Basalganglien, Hypothalamus und Schlaf: Funktionen und Rhythmen

Basalganglien: Lernen, Reaktion und Erkrankungen

Lernen und Reaktionen, die in den Basalganglien verankert sind, sind bei Läsionen beteiligt und können Krankheiten wie Parkinson verursachen. Die Abflusswege des Putamen sind zwei:

• Direkter Weg: Projektionen zum medialen und inneren Segment des Globus pallidus und zur Substantia nigra.
• Indirekter Weg: Projektionen über das laterale bzw. äußere Segment des Globus pallidus. Dieser beeinflusst die Hemmung der Bewegung.

Thalamus, Hypothalamus und Zwischenhirn

Thalamus und Hypothalamus sind anatomisch Teile des Zwischenhirns (Diencephalon). Der Hypothalamus macht nur einen kleinen Anteil der Gesamtmasse des Gehirns aus, ist aber funktionell sehr wichtig. Er löst eine Reihe von Effektorreaktionen in Zentren aus, die auf Eingeweide, exo- und endokrine Drüsen sowie Muskeln wirken.

Effektorwege: neuronal und humoral

Die Effekte erfolgen über zwei Hauptwege:

• Neuronaler Weg: Bestehend aus dem autonomen Nervensystem (ANS), das auf glatte Muskulatur der Eingeweide und auf exokrine Drüsen wirkt.
• Humoraler Weg: Bestehend aus Hormonen, die eine erregende oder hemmende Wirkung auf ein Organ ausüben können.

Funktionen: Temperaturregulation und autonome Kontrolle

Wichtige Funktionen des Hypothalamus und angrenzender Regionen sind u. a.:

• Temperaturregulation (z. B. praoptische Region).
• Autonome Regulation durch den Hirnstamm und das Rückenmark.
• Schlaf-Wach-Zyklus und weitere homöostatische Steuerungen.

Zentrales und peripheres Nervensystem

Zentrales Nervensystem (ZNS): Gehirn (Großhirn, Kleinhirn, Thalamus, Mittelhirn), Hirnstamm (z. B. Pons), Medulla oblongata und Rückenmark. Peripheres Nervensystem (PNS): periphere Nerven und zugehörige Strukturen.

Chronobiologie: Typen biologischer Rhythmen

Typen von Rhythmen:

• Circardian (Tagesrhythmus): Rhythmen mit einer Periodendauer von etwa 24 Stunden.
• Infradiane Rhythmen: Tritt seltener auf, d. h. mit Perioden > 24 Stunden.
• Ultradiane Rhythmen: Treten mehrmals pro Tag auf, d. h. mit Perioden < 24 Stunden (z. B. Atemzyklen, Herzkontraktion, Ess- und Trinkverhalten).

Zirbeldrüse (Epiphyse) und Schlaf

Die Zirbeldrüse (Epiphyse) liegt dorsal der dritten Hirnkammer und entwickelt sich aus dem dorsalen Zwischenhirn. Sie ist mit der Regulation des Schlafes und der Melatoninproduktion assoziiert.

Schlafphasen: NREM und REM

NREM (non-rapid eye movement): Ruhiger, synchronisierter Schlaf, umfasst die Stadien I–IV, wobei die Stadien III und IV den Tiefschlaf darstellen.

REM (rapid eye movement): Erscheint typischerweise nach etwa 70 bis 100 Minuten Schlaf. REM-Phasen folgen wiederholt in Zyklen im Verlauf der Nacht.

Die Funktionen des Schlafs werden mit diversen Prozessen in Verbindung gebracht, darunter Erholung des Körpers, Förderung des Lernens, Konsolidierung motorischer Fähigkeiten sowie Gedächtnisbildung und -speicherung, auch wenn die exakten Mechanismen noch nicht vollständig geklärt sind.

Präfrontaler Kortex: Verletzungen und Gedächtnis

Verletzungen des präfrontalen Cortex können die folgenden Defizite verursachen:

• Beeinträchtigtes oder verzögertes Wechseln zwischen Aufgaben, bei denen Timing wesentlich ist.
• Verändertes emotionales Verhalten.
• Beeinträchtigungen bei der Implementierung automatisierter Verhaltensweisen.

Primäre Erinnerung: Die für alltägliche Aufgaben benötigte Kurzzeit- oder Arbeitsgedächtnisfunktion entwickelt sich im präfrontalen Kortex. Dieser Speicher beruht auf bioelektrischen Mechanismen.