Gehirn und zentrales Nervensystem Zusammenfassung - KIT, Zusammenfassungen von Wirtschaftsrecht

Nur auf Docsity: Lade Gehirn und zentrales Nervensystem Zusammenfassung - KIT und mehr Zusammenfassungen als PDF für Wirtschaftsrecht herunter! Gehirn und Zentrales Nervensystem Überblick Nervensystem  Unterscheidung nach Lage o Zentrales Nervensystem (ZNS): Gehirn und Rückenmark o Peripheres Nervensystem (PNS): Außerhalb des Gehirns und Rückenmarks  Autonomes Nervensystem: Steuerung lebenswichtigen Funktionen wie Herzschlag, Atmung, Verdauung und Stoffwechsel – zwei antagonistische Gegenspieler: o Sympathisches Nervensystem („Fight-or-flight“)  Aktiviert bei Einwirkung von Stressreizen alle Notfallfunktionen des Organismus, die diesen in eine erhöhte Handlungsbereitschaft versetzen:  Puls und Blutdruck steigt  Blutglukosespiegel steigt (-> Energiequelle)  Aufmerksamkeitslevel steigt  Pupillenerweiterung  Schweißproduktion  Erhöhter Muskeltonus o Parasympathisches Nervensystem: Dient dem Stoffwechsel der Erholung und dem Aufbau körpereigener Reserven. („Rest-and- digest“)  Reduktion der Pumpleistung des Herzens  Vermehrte Darmaktivität Dermatom und Spinalnerv  Dermatom: Segmentales Hautgebiet, das von einem Rückenmarksnerven (Spinalnerven) sensibel innerviert wird.  Spinalnerv: An der einen Seite eines bestimmten Rückenmarksegments zugeordnete Nerv (-> PNS). Zw. 2 Wirbeln tritt jeweils ein Paar Spinalnerven aus dem Wirbelkanal. o Halsbereich: 8 zervikale Nervenpaare, C1–C8  Atmung  Herz  Arm / Handbewegung o Brustbereich: 12 thorakale Nervenpaare, Th1–Th12  Sympathischer Tonus für Herz und Skelettmuskeln lOMoARcPSD|5261028 o Lendenbereich: 5 lumbale Nervenpaare, L1–L5  Ejakulation  Hüftbewegung  Kniebewegung o Kreuzbeinbereich: 5 sakrale Nervenpaare, S1–S5  Fußbewegung  Erektion  Harnblase, Darm Hirnnerven  Hirnnerven: zwölf besondere, paarige Nerven, die – anders als die Spinalnerven – ihren Ursprung im Gehirn haben  Die Nummerierung erfolgt mit römischen Zahlen von oben nach unten, entsprechend der Austrittsstelle der Nerven am Gehirn.  Beispiel o Nervus olfactorius (I) Nerven  Kommunikationssystem des Körpers  Geben die Impulse zwischen ZNS und Körperbereichen weiter  Nerv besteht aus vielen Neuronen  Ernährung und Sauerstoffversorgung erfolgt durch Blutgefäße  Dickster Nerv beim Menschen: Ischiasnerv  Aufbau o Nervenfaserbündel, umgeben von Bindegewebshülle o Alle Nervenfaserbündel sind umgeben von einer weiteren Bindegewebshülle, die alle zusammenhält Motorik und Sensorik Motorik  Gesamtheit der Aktionen der Muskulatur  Sensomotorik: Beschreibt Zusammenhänge zwischen Muskelaktivität und Sinneseindrücke  Psychomotorik: Beschreibt Wechselwirkung zwischen geistig-seelischer Verfassung und Befindlichkeit des Körpers (→ Gestik, Mimik, Haltung, Gehweise, Sprache) Sensorik  Wissenschaft / Anwendung von Sensoren zur Messung und Regulation von biologischen u. technischen Systemen Muskulatur  Sehne: Bindegewebiger Teil des Muskels, der diesen mit einem Knochen verbindet  Willkürmotorik: Bewegungen, die aktiv vom Willen gesteuert werden Muskelbewegung Myosin  Die Bewegung der Myosinkopfgruppe am Aktinfilament ist an die Hydrolyse von ATP gekoppelt: o 1. Feste Bindung von Myosin an Aktin im 45° Winkel. lOMoARcPSD|5261028 Aktionspotential und elektro-chemische Mechanismen  Zellmembran o Doppelschicht von Lipiden, deren lipophile Seite nach innen und deren hydrophile Seite nach außen zeigt o In diese Lipiddoppelschicht sind Proteine eingebaut, die verschiedene Funktionen erfüllen. o Zum Beispiel Ionenkanäle, welche die Zellmembran für bestimmte Ionen durchlässig machen  Ionenkonzentrationen unterschiedlich → Viele positiv geladenen Kaliumionen (K+) im Zellinneren, wenige positiv geladene Natriumionen (Na+)  Konzentrationsgefälle wird durch die Ionenpumpe aufrechterhalten → Energie wird durch die Spaltung von ATP gewonnen  Einige K+-Kanäle sind immer geöffnet → K+-Ionen diffundieren aus der Zelle hinaus. Gleichzeitig nur sehr wenige Na+-Kanäle