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ZUSAMMENFASSUNG BIOPSYCHOLOGIE

Dominik Petan PHILIPPS-UNIVERSITÄT MARBURG!!

Inhaltsverzeichnis Kapitel 1. Biopsychologie als Neurowissenschaft ............................................................... 2 Welche Arten von Forschung kennzeichnen den biopsychologischen Ansatz? ........3 Versuchspersonen und Versuchstiere ............................................................................... 3 Vergleich zwischen menschlichen und tierischen Gehirnen ......................................... 3 Experimente und nicht-experimentelle Studien .............................................................. 4 Die Grenzen der experimentellen Methode ................................................................... 4 Angewandte und Grundlagenforschung........................................................................ 5 Ansichten von Wissenschaftlern vs. Gesellschaft ............................................................ 5 Welche Beziehungen besteht zwischen der Biopsychologie und anderen Disziplinen der Neurowissenschaften? ................................................................................................ 5 Hauptbereiche der Biopsychologie ................................................................................. 6 Wissenschaftliches Schlussfolgern ..................................................................................... 7 Konvergierende Arbeitsweise............................................................................................ 7 Kapitel 2. Evolution, Genetik und Erfahrung ........................................................................ 8 Von Dichotomien zu Interaktionen ................................................................................... 8 Anlage-Umwelt-Frage ........................................................................................................ 8 Die menschliche Evolution ................................................................................................. 9 Natürliche Selektion ............................................................................................................ 9 Die Evolution des menschlichen Gehirns ......................................................................... 9 Evolutionspsychologie: Warum gibt es Paarbindung? ................................................. 10 Evolution und Verhalten ................................................................................................... 11 Mendelsche Genetik ........................................................................................................ 11 Mendels Ergebnisse und Erklärung mit Theorien ........................................................... 12 Chromosomen: Reproduktion und Rekombination...................................................... 12 Geschlechtschromosomen und geschlechtsgekoppelte Merkmale ........................ 14 Genetischer Code und Genexpression ......................................................................... 15 Epigenetik & Forschungsansätze .................................................................................... 16 Entwicklung von Verhalten: Eine Interaktion zwischen genetische Faktoren und Erfahrung ........................................................................................................................... 17 Kapitel 3: Die Anatomie des Nervensystems ..................................................................... 18 Der allgemeine Aufbau des Nervensystems: ................................................................ 18 Wie arbeitet das sympathische und parasympathische System? .............................. 19 Funktionsprinzipien des sympathischen und parasympathischen Nervensystems: ..19 Hirnhäute, Ventrikel und Cerebrospinalflüssigkeit ......................................................... 20 Anatomie der Neurone .................................................................................................... 22 Neuroanatomische Strukturen von Neuronen .............................................................. 24 Richtungsbezeichnungen im Nervensystem von Wirbeltieren .................................... 25

Die fünf Hauptabschnitte des Gehirns ........................................................................... 27 Hippocampus:................................................................................................................... 33 Das limbische System und die Basalganglien ............................................................... 33 Kapitel 4 ! Nervenleitung und synaptische Übertragung................................................................... 34 Ruhepotential .................................................................................................................... 34 Aktionspotenzial ................................................................................................................ 36 Weiterleitung des Aktionspotenzials ............................................................................... 39 Synapse und Reizweiterleitung........................................................................................ 40 Synapse – Reizübertragung ............................................................................................. 41 Entstehung eines neuen Aktionspotenzials .................................................................... 42 Synthese, Verpackung und Transport der Neurotransmittermoleküle ........................ 43 Aktivierung der Rezeptoren durch Neurotransmittermoleküle.................................... 44 Funktionen der Gliazellen................................................................................................. 44 Neurotransmitter ............................................................................................................... 45 Kapitel 5 ! Die Forschungsmethoden der Biopsychologie ................................................................. 47 Methoden zur Visualisierung und Stimulation des lebenden menschlichen Gehirns ... 48

Zusammenfassung von Biopsychologie von John P. J. Pinel

Kapitel 1. Biopsychologie als Neurowissenschaft

Welche Arten von Forschung kennzeichnen den biopsychologischen Ansatz?! Um biopsychologischen Forschungsansätze näher zu charakterisieren, werden im Folgenden drei wichtige Dimensionen beschrieben, entlang denen biopsychologische Forschung variiert. 1. Biopsychologische Forschung kann am oder an nicht-menschlichen Probanden durchgeführt werden.! 2. Sie kann in Form von Experimenten oder durch nicht-experimentelle Studien realisiert werden. ! 3. Sie kann entweder grundlagenorientiert oder angewandt sein.

Versuchspersonen und Versuchstiere! Die Menschen und andere Tiere sind Gegenstand biopsychologischer Forschung. Als Versuchstiere werden am häufigsten Ratten verwendet. Biopsychologische Untersuchungen an Menschen haben im Vergleich zu Untersuchungen an anderen Tieren einige Vorteile: •

Menschen können Instruktionen folgen