Handlung 147

Die Aufgabe des Frontallappens 148

Planen, Korrigieren, Lernen: Der Präfrontalkortex und subkortikale

Areale 149

Das Arbeitsgedächtnis 150

Handlungen in Gang setzen: Die Basalganglien 150

Supplementär- und prämotorische Areale 152

Das Kleinhirn: Bewegungen lernen und koordinieren 152

Und nun alles zusammen 153

Neue (und mysteriöse) Neuronen entdecken 154

Die Spiegelneuronen 154

Von-Economo-Neuronen 155

Wenn es nicht mehr rund läuft: Motorische Störungen 156

Verletzungen von Rückenmark und Gehirn 156

Degeneration der Basalganglien 156

Kapitel 11 Das vegetative Nervensystem 159

Arbeit hinter den Kulissen: Das vegetative Nervensystem 159

Die Funktionen des vegetativen Nervensystems verstehen 160

Teilen und herrschen: Das sympathische und parasympathische Nervensystem 161

Das vegetative Nervensystem und chronischer Stress 162

Süße Träume: Schlaf und zirkadianer Rhythmus 163

Die biologische Uhr durch Licht synchronisieren 163

Die verschiedenen Schlafstadien 164

Schlafzyklen steuern 166

Keine süßen Träume: Schlafstörungen 166

Teil IV Intelligenz: Bewusstsein und Denken 171

Kapitel 12 Intelligenz, Bewusstsein und Gefühle 171

Intelligenz definieren 171

Intelligenz verstehen: Allgemein oder spezialisiert? 172

Komponenten der Intelligenz 175

Verschiedene Intelligenzstufen 177

Steht die Intelligenz über den Emotionen? 178

Erinnerungen an starke emotionale Reaktionen 179

Das limbische System 179

Bewusstsein verstehen 182

Mutmaßungen über das Bewusstsein 183

Bewusstseinsarten 183

Das Bewusstsein studieren 184

Zwei Lager und ein Mittelweg 186

Unbewusste Verarbeitung: Rindenblindheit, visueller Neglect und andere Phänomene 187

Kapitel 13 Wie das Gehirn Gedanken verarbeitet 191

Das Gehirn übernimmt das Kommando 191

Alles über den Neokortex 192

Die vier Hauptlappen des Gehirns und ihre Funktionen 192

Die graue und weiße Substanz 194

Konnektivität 195

Minikolumnen und die Six-degrees-of-separation-Regel 195

Die sechs Schichten der Großhirnrinde 196

Begrüßt den Neokortex! 197

Gedanken kontrollieren: Sensorische Leitungsbahnen und Hierarchien 198

Sensorische Verschaltungen vom Thalamus zum Kortex 198

Der Hippocampus: Spezialisiert auf das Gedächtnis 200

Die Gehirnhälften 201

Spezialisiert auf Sprache 201

Asymmetrie bei der Verarbeitung visueller Informationen 203

Wo das Bewusstsein wohnt 203

Sprache und Schädigung der rechten oder linken Hirnhälfte 204

Allem einen Sinn geben 204

Kapitel 14 Das exekutive Gehirn 205

Das Gehirn, das wir heute haben: Der Neokortex und das Reptiliengehirn 205

Mein Neokortex ist größer als deiner: Die relative Größe 206

Der Präfrontalkortex und die Fähigkeit, Ziele zu verfolgen 207

Arbeitsgedächtnis, Problemlösung und der seitliche Präfrontalkortex 209

Das Arbeitsgedächtnis 209

Die Grenzen des Arbeitsgedächtnisses 211

Perseveration: Am Alten kleben, auch wenn es nicht mehr sinnvoll ist 213

Entscheidungen treffen: Der Orbitofrontalkortex 214

Das Bauchgefühl: Erlernte emotionale Reaktionen 214

Risikofreudigkeit, Abneigung und Vergnügen 215

Fallbasierte Schlussfolgerungen: Nachdenken über soziale Konsequenzen 215

Sind wir schon da? Der vordere Teil des Gyrus cinguli 215

Aufzeichnungsfehler und Veränderungstaktiken 216

Handeln ohne Denken 217

Probleme im vorderen Teil des Gyrus cinguli 217

Kapitel 15 Lernen und Gedächtnis 219

Lernen und Gedächtnis: Eine weitere Möglichkeit, sich der Umwelt anzupassen 219

Anpassung während der Entwicklung 220

Das klassische Lernen 221

Mehr oder weniger Signale senden: Anpassung und Verstärkung 221

Anpassung 221

Verstärkung 222

Gewöhnung und Sensibilisierung am Seehasen studieren 222

Was geschieht beim Lernen: Veränderliche Synapsen 223

Neuronale Verarbeitungsprozesse: UND- und ODER-Gatter 223

Die McCulloch-Pitts-Nervenzelle 225

Das Gehirn neu verkabeln: Der NMDA-Rezeptor 225

Die Rolle des Hippocampus für Lernen und Gedächtnis 227

Vom Kurz- zum Langzeitgedächtnis 227

Die Gedächtnis-Matrix des Hippocampus 228

Das Gedächtnis: Kortikale Mechanismen 230

Das episodische Gedächtnis 231

Gedächtnisverlust: Vergessen und Amnesie 232

Besser lernen 233

Lernzeiten auf viele kürzere Abschnitte verteilen 233

Genug schlafen 233

In Gedanken üben 234

Belohnen und bestrafen 234

Kapitel 16 Schaltkreise entwickeln und verändern: Plastizität 235

Entwicklung nach der Befruchtung 235

Entstehung aus dem Ektoderm: Das embryonale Nervensystem 236

Schichten aufbauen: Die Entwicklung des Kortex 238

Alles miteinander verkabeln: Wie Axone verschiedene Hirnareale miteinander verbinden 241

