Neuro- und Sinnesphysiologie

496 Pages·1993·19.823 MB·German

by  V. Braitenberg, A. Schüz (auth.), Professor Dr. Robert F. Schmidt (eds.)

Springer-Lehrbuch
Robert F. Schmidt (Hrsg.)
Neuro-und
Sinnes
physiologie
Beiträge von
N. Birbaumer V. Braitenberg J. Dudel U. Eysel
H. O. Handwerker H. Hatt M. Illert W. Jänig
R. Rüdel R. F. Schmidt A. Schüz H.-P. Zenner
Mit 159 vierfarbigen Abbildungen
und 11 Tabellen
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
Professor Dr. ROBERT F. SCHMIDT
Physiologisches Institut
der Universität Würzburg
Röntgenring 9
D-97070 Würzburg
ISBN 978-3-540-56238-2 ISBN 978-3-662-08941-5 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-08941-5
Die Deutsche Bibliothek -CIP-Einheitsaufnahme
Neuro-und Sinnesphysiologie: mit 11 Tabellen/Robert F. Schmidt (Hrsg.). Beitr. von
Birhaumer N .... -Beflin; Heidelberg; New York; London; Paris: Tokyo; Hang Koog;
Barcelona; Budapest: Springer, 1993
(Springer·Lehrbuch)
NE: Schmidt. Robert F. [Hrsg.]; Birbaumer, Niels
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1993
Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1993
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Umschlagentwurf: W. Eisenschink, Heddesheim
GesamthersteUung: Appl, Wemding
15/3145 ~ 5 4 3 2 1 O~ Gedruckt auf chlorfrcicm Papier
Vorwort
Die Neurowissenschaft ist derzeit eine der lebendigsten Diszi
plinen der biomedizinischen Forschung. Sie ist mit erheblichem
personellen und finanziellen Aufwand damit beschäftigt, die
Arbeitsweise des Nervensystems und seiner Sinnesorgane zu
ergründen, um damit eines der größten und schwierigsten Rät
sel des Lebens auf unserer Erde zu lösen. Als eindrucksvolles
Beispiel vom Umfang dieser Bemühungen sei angeführt, daß
die nordamerikanische Society for Neuroscience, erst 1969 ge
gründet, derzeit mehr als 20000 Mitglieder hat, deren Zahl im
mer noch zunimmt; die jährlichen Kongresse dieser Gesell
schaft werden regelmäßig von 12-15000 Teilnehmern besucht
und 1992 wurden über 9 400 Vorträge und Poster in einer Woche
abgehalten.
Dieses Buch ist eine einführende Darstellung in die Neuro
und Sinnesphysiologie des Menschen mit dem Ziel, über Auf
bau und Funktion des peripheren und zentralen Nervensystems
und der Sinnesorgane des Menschen in einem Umfang zu infor
mieren, der von Physiologiestudenten aller Fachrichtungen,
also von Medizinern, Zahnmedizinern, Psychologen, Zoolo
gen, Biologen, Pharmazeuten, oder Naturwissenschaftlern mit
Physiologie im Nebenfach, im Rahmen ihres Studiums in ange
messener Zeit aufgenommen werden kann.
Das Buch setzt praktisch keine anatomischen, d. h. struktu
rellen, oder physiologischen, d. h. funktionellen, Vorkenntnisse
voraus. Alle Leser, die das Abitur oder diesem vergleichbare
Kenntnisse der Naturwissenschaften besitzen, sollten daher in
der Lage sein, sich den Inhalt dieses Buches ohne Verständnis-
V
schwierigkeiten anzueignen, zum al die Lerninhalte durch zahl
reiche vierfarbige Abbildungen zusätzlich erläutert werden.
Die sorgfältige und einfühlsame Gestaltung dieser Abbil
dungen verdanken wir Herrn atto Nehren, Grafik-Designer in
Ladenburg.
Im neurophysiologischen Teil wird der Leser zunächst mit
der Arbeitsweise von Nerven, Nervenzellen und neuronalen
Zellverbänden vertraut gemacht. Besonderer Wert wird
anschließend darauf gelegt, v. a. diejenigen zentralnervösen
Mechanismen darzustellen, die dem Verhalten des Menschen
zugrunde liegen, also Gedächtnis, Bewußtsein, Sprache, Den
ken (Kognition), Motivation, Emotion, Wachen, Schlafen und
Träumen. Der sinnesphysiologische Teil bietet auf der Grund
lage der Neurophysiologie eine geschlossene Einführung in die
allgemeine und spezielle Physiologie, die Psychophysiologie
und die Psychophysik der menschlichen Sinne. Eine sorgfältige
didaktische Bearbeitung gewährleistet, daß die jeweiligen
Wissensinhalte leicht und einprägsam vermittelt werden.
Alle Autoren gelten international als besonders kompetente
Fachleute auf ihrem jeweiligen Forschungsgebiet. Damit ist ge
währleistet, daß das Buch nicht nur die wesentlichen Fakten
und Hypothesen der Neuro-und Sinnesphysiologie "aus erster
Hand" vermittelt, sondern darüber hinaus auch an die noch
offenen Fragen der Hirnforschung heranführt.
Für gut 2 Jahrzehnte haben die Vorläufer dieses Buches in
6 bzw. 5 Auflagen als Grundriß der Neurophysiologie bzw.
Grundriß der Sinnesphysiologie einer breiten Leserschaft die
Möglichkeit gegeben, sich mit den gesicherten Grundlagen und
den wesentlichen neueren Ergebnissen der Erforschung des
Gehirns und der Sinnesorgane vertraut zu machen. Ich denke
gerne und mit Dankbarkeit an die jahrzehntelang gute, stets
außerordentlich anregende Zusammenarbeit mit den Autoren
dieser beiden Bücher zurück.
Damals wie heute haben die Autoren und ich von vielen Sei
ten Hilfe bei der Abfassung und Herstellung des Buches erfah
ren, für die wir sehr herzlich danken. An der Planung und