offen → Kaum Na+-Ionen zum Ausgleich. Das Zellinnere verliert somit positive Ladungen und es entsteht eine negative Spannung  Ruhepotential: Diese Potentialdifferenz bremst den Ausstrom der Kaliumionen → Gleichgewichtszustand zwischen der nach außen gerichteten Diffusionstendenz und der nach innen gerichteten elektrischen Anziehung für Kaliumionen  Depolarisation: Wird das Axon durch einen elektrischen Reiz etwas depolarisiert, öffnen sich einige der spannungsgesteuerten Natriumporen. Erst wenn die Depolarisation einen Schwellenwert erreicht, öffnen sich alle Natriumkanäle, während die Anzahl der durchlässigen Kaliumporen zunächst unverändert bleibt. Im Inneren des Axons entsteht ein Überschuß an positiver Ladung entsteht. lOMoARcPSD|5261028  Repolarisation: Nach kurzer Zeit schließen sich die Natriumporen wieder, während sich alle noch geschlossenen Kaliumkanäle öffnen. Durch einen erhöhten Ausstrom an Kaliumionen kehrt das Membranpotential rasch wieder zum Ruhewert zurück. Nervenleitung  Entsteht durch Reizung an einer bestimmten Stelle ein Aktionspotential, grenzen an dieser Stelle positive und negative Ladungen ohne trennende Membran  Es entstehen Ausgleichsströme, Ionen unterschiedlicher Ladung ziehen sich an. Das Membranpotential der benachbarten Stellen wird auf diese Weise erniedrigt. Ist der Schwellenwert erreicht, entsteht auch hier ein Aktionspotential.  Diese neu entstandenen Aktionspotentiale erniedrigen ihrerseits wieder das Aktionspotential benachbarter Stellen. Dies geschieht auch an der ursprünglichen Reizstelle, die jedoch noch unerregbar ist, so daß hier keiner entsteht. Signalmodulation  Aktionspotential besitzt immer die gleiche Amplitude Form  Die Information wird über Frequenz u. Dauer der Entstehung von Aktionspotentialen codiert  Eigenschaften einer Synapse kann sich ändern  Bei wiederholter Reizung erfolgt eine verminderte Ausschüttung des Neurotransmitters. Dies bezeichnet man als Habituation (Gewöhnung).  Andererseits kann die Ausschüttung der Transmitter auch erhöht werden, also eine Sensibilisierung erfolgen.  Habituation und Sensibilisierung eher kurzfristige Änderungen  Längerfristige Veränderungen durch strukturelle Veränderungen der Synapsenregion Synapse  Neurotransmitter: In Nervenzellen produziert, “wandern” zum Endköpchen des Axons.  An der Synapse wird das elektrische in ein chemisches Signal umgewandelt o Aktionspotentiale lösen Freisetzung der Neurotransmitter aus o Öffnung spannungsaktivierter Calciumkanäle → Anstieg der intrazellulären Ca+- konzentration o Vesikel binden sich daraufhin an die präsynaptischen Membran und der Inhalt der Vesikel wird dann in den synaptischen Spalt freigesetzt.  Chemische Botenstoffe diffundieren durch den synaptischen Spalt zur angrenzenden Zelle (postsynaptische Membran) und bewirken dann wiederum einen elektrischen Impuls  Meist chemische Informationsübertragung, es gibt aber auch eine elektrische Weiterleitung.  Elektrische Synapse: Aktionspotential wird direkt und ohne Umwege auf die nachfolgende Zelle weitergeleitet über direkte Verbindungskanäle (Gap junctions).  Chemische Synapse unterscheidet man nach o Exzitatorische (aktivierend) / inhibitorische (hemmend) o Neurotransmitter:  Cholinerge (Acetylcholin)  Adrenerge (Noradrenalin)  Dopaminerge (Dopamin)  Serotonerge (Serotonin)  Glutamaterge (Glutamat) lOMoARcPSD|5261028  Glycinerge (Glycin)  GABA-erge (GABA)  Nikotinerge  peptiderge Synapsen  Adenosin: Inhibitierender Neurotransmitter o Effektorsynapsen: Enden an verschiedenen Drüsen oder an Muskelzellen o Rezeptorsynapsen: Zwischen Nervenzelle und Sinneszelle o Interneuronale Synapsen: Stellen den Kontakt zwischen einzelnen Nervenzellen auf unterschiedlichste Weise her (vor allem Gehirn!) Ganglion  Ansammlung von Nervenzellkörpern, aus der eine Verdickung des Nervenstranges resultiert (besonders im PNS)  Präganglionär: Nervenfasern oder Neuronen des vegetativen Nervensystems verwendet, die vom ZNS zum Ganglion ziehen  Postganglionär: Nervenfasern oder