Reifung des Stirnhirns
Reifung des Stirnhirns
Reifung des Stirnhirns
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Strukturplastizität in der frühkindlichen<br />
Entwicklung<br />
Beitrag Köln, den 2.02.2007<br />
G. Teuchert-Noodt<br />
Forschung und Lehre in Neurobiologie & Humanbiologie<br />
Universität Bielefeld, Fakultät für Biologie, Bereich Neuroanatomie<br />
33615 Bielefeld, Universitätsstraße den 11.05.2005
Vorgeburtliche Entwicklung <strong>des</strong> menschlichen Gehirns<br />
Rückenmarksreflexe<br />
Funktionsmodule<br />
im Kortex reifen<br />
1 Monate<br />
2 Monate<br />
5 Monate 6 Monate 7 Monate<br />
REM-Schlaf<br />
Wann beginnt das Leben<br />
3 Monate<br />
Wachzustand&Tief<br />
schlaf<br />
<strong>Reifung</strong> von<br />
Sinnesfunktionen<br />
Vestibularis-<br />
System<br />
8 Monate Funktion 9 Monate<br />
Plastische<br />
Anpassung<br />
GABA<br />
Glutamat<br />
Struktur<br />
Umweltreize<br />
Moro;<br />
Rückzugsreflex<br />
Serotonin<br />
Adrenalin<br />
Dopamin
Hinterer Hirnstamm mit Kleinhirn: die 4 Vestibulariskerne (grün) nehmen einen umfassenden<br />
Raum ein, sind eng assoziiert mit sensiblen (blau), visceralen (gelb) u. motorischen Kernen (rot)<br />
viscerale Kerne<br />
3 Augenmuskel-Kerne<br />
Trigeminus-Kern<br />
vestibuläre Kerne<br />
viscerale Kerne<br />
motorische Kerne<br />
für die Nackenmuskulatur
Urhirn (punktierte Linien) und Neuhirn (ausgezogene Linien) reifen prä-& postnatal sukzessiv heran und bilden dabei<br />
integrative Schaltkreise. Auf diesem Weg werden primäre von sekundären Reflexen abgelöst.<br />
Neuhirn<br />
Urhirn<br />
Elementarapparat<br />
Neuroplastizität im Rückenmark<br />
am Beispiel der Durchtrennung <strong>des</strong> Nervus phrenicus<br />
Demaskierung von<br />
primär angelegten Bahnen<br />
Kritische Phase bezieht sich auf die<br />
ersten 20 min
Die Kompensationstheorie: Wolff, Wagner, Dammasch (1984/86)<br />
Selbstorganisation von Nervennetzen während der Entwicklung<br />
Transmitterreifung induziert kritische Phasen für die Einflussnahme von Umweltreizen<br />
+ Glutamat<br />
- GABA<br />
Dopamin<br />
Serotonin<br />
Adrenalin<br />
<strong>Reifung</strong> v.Transmittern<br />
im Stirnhirn<br />
technisches Zeitalter<br />
begrifflich<br />
E r w a c h s e n<br />
perzeptuell-begrifflich<br />
Umweltreize<br />
18 Jahr<br />
Sozialverhalten<br />
P u b e r t ä t<br />
<strong>Reifung</strong> von Transmittern in<br />
beiden Hirnhälften<br />
=Lateralisierung<br />
<strong>Reifung</strong> von<br />
Transmitten im<br />
Hirnstamm<br />
Umweltreize<br />
Morphogene<br />
+ -<br />
Homoeostasie<br />
motorisch-perzeptuell<br />
G e b u r t<br />
grob-motorisch<br />
sensorisch-motorisch,<br />
endogene Rhythmen<br />
1 Jahr<br />
7 Jahr<br />
vom 2.-9. Lj<br />
Sprache,Schrift,<br />
Raum-Zeitgedächtnis<br />
vorgeburtl.<br />
endogenen Rhythmen
The best gift you‘ll<br />
ever give to an<br />
expectant Mother
Historie der Neuroplastizitätsforschung von Hebb bis zur Gegenwart<br />
Hebb`s Konzept von rückwirkenden<br />
Aktivitäten in einem „cell assembly“<br />
Modul im Sinnesfeld <strong>des</strong> Kortex<br />
Die wiederholte Feuerrate eines Neurons<br />
veranlasst in einem labilen „cell assembly“<br />
unter dem Einfluß morphogener<br />
Prozesse eine erhöhte Effizienz und<br />
Stabilisierung <strong>des</strong> Kontaktspektrums<br />
(HEBB, 1949)<br />
Funktionsmodul/Langzeitpotenzierung<br />
Reaktive Plastizitätsforschung (1968)<br />
LTP<br />
Glutamat<br />
Nach einer Läsion bzw. Verletzung von<br />
Hirnstrukturen kommt es innerhalb kritischer<br />
Phasen und unter dem Einfluß<br />
morphogener Prozesse zum Aussprossen<br />
benachbarter Fasern in Abhängigkeit von<br />
Aktivitäten<br />
(=funktionale/dysfunktionale<br />
Reorganisation)<br />
GABA<br />
Dopamin<br />
Sehbahn<br />
Serotonin<br />
Acetylcholin<br />
Kritische Phase
Dynamic of synaptogenesis in the visual cortex of rats<br />
following to lesion<br />
I<br />
II<br />
III<br />
IV<br />
star pyramidal cells<br />
V<br />
3 days 5 days 15 days
Dynamic of synaptogenesis in the visual cortex of rats<br />
following to lesion<br />
I<br />
II<br />
III<br />
IV<br />
V<br />
star pyramidal cells<br />
VI<br />
30 days 60 days 150 days
star pyramids<br />
„masked fibres“<br />
(-)<br />
sprouting under the influence<br />
of trophic signals and any<br />
activity flow<br />
myelination<br />