Konzeption des Buches hat Frau A. C. Repnow im Springer-
VI
Verlag wesentlichen Anteil. Ihr gilt unser besonderer Dank
ebenso wie unseren technischen und sekretariellen Mitarbeite
rinnen für ihren unermüdlichen Einsatz sowie der Buchherstel
lung III des Verlags unter der Leitung von Herrn R. Fischer, ins
besondere Frau U. Schwaninger und Herrn J. Sydor, für die gute
Zusammenarbeit und die sorgfältige und sachgerechte Ausstat -
tung des Buches.
Würzburg im August 1993 ROBERT F. SCHMIDT
VII
Inhaltsverzeichnis
1 Allgemeine Neuroanatomie 1
V. BRAITENBERG, A. SCHÜZ
1.1 Nervensystem und Verhalten:
allgemeinste Formulierung ................... .
1.2 Neurone.............................. ... ... 5
1.3 Synapsen ................................... 9
1.4 Graue und weiße Substanz .................... 11
1.5 Bautypen der grauen Substanz ................. 11
1.6 Maße und Zahlen ............................ 14
1.7 Das Neuropil ................................ 16
1.8 Die Großhirnrinde ........................... 18
1.9 Die Kleinhirnrinde ........................... 25
Literatur ................................... 30
2 Innerneurale Homeostase
und Kommunikation, Erregung 31
J.DuDEL
2.1 Zellmembran und Membranpotential ........... 31
2.2 Transporte über die Zellmembran .............. 35
2.3 Intrazelluläre Transporte ...................... 37
2.4 Intrazelluläre Botenstoffe ............. ........ 39
2.5 Erregung, Aktionspotential ................... 44
2.6 Fortleitung des Aktionspotentials .............. 52
Literatur ................................... 58
IX
3 Synaptische Übertragung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
J.DuDEL
3.1 Chemische synaptische Übertragung ............ 59
3.2 Mikrophysiologie der chemischen synaptischen
Übertragung ................................ 68
3.3 Integrative synaptische Prozesse ............... 75
3.4 Elektrische Synapsen ......................... 82
Literatur ................................... 84
4 Muskelphysiologie ......................... 85
RRüDEL
4.1 Die Funktion der Skelettmuskulatur im Körper .,. 85
4.2 Die zentralnervöse Regelung
der Muskelkontraktionen ..................... 87
4.3 Stoffliche Zusammensetzung des Skelettmuskels .. 88
4.4 Der Aufbau der Skelettmuskelfaser ............. 90
4.5 Die elektromechanische Kopplung ............. 92
4.6 Formen der Muskelkontraktion ................ 97
4.7 Der Energieumsatz des Muskels ................ 104
4.8 Die glatte Muskulatur ........................ 107
Literatur ................................... 112
5 Motorische Systeme ........................ 113
M.ILLERT
5.1 Die Komponenten der Motorik ................ 113
5.2 Die motorischen Cortices ..................... 115
5.3 Das Rückenmark und seine Reflexsysteme ....... 121
5.4 Der Muskeldehnungsreflex
als längenstabilisierender Bewegungsbaustein .... 126
5.5 Das Reflexsystem der Ib-Afferenzen ............ 131
5.6 Das Reflexsystem
des nozizeptiven Bewegungsreflexes ............ 133
5.7 Die Basalganglien ............................ 134
5.8 Das Kleinhirn ............................... 138
5.9 Kontrolle der Körperhaltung .................. 143
5.10 Lokomotion - Beispiel einer koordinierten
Aktivität des Nervensystems ................... 146
Literatur ................................... 148
x
6 Vegetatives Nervensystem .................. 151
W.JÄNIG
6.1 Allgemeine Funktionen und funktionelle Anatomie
des vegetativen Nervensystems ................. 152
6.2 Glatter Muskel: myogene Aktivität,
Reaktionen auf Dehnung und Überträgerstoffe
im peripheren vegetativen Nervensystem ........ 163
6.3 Synaptische Übertragung im peripheren
vegetativen Nervensystem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 166
6.4 Zentralnervöse Regulation: spinaler Reflexbogen,
Harnblasenregulation ........................ 176
6.5 Genitalreflexe ............................... 181
6.6 Zentralnervöse Regulation: Arterieller Blutdruck,
Regulation der Muskeldurchblutung ............ 185
6.7 Hypothalamus:
Die Regulation des inneren Milieus ............. 191
Literatur ................................... 200
7 Allgemeine Sinnesphysiologie .............. 201
H. O. HANDWERKER
7.1 Sensoren und Sinnessysteme ................... 201
7.2 Funktionsprinzipien von Sensoren
und afferenten Nervenfasern .................. 203
7.3 Beispiel eines Sensors:
das Vater-Pacini-Körperchen .................. 206
7.4 Gemeinsame Eigenschaften
zentraler sensorischer Systeme ................. 209
7.5 Verarbeitung von Sinneserregung
in zentralen sensorischen Systemen ............. 211
7.6 Sinnesphysiologie und Wahrnehmungspsychologie 214
Literatur ................................... 220
8 Somatosensorik 221
H. O. HANDWERKER
8.1 Tastsinn .................................... 221
8.2 Druck, Berührung und Vibration ............... 230
8.3 Tiefensensibilität und Propriozeption ........... 232
8.4 Eigenschaften des Temperatursinnes ............ 233
XI