Neuronen des vegetativen Nervensystems, die vom Ganglion zum Zielorgan ziehen. Haut  Oberflächensensibilität: Empfindungen, die über Rezeptoren in der Haut wahrgenommen werden (Mechano-, Thermo-und Schmerzrezeptoren) o Tastsinn  Tiefensensibilität: Wahrnehmung bestimmter Reize aus dem Körperinneren o Lagesinn, Kraftsinn, Bewegungsinn  Unter der Zwei-Punkt-Diskrimination bezeichnet man die Fähigkeit, zwei taktile Reize räumlich voneinander unterscheiden zu können. o Am größten an der Lippe, Hintern sehr gering Sinnesorgane Geruchssinn  Nase o Atmung: Reinigung und Filterung o Geruchswahrnehmung: Spezielle Rezeptoren  Komplexer chemisch-neuraler Vorgang  An der Riechschleimhaut scheidet die Luft Geruchsmoleküle an Rezeptormoleküle ab  Die auf die einzelnen Duftstoffe ansprechenden Rezeptoren (> 350 Rezeptortypen) bilden ihrerseits mittels Riechköpfchen eine Matrixstruktur an der Oberfläche der Riechschleimhaut  Bei Vereinigung von Duftmolekül und Rezeptor werden Kaskaden in den Rezeptorzellen ausgelöst → Neuronale Signale über die Axone des Riechnerven ans Großhirn  Olfaktorische System ist komplex, Verbindung zum Hypothalamus (Nahrungsaufnahme / Sexualverhalten) sowie zum limbischen System, welches Instinktverhalten und Gedächtnisleistungen beeinflusst Geschmackssinn  Fünf Grundqualitäten o Süß: Zucker, Zuckerderivate, Aminosäuren, Peptide, Alkohole o Salzig: Speisesalz, Mineralsalze o Sauer: saure Lösungen, organische Säuren o Bitter: verschiedene Bitterstoffe, Alkaloide, Glykoside (Chinin, Wermut) lOMoARcPSD|5261028 Geruchssinn (Hören, Gleichgewicht) Ohr  Äußeres Ohr (Ohrmuschel, Ohrknorpel, äußerer Gehörgang): Einfangen des Schalls und um eine bestimmte Einfallsrichtung des Schalls zu codieren.  Mittelohr (Trommelfell, Gehörknöchelchen, Eustachische Röhre): Mechanische Impedanzwandlung statt, die optimale Übertragung vom Außenohr zum Innenohr ermöglicht  Innenohr (Labyrinth: Gehörschnecke, Bogengänge, Hörnerv): Das im Felsenbein gelegene knöchernes Labyrinth besteht aus der Gehörschnecke (Cochlea), in der Schall in Nervenimpulse umgesetzt wird, und dem Gleichgewichtsorgan bestehend aus den drei Bogengängen und zwei Aussackungen dem Utriculus und Sacculus  Der Steigbügel ist das Übertragungselement zur mit Flüssigkeit (Endolymphe) gefüllten Gehörschnecke (Cochlea).  Durch die fortgeleiteten Schwingungen werden die in der Cochlea liegenden Haarzellen, die mit dem Hörnerv verbunden sind, erregt und schütten daraufhin Neurotransmitter aus. Somit findet die Signaltransduktion statt (Akustik → Elektrik) und ans Gehirn weitergeleitet. Cochlea und Einortstheorie  Zwischen Ursprungsort am Steigbügel und dem Auslaufen der Welle auf dem Weg zum Helicotrema entsteht irgendwo ein Schwingungsmaximum. Dieses Maximum bildet sich für jede Frequenz an einem anderen Ort aus: bei hohen Frequenzen mehr in der Region des Steigbügels, bei tiefen Frequenzen näher beim Helicotrema.  Die Anregung der Sinneszellen erfolgt an der Stelle des Maximums: o Jede Frequenz erregt daher eine andere Sinneszelle.  Ein lang ausgehaltener Ton ist angenehmer, wenn er mit Vibrato, also mit einer Modulation um die Grundfrequenz versehen ist (nicht immer exakt gleiche Frequenz). o Hier wird nicht nur eine Sinneszelle belastet, sondern mehrere. Auditives Wahrnehmen  Auditiver Cortex  Die regelmäßigen Rückverschaltungen der auditorischen Fasern führen dazu, dass auditorische Impulse beider Ohren in beiden auditiven Cortices ankommen, was das Richtungshören ermöglicht und bei Schäden zu Resthörempfinden führt. Vom oberen lOMoARcPSD|5261028 Olivenkomplex werden Fasern wieder zum Innenohr zurückgesendet, wo sie die Empfindlichkeit des Hörens modulieren. Gleichgewichtssinn  Utriculus und Sacculus besitzen mikrofeine Sinneshaarzellen, die von einer Gallertmasse umhüllt sind. Auf ihr sind kleinste Calciumkarbonatkristalle abgelagert, umgeben von einer weniger dichten Flüssigkeit umgeben.  