Aus Erfahrungen lernen: Plastizität und die Entwicklung kortikaler Landkarten 242

Sehen, Hören, Berühren – Landkarten in unserem Kopf 243

Das Hebb’sche Gesetz 244

Umwelteinwirkungen: Natur gegen Erziehung 245

Den falschen Weg einschlagen: Entwicklungsstörungen des Nervensystems 245

Genetische Entwicklungsstörungen bei Mutantenmäusen 246

Einflüsse von Umweltfaktoren auf die Entwicklung des menschlichen Gehirns 247

Das alternde Gehirn 248

Das Gehirn verändert seine Strategie 248

Altersspezifische Störungen des Gehirns 249

Autoimmunerkrankungen 250

Schlaganfälle 250

Tumore 251

Kapitel 17 Psychische Störungen und Medikamente, die auf das Gehirn wirken 253

Ursachen und Arten psychischer Erkrankungen 253

Genetische Defekte 254

Entwicklungsstörungen und Umwelteinflüsse bei psychischen Erkrankungen 255

Psychische Erkrankungen, bei denen Gene und Entwicklung eine Rolle spielen 256

Vielversprechende Medikamente 260

Typische und atypische antipsychotische Medikamente 260

Medikamente, die GABA-Rezeptoren beeinflussen 260

Medikamente, die Serotonin beeinflussen 261

Medikamente, die Dopamin beeinflussen 261

Einige natürliche psychoaktive Substanzen 261

Teil V Der Top-Ten-Teil 263

Kapitel 18 Wichtige Hirnstrukturen 265

Der Neokortex 265

Der Thalamus, das Tor zum Neokortex 265

Das Pulvinar 266

Das Kleinhirn 266

Der Hippocampus 267

Das Wernicke- und das Broca-Areal 267

Das fusiforme Gesichtsareal 268

Die Amygdala 268

Der seitliche Präfrontalkortex 268

Die Substantia nigra (Basalganglien) 269

Der vordere Teil des Gyrus cinguli 269

Kapitel 19 Tricks der Neuronen 271

Das Größenproblem lösen 271

Immer das meiste herausholen 272

Chemische Kommunikation der Neuronen 272

Spezialisiert für die Sinne 273

Signalverarbeitung durch Ionenkanalströme 273

Die Signalstärke über weite Entfernungen erhalten 273

Das Axon: Signale vom Kopf bis zum Fuß 274

Schneller durch Myelinscheiden 274

Das neuronale Gleichgewicht 275

Anpassen und Lernen durch die Veränderung der Synapsenstärke 275

Kapitel 20 Verblüffende Fakten über das Gehirn 277

Es besitzt 100 Milliarden Zellen und eine Billiarde Synapsen 277

Das Bewusstsein wohnt nicht in einem speziellen Hirnareal 278

Das Gehirn besitzt keine Schmerzrezeptoren 278

Das Durchtrennen der größten Nervenfaserbahn im Gehirn hat nur geringe Nebenwirkungen 279

Einsteins Gehirn war kleiner als der Durchschnitt 279

Erwachsene verlieren täglich Hunderttausende Neuronen ohne spürbare Folgen 280

Unser Gehirn ist ein Energiefresser 280

Es ist ein Mythos, dass wir nur zehn Prozent unseres Gehirns nutzen 281

Hirnschädigungen führten zu Inselbegabungen 282

Auch erwachsene Gehirne können neue Nervenzellen bilden 282

Kapitel 21 Zukunftsmusik – Vielversprechende Behandlungsmöglichkeiten 285

Entwicklungsstörungen durch eine Gentherapie korrigieren 285

Ein Superhirn durch Genmanipulation 286

Gehirnverletzungen mit Stammzellen heilen 286

Die Behandlung neurologischer Störungen mit der tiefen Hirnstimulation 287

Hirnstimulation durch transkranielle Magnetstimulation und transkranielle Gleichstromstimulation 287

Neuroprothesen gegen Sinnesverlust 288

Neuroprothesen gegen Lähmungen 288

Ein besseres Gehirn durch Neuroprothesen 288

Computergestütztes Lernen 289

Krankheiten behandeln mit Nanobots 289

Kapitel 22 Fakten zum Gehirn für Eilige 291

Die Arten und Funktionen von Neuronen 291

Die Rolle des Neokortex verstehen 292

Die rechte und linke Gehirnhälfte 294

Die vier Gehirnlappen 294

Der Frontallappen 294

Der Parietallappen 296

Der Okzipitallappen 296

Der Temporallappen 296

Der Thalamus und das limbische System 296

Glossar 299

Stichwortverzeichnis 317