(+)
Das Zusammenspiel von Neurotransmittern im<br />
Gehirn und die Frage nach Plastizität<br />
Der große limbo-präfrontale Schaltkreis<br />
• Arbeitsgedächtnis<br />
Sozialverhalten,<br />
willentliche<br />
Entscheidung<br />
Stirnhirn<br />
motorischer C.<br />
akustischer C<br />
hören.<br />
Hypophyse<br />
fühlen<br />
Limbisches System<br />
sensorischer C.<br />
Substantia nigra/VTA<br />
end.Rhythmen<br />
visueller C.<br />
sehen<br />
GABA<br />
Glutamat<br />
neue Nervenzellen<br />
Acetylcholin<br />
Serotonin<br />
Noradrenalin<br />
Dopamin
Faustregel: das werdende Leben & Kleinkind gilt es vor Stressoren jeglicher Art zu beschützen<br />
Vorgeburtliche kritische Phase für die <strong>Reifung</strong> von Reflexen & endogenen Rhythmen<br />
Steuerung von Tiefschlaf, Traumschlaf und Wachzustand aus dem Hirnstamm unter gleichzeitig einsetzender<br />
<strong>Reifung</strong> der aufsteigenden Transmitterbahnen zum Kortex<br />
Handeln<br />
motorischer C.<br />
Sinneswahrnehmung<br />
Delta-Wellen 1 HZ<br />
Thalamus<br />
sensorischer C.<br />
fühlen<br />
akustischer C.<br />
hören<br />
visueller C.<br />
sehen<br />
Monoamine<br />
Serotonin, Adrenalin,<br />
Dopamin, Acetylcholin<br />
• Tiefschlaf<br />
Thalamokortikale<br />
Bahn<br />
• Traumschlaf<br />
= REM Schlaf<br />
Hypophyse<br />
Theta-Wellen<br />
1-6 HZ<br />
K ö r p e r<br />
Rückzugsreflex,<br />
Moro u.a.<br />
uterin reifende Reflexe
Evolution <strong>des</strong> <strong>Stirnhirns</strong> mit seinen Leistungen zu raum- & zeitbezogener Verrechnung (historischem<br />
Bewusstsein <strong>des</strong> <strong>Reifung</strong> Menschen, <strong>des</strong> willentlichen <strong>Stirnhirns</strong> Entscheidungen, (kritische Sozialverhalten, Phase Antizipation, bis ca 20. Umgang Lj) &<br />
Beherrschung von Emotionen etc. Allgemeine Wachheit, Aufmerksamkeit, Kurzzeitgedächtnis, Emotionen<br />
Homo sapiens sapiens<br />
seit 100T J / 1600 cm 3<br />
Neandertaler<br />
vor 60T J / 1400 cm 3<br />
Homo erectus<br />
vor 1 Mio J / 600 cm 3<br />
vor 6 Mio J / 300 cm 3<br />
Kontrolle über Denken versagt<br />
Stirnhirn<br />
riechen<br />
Kontrolle über Gefühle versagt<br />
Kontrolle über allg.Motivation & Lernbegabung versagt<br />
hören<br />
fühlen<br />
Hippocampus<br />
riechen<br />
hören<br />
fühlen<br />
sehen<br />
sehen<br />
Neurogenese<br />
überhöht d. h.<br />
ineffektive<br />
Synaptogenese =<br />
eingeengte plastische<br />
Potenz<br />
Glutamat<br />
Dopamin
Aktivitäten zirkulieren in kleinen basalen Rückkopplungsschleifen<br />
Das Lernen Gehirn mit ist Gefühl: ein Konstrukt: EQ<br />
kognitive Leistungen,<br />
Motivationsbildung,<br />
Sozialverhalten,<br />
Kontrolle über die<br />
Emotionen sowie über die<br />
Bewegung<br />
Stirnhirn<br />
Handeln<br />
Amygdala<br />
motorische Rinde<br />
hören<br />
fühlen<br />
Limbisches System<br />
Sinneswahrnehmung & Aufmerksamkeit<br />
sehen<br />
neue Nervenzellen<br />
Wachheit, Neugierde<br />
Kurzzeitgedächtnis emotionale & vegetative Antworten
Facit<br />
Results demonstrate the way an anatomical disconnection<br />
syndrom in psychosis will develop by graded processes<br />
depending on the severity of trauma:<br />
• In a first step (non-invasive challenge of dopamine) the degraded<br />
glutamatergic efflux from the malfunctional developing prefrontal<br />
cortex suppresses maturation of both LIII and LV pyramids<br />
• In a second step (more severe challenge) the degraded efflux from the<br />
prefrontal cortex induces a suppressive LIII collateralisation and an<br />
oversprouting of exclusively LV collaterals<br />
• Presumably, this dissoziation may result from the preservation of<br />
transient LV fibre surplus values which characterise the postnatal<br />
pyramidal development
Aktivitäten circulieren in kleinen Rückkopplungsschleifen<br />
Das Lernen Gehirn mit ist Gefühl: ein Konstrukt: EQ<br />
Unfähigkeit zur Verhaltenskontrolle Stereotypien<br />
Handeln<br />
Sinneswahrnehmung & Aufmerksamkeit<br />
Arbeitsgedächtnis<br />
Sozialverhalten,<br />
willentliche<br />
Entscheidung<br />
Stirnhirn<br />
Amygdala<br />
motorische Rinde<br />
hören<br />
fühlen<br />
Limbisches System<br />
sehen<br />
neue Nervenzellen<br />
Wachheit, Neugierde<br />
Kurzzeitgedächtnis emotionale & vegetative Antworten<br />
Unfähigkeit der Gefühlskontrolle Ängste
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