Entsteht nun eine Translationsbewegung hinken die dichteren und somit schwereren Calciumkarbonatkristalle gegenüber der Bewegung nach, was sofort durch Beugung der Sinneshaarzellen eine Reizung der Sinneshaarzellen bewirkt.  Hierdurch signalisieren die mit den Sinneshaarzellen verbundenen Neuronen dem Gehirn eine Positionsänderung.   Die Messung rotatorischer Bewegungen erfolgt mit den 3 Bogengängen.  Um die Bewegung in den 3 Raumachsen zu bestimmen, sind sie senkrecht in 3 Ebenen zueinander angeordnet. Bei einer im Raum auftretenden Drehung werden entsprechende Signale an das Hirn gegeben werden.  Alle vom Vestibularapparat abgegebenen Signale führen über den 8. Hirnnervin den Bereich der Vestibulariskerne des Stammhirns. Da diese Informationen noch nicht ausreichend zur endgültigen Lagebestimmung des Körpers im Raum sind, werden zusätzlich Informationen über Augen und Kopf und Körperstellung benötigt. Gehirnfunktionen Denken und Lernen  Denken: Psychologische Grundfunktion: Geistige Modelle bilden oder zueinander in Beziehung setzen  Lernen: Erwerb von geistigen, körperlichen, sozialen Kenntnissen, Fähigkeiten und Fertigkeiten Intelligenz  Neuropsychologie: Gegenstand: Neuronale Grundlagen der Intelligenz bzw. der Verarbeitung von Signalen und Informationen lOMoARcPSD|5261028  Die neurale Leistungen im Großhirn (Neocortex) sind für die Intelligenz besonders relevant, wogegen das Kleinhirn und phylogenetisch ältere Bereiche (z. B. das Stammhirn) in der Forschung zu neuronalen Grundlagen der Intelligenz weniger Beachtung finden.  Dezentrale Organisation: Intelligenz ist nicht in bestimmten Bereichen im Gehirn lokalisiert  Intelligenz: Geistige Leistungsfähigkeit, die Fähigkeit, Probleme und Aufgaben effektiv und schnell zu lösen und sich in ungewohnten Situationen zurecht zu finden  Einige Wissenschaftler gehen von einem einzigen, bereichsübergreifenden Intelligenzfaktor, dem "Generalfaktor g" aus, andere wiederum befürworten verchiedene relativ unabhängige Intelligenzen wie verbales Verständnis, räumliches Vorstellungsvermögen, Gedächtnis und Zahlenverständnis „multiple Intelligenzen“.  Analysen nach dem Tod zeigen, dass gebildete und intelligente Personen mit mehr Synapsen sterben als weniger gebildete und weniger intelligente Menschen. (Erbe oder Umwelt?)  Beides beteiligt, Vererbung als auch Umwelteinflüsse  Intelligenzquotient (IQ): Maß zur Bewertung des allgemeinen intellektuellen Leistungsvermögens. o Durchschnitt 100 o Standardabweichung 15 o Männer / Frauen haben den gleichen Mittelwert, Varianz ist bei Männern größer Medikamente  Methylphenidat steigert die Kapazität des räumlichen Arbeitsgedächtnisses und die Fähigkeit zum Planen o Gehört zu den Amphetamin-ähnlichen Substanzen, die derzeit hauptsächlich bei der Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) eingesetzt werden o Findet Anwendung bei Narkolepsie und zur Steigerung der Wirksamkeit von Antidepressiva bei therapieresistenten Depressionen o Wurde als Ritalin vertrieben  Modafinil erhöht die Leistung bei der Mustererkennung und beim räumlichen Planen und verbessert das Kurzzeitgedächtnis für Zahlen. o Behandlung der Narkolepsie o Gehört zur Gruppe der “Psychostimulanzien“ o Wachhaltende und konzentrationsfördernde Wirkung → zunehmend als „Brainbooster“  Physostigmin (Acetylcholinesterase-Hemmer) verbessert das Arbeitsgedächtnis bei der Gesichtserkennung. o Enzym, das den Neurotransmitter Acetylcholin (ACh) in Essigsäure und Cholin hydrolysiert o Acetylcholinesterase wird auch durch das Insektizid Parathion (E 605) oder z. B. die chemischen Kampfstoffe Sarin und Tabun gehemmt o Das Enzym (Acetylcholinesterase) wird so unwirksam und ACh verbleibt in höherer Konzentration im synaptischen Spalt. o Führt zur Erhöhung des Parasympathikotonus → Krämpfe des Magen-Darm-Traktes, Tod durch Atemlähmung  Das Hormon Erythropoetin, von dem angenommen wird, dass es die Neuroplastizität erhöht, vergrößert eine Woche nach einer einmaligen Injektion die Wortflüssigkeit. o Steuert Bildung der Erythrozyten aus Vorgängerzellen im Knochenmark  Schließlich steigert auch der sich noch in der Zulassungsphase befindliche Nikotinagonist GTS-21 die Leistungsfähigkeit des Arbeitsgedächtnisses. lOMoARcPSD|5261028  Gedächtnistraining soll auch die gefühl- und phantasieorientierte rechte Gehirnhälfte in den Merkprozess mit einbeziehen.  Durch Einsatz der rechten Gehirnhälfte (Phantasie, Assoziationen), wurde die Funktion der linken Gehirnhälfte (Liste merken) auf optimale Weise unterstützt. Neuroinformatik und Robotik  Neuroinformatik: Informationsverarbeitung in neuronalen Systemen, um diese in technischen Systemen anzuwenden (→ innere Arbeitsweise des Gehirns simulieren)  Künstliche Intelligenz: Maschinen oder Programme entwickeln, die sich im Ergebnis "intelligent" verhalten  Computational Neuroscience: Aus der Neurobiologie, Verständnis biologischer neuronaler Systeme mittels mathematischer Modelle  Robotik o Stereotaktische Operationen: zielgenaues Platzieren von Ableitelektroden o Endoskopische Operationen: gezieltes führen und sicheres punktgenaues Halten von Instrumenten Neurodiagnostik Diagnostik Unterscheidung zwischen invasiv und nicht invasive Diagnostik  Liquordiagnostik o Lumbalpunktion: Hohlnadel wird in den Lumbalkanal auf Höhe der Lende eingeführt und Nervenwasser entnommen  Ultraschall  Elektrophysiologie  Radiologische Diagnostik o PET: Trifft ein durch Zerfall des Radionuklids entstandenes Positron auf ein Elektron, werden beide vernichtet (Annihilation). Es entstehen zwei Photonen (Gammastrahlung), die sich in einem Winkel von knapp 180° voneinander entfernen. Diese Vernichtungsstrahlung trifft gleichzeitig zwei Detektoren (Paarvernichtungsstrahlung) Konstanten  Schallgeschwindigkeit: 340 m / s  Lichtgeschwindigkeit: 300.000.000 m / s Elektrophysiologie  Elektrophysiologie: Teilbereich der Neurophysiologie, befasst sich mit der elektro- chemischen Signalübertragung im Nervensystem  Klinische Elektrophysiologie: Fachgebiet der Neurologie → Unterschiedliche Methoden zur Messungen ganzer polysynaptischer zentraler Nervenbahnen sowie peripherer Nerven  Methoden der neurologischen Elektrophysiologie sind: o Elektroenzephalographie (EEG) o Messung evozierter Potenziale  somatosensorisch (SSEP), motorisch (MEP), visuell (VEP), akustisch evoziert (AEP) o Elektroneurographie (ENG) mit Messung der Nervenleitgeschwindigkeit (NLG) o Elektromyographie (EMG) lOMoARcPSD|5261028 Elektroenzephalographie (EEG)  Aufzeichnung der Hirnströme als Maßeinheit für die elektrische Aktivität des Gehirns (5 –100 μV)  Oberflächen-EEG: Messung mit Hilfe von auf die Kopfhaut aufgebrachten Elektroden  Spannungsunterschiede zw. den Elektroden (Hirnströme) stellen sich auf einem Monitor wellenförmig dar  Hat an Bedeutung verloren (→ CT, MRT), bei Epilepsie eingesetzt  Die gemessenen Hirnströme werden je nach Frequenz in vier bzw. fünf Rhythmeneingeteilt.  Schnelle Frequenzen → Person wach, Gehirnaktivität normal  Langsame Frequenz → Schlafstadium oder krankhafter Befund  Alpha-Rhythmus (8-13 Hz) Bei einem wachen, entspannten Patienten zeigt das EEG gewöhnlich eine Alpha-Aktivität in den hinteren Hirnregionen.  Beta-Rhythmus (14-30 Hertz): Schneller, häufig durch Medikamente oder fehlende Entspannung verursacht ist (kann aber auch eine Normvariante sein)  Gamma-Rhythmus (über 30 Hz): Starker Konzentration / Lernprozess, max. Informationsfluss  Die langsamen Theta-Wellen (4-7Hertz) sind bei Kindern und Jugendlichen normal.  Sehr langsame Delta-(0,5-3 Hz) und Subdelta-Wellen (unter 0,5 Hz) kennzeichnen den Tiefschlaf oder Trancezustände.  Bei Epilepsie treten Spikes und Sharp Waves auf.  Nervenleitgeschwindigkeit (NLG)  Kurzer elektrischer Impuls an Arm oder Bein → Reizung des Nerves → Depolarisation des Nervs, die in beide Richtungen über die Nervenfaser weitergeleitet wird → Ausgelöste Spannungsänderung kann entlang des Nervs gemessen werden  NLG motorischer Nervenfasern → Bestimmung durch Stimulation des Nervs an zwei verschiedenen Orten und Messen der Reizantworten im Muskel → Differenz der Leitungszeiten (Latenzen) in (ms) und die Differenz der Reizorte in (mm) bestimmt → Ermöglicht Berechnung der NLG o Beispiel: Bei Reizung am Oberarm beginnt das Summenaktionspotential nach 10,5 ms und bei Reizung am Handgelenk nach 2,1 ms. Die beiden Reizorte sind exakt 42 cm voneinander entfernt. lOMoARcPSD|5261028 o 10,5ms – 2,1ms = 8,4ms o 0,42 m : 0,0084s = 50 m/s  Amplitude der Reizantwort gibt einen Anhalt über die Anzahl der weiterleitenden Nervenfasern  Zur Ermittlung von Ort und Schwere eines Nervenschadens z. B. bei einer Polyneuropathie (Diabetes mellitus, Alkoholkrankheit, etc.) oder Nervenkompressionssyndromen (Karpaltunnelsyndrom, etc.) Elektromyographie (EMG)  Misst die elektrische Aktivität von Muskeln, indem eine dünne Nadelelektrode in den betroffenen Muskel eingestochen wird. M.H. von konzentrischen Nadelelektroden lassen sich die Potenzialschwankungen einzelner motorischer Einheiten ableiten (Einzelfasermyographie).  Feststellung ob Muskelerkrankung oder des Nervs, bei Muskelschwäche → Differenzierung zwischen Myopathien und Neuropathien  Intraoperatives EMG als Monitoringverfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Rückenmarksfunktion bei Wirbelsäulenoperationen oder zur Registrierung der Hirnnervenfunktionen (N. facialis, N, trigeminus, N. accessorius, etc.) bei Operationen am Hirnstamm. Evozierte Potentiale  Sinnesreiz löst in sensorischen Arealen der Großhirnrinde elektrische Potentialänderungen aus → Wesentlich kleinere Amplituden (schwer zu erfassen) → Um die evozierte Aktivität messen zu können, werden mehrere Realisierungen eines evozierten Potentials gemittelt.  SSEP - Somatosensorisch evozierte Potentiale zur Beurteilung der zentralen somatosensiblen Leitungsbahn und peripherer, sensibler Nerven.  VEP - Visuell evozierte Potentiale ermöglichen eine Beurteilung des Sehnervs und der Sehbahn Sonographie („Ultraschall“)  Ultraschall: Schall mit Frequenzen oberhalb des Hörfrequenzbereichs (20 kHz bis 1 GHz)  Sonographie (Echographie): Anwendung von Ultraschall als bildgebendes Verfahren zur medizinischen Untersuchung von organischem Gewebe  Ultraschallgerät enthält eine Elektronik für die Schallerzeugung, Signalverarbeitung und - darstellung, außerdem Schnittstellen für einen Monitor und Drucker sowie für Speichermedien oder Videokameras sowie den mittels Kabel angeschlossen und auswechselbare Ultraschallsonde (Schallkopf)  Im Schallkopf befinden sich Kristalle, die beim Anlegen einer elektrischen Wechselspannung im Rhythmus dieser Spannung schwingen (piezoelektrischen Effekt). Der Schallkopf sendet diese Schwingungen ins Gewebe. Treffen die Wellen dort auf die Organe und Gewebe, werden sie jeweils unterschiedlich zum Schallkopf zurück reflektiert.  Schallkopf ist Sender und Empfänger → Impedanz, der Widerstand, der der Ausbreitung von Wellen entgegenwirkt → an Grenzflächen zweier Stoffe mit großem Impedanzunterschied wird der Schall stark reflektiert → Stärke der Reflexion wird vom Ultraschallgerät als Grauwert dargestellt  Dopplereffekt: Tritt auf, wenn Sender und Empfänger einer Welle sich relativ zueinander bewegen. Zur Bestimmung der Blutflussgeschwindigkeit in den Blutgefäßen dient das von den Blutkörperchen (Erythrozyten) reflektierte Echo. Das reflektierte Signal ist um eine bestimmte Frequenz im Vergleich zur vom Schallkopf ausgesandten Frequenz verschoben: die Dopplerfrequenz. (-> Dopplersonographie) lOMoARcPSD|5261028 Magnetresonanztomographie (MRT)  Basiert auf sehr starken Magnetfeldern sowie elektromagnetischen Wechselfeldern im Radiofrequenzbereich, mit denen Atomkerne (meist Wasserstoff) im Körper resonant angeregt werden, die dann im Empfängerstromkreis elektrische Signale induzieren  Beruht auf Prinzip, dass Atomkerne mit ungerader Protonen- oder Neutronenzahl über einen Eigendrehimpuls (Spin) verfügen -> werden zu winzigen Magneten -> Geeignetster Atomkern ist das Wasserstoffatom -> MRT liefert vor allem von wasserhaltigen Geweben sehr genaue und differenzierte Darstellungen, z.B. von inneren Organen, Rückenmark und Gehirn.  Unterscheidungskriterium: Bauform, Art der Magnetfelderzeugung o Bei niedrigen Feldstärken bis 0,5 Tesla durch Permanentmagneten oder konventionelle Elektromagneten, bei höheren Feldstärken (1,5 –3 T) werden supraleitende Magnete eingesetzt  Wichtig für Bildkontrast: Unterschiedliche Relaxationszeiten verschiedener Gewebearten → unterschiedlicher Gehalt an Wasserstoff-Atomen  Relaxation: Nach Abschalten des hochfrequenten Wechselfeldes nimmt diese transversale Magnetisierung ab, die Spins richten sich wieder parallel zum statischen Magnetfeld aus → unterschiedliche Abklingzeit → verschiedenen Signalstärken (Helligkeiten) im resultierenden Bild  Metall am / im Körper: Nebenwirkungen, Bildstörungen → Manche Metallfremdkörper (Eisensplitter im Auge) können durch Verlagerung / Erwärmung sogar gefährlich sein, moderne Metallimplantate wie Titan ist paramagnetisch und somit kein Problem.  Auflösung ist bei klinischen Standardsystemen auf etwa einen Millimeter begrenzt.  Angstgefühl bei Patienten: Laute Geräusche, geringer Durchmesser der Röhre  Artefakte: Auslöschungs- und Verzerrungsartefakte (durch lokale Magnetfeldinhomogenitäten), sog. Suszeptibilitätsartefakte, Bewegungs-und Flussartefakte, Rückfaltungsartefakte (Objekt außerhalb des Sichtfelds (FOV), Chemical-Shift-Artefakte (durch unterschiedliche Präzessionsfrequenzen der Fett-und Wasserprotonen), Funkstörungen, metallische Gegenstände.  Untersuchungsmodalitäten o Anatomische Bildgebung o Diffusionsbildgebung: Diffusionsbewegung von Wassermolekülen in Körpergewebe messen o Perfusionsbildgebung: Darstellung und Quantifizierung der Durchblutung (Perfusion) o Spektroskopie: Konzentrationen spezifischer Moleküle in einem festgelegten Bereich bestimmen o Funktionelle MRT (fMRT): Größen wie Stoffwechselaktivität oder Blutfluss messen o Zelluläre Bildgebung lOMoARcPSD|5261028 Sonstiges  Koloskopie: Darmspiegelung  Gastroskopie: Magenspiegelung Neurologische Krankheitsbilder Strategie  Anamnese: Erhebung der Krankengeschichte  Klinische und neurologische Untersuchung  Apparative Diagnostik  Theraphieplanung und Therapie  Nachuntersuchungen (Follow-Up) Neurologische Erkrankungen Unterscheidung zwischen zerebral (das Großhirn betreffend) und spinal (zur Wirbelsäule, zum Rückenmark gehörend)  Zirkulationsstörungen o Infarkt: Gewebsuntergang (Nekrose) infolge einer Sauerstoffunterversorgung (Hypoxie) durch unzureichenden Blutzufluss (Ischämie). Dem gegenüber steht die Infarzierung, bei der in erster Linie ein Abflusshindernis Grund für die Hypoxie ist. o Thrombose: Gefäßerkrankung, bei der sich ein Blutgerinnsel (Thrombus) in einem Blutgefäß bildet o Blutung: auch Hämorrhagie, Austreten von Blut aus einem beliebigen Bereich der Blutbahn bzw. des Blutkreislaufs  Raumforderungen o Benigne und maligne Tumore o Blutungen  Infektionen o Bakteriell o Viral o Prionen: Proteine, die sowohl in normalen als auch in pathogenen Konformationen vorliegen können o Parasitär (Protozoen [Urtiere], Würmer, Pilze) o Autoimmunerkrankungen  Gefäßmissbildungen o Aneurysmen: Krankhafte Aussackung eines Gefäßes o lOMoARcPSD|5261028 o Angiome: Tumorartige Gefäßneubildung oder entwicklungsbedingte Gefäßfehlbildung o Kavernome: Hämangiom, also eine Gefäßmissbildung  Epilepsien  Stoffwechselerkrankungen o Speicherkrankheiten o Vergiftungen, Arzneimittel, Rauschgifte  Erkrankungen des PNS und Myopathien (Muskelerkrankungen) o Neuropathien  Systemerkrankungen des ZNS o Nukleäre Atrophien: Verkleinerung eines Gewebes o Spinalparalyse o Amyotrophe Lateralsklerose (ALS)  Psychiatrische Störungen o Schizophrenie, Psychose, Neurose, Angst o Anpassungsstörungen, Persönlichkeitsstörungen Querschnittsyndrom  Schädigung des Rückenmarks im Bereich des gesamten Durchmessers  Darunterliegenden Spinalnerven werden funktionslos Epilepsie  Krankheitsbild mit spontan auftretenden Krampfanfall  Epileptischer Krampfanfall ist Folge anfallsartiger (paroxysmaler) synchroner Entladungen von Neuronengruppen im Gehirn, die zu plötzlichen, unwillkürlichen und stereotypen Verhaltens- oder Befindensstörungen führen  Diagnostik: Anamnese (→ Anfallsmuster), Hirnstromkurve mit EEG, ggf. MRT des Gehirns (aber nicht eindeutig)  Therapie: Antikonvulsiva (krampfunterdrückenden Medikamenten), therapieresistente Fälle → operative Methoden (bis hin zur Entfernung der epilepsie-auslösenden Hirnareale)  Ca. 4–5% aller Menschen erleiden einmal / wenige Male in ihrem Leben einen epileptischen Anfall (Gelegenheitskrämpfe, Fieberkrämpfe).  Fokale Anfälle: Nur eine Hirnregion in einer Gehirnhälfte betroffen → Erkrankung geht von einem einzigen "Krankheitsherd" aus (Ausgangsstelle).  Aura: Sinneswahrnehmungen / Affekte, die bei manchen Menschen einen kurz danach eintreffenden epileptischen Anfall ankündigen  Generalisierte Anfälle: Betrifft das gesamte Hirn, Anfallsverlauf / Symptome zeigen keine anatomisch begrenzte Lokalisation  Absencen: Bewusstseinspausen (petit-mal)  Tonisch-klonische Anfälle: „große“ Anfall mit Bewusstseinsverlust, Sturz, Verkrampfung und rhythmischen Zuckungen der Arme und Beine, Zungenbiss (grand-mal)  Astatische Anfälle: Sturzanfälle mit atoner Muskulatur (Erschlaffung)  Status epilepticus: Anfallsserie (kann lebensbedrohlich sein) Gehirntumore Begriffe  Ossär: Knochen betreffend, neurogen: Nervensystem betreffend, vaskulär: Blutgefäße betreffend lOMoARcPSD|5261028 o Gefäßmissbildungen o …  Periphere Nervenchirurgie o Nervenengpasssyndrom o Tumore o Verletzungen Strategie  Individuelle Beratung  Fallbezogene Aufklärung  Risikoabschätzung  Alternative Therapieoptionen  Zeitplanung  Operationsziel (→ Funktionerhaltend?) Operationstechnische Hilfsmittel  Bildgebende Diagnostik  Computer-assistierte Chirurgie  Intraoperative Bildgebung  Intraoperative Elektrophysiologie  Neuroendoskopie  Intraoperative Dopplersonographie OP bei gutartigen Tumoren  Trepanation (Zugangsplanung, …)  Adäquate Exposition des Tumors (so klein wie möglich, so groß wie nötig)  Kosmetik und Funktion o Vermeidung der Sinusöffnung (Nasennebenhöhlen) o Knöcherne Rekonstruktion Operationsplanung  Anatomisch geführte Zugänge  Kraniotomie: Öffnung des Schädels  Indirekter Zugang Chirurgische Durchführung  Lagerung des Patienten o Kopf eingespannt o Haarschnitt (makrochirurgisch / mikrochirurgisch)  Hautdesinfektion, steriles Abdecken  Hautschnitt und Darstellung der Kalotte (Schädeldecke)  Kraniotomie  Eröffnung der Hirnhaut (Liqour)  Auffinden der Läsion (Verletzung / Störung) und Tumorentfernung o Mechanisch o Ultraschall o Laser o Bipolare Koagulation lOMoARcPSD|5261028 Therapie bei Aneurysmen  Clipping: Bei einer offenen Gehirnoperation auf den Hals des Aneurysmas einen Clip auszusetzen, der den Blutzustrom in die Aussackung vollständig unterbindet (Klammer)  Coiling: Mikrokatheter über einen venösen/arteriellen Zugangsweg → Darin befindet sich eine entwundene Platin-Spirale, durch Vorschieben kann der Coil platziert werden. Nach Platzierung windet sich die Spirale innerhalb des Gefäßes auf. Fehleranalyse bei der Neuronavigation Hauptprobleme  Fehler der Maschine  Strategische Fehler -> menschengemachte Fehler o Wenig Erfahrung mit dem System o …  Brain Shift: Gehirn verschiebt sich  Datenakquisition o Inkompatibilität o Datentransfer o Artefakte o Image Reconstruction  Registrierung o Wie den Kopf positionieren? o Wie möglichst fest? Und wie den Halt nicht verlieren?  Probleme mit Markern o Skin Marker können leicht abgezogen werden o CT Marker besser o Knochenmarker sehr exakt, aber invasiv o Tooth Splints (wiederholbar, akkurat, nicht invasiv), aber teuer  Intraoperatives Data Refreshment o Mobile CT, …  Intraoperativer Workflow o Displays, Instrumente, …  Education – Simulation – Training o Präoperative Planung o Mirkochirurgische Anatomie o Ansätze, Trajekotrienplanung o Unbloody Training, Simulieren einer Operation Workflow einer navigationsgeführten Operation  Datenakquisition  Simulation und Planung  Registrierung  Navigation  Fehlerquellen lOMoARcPSD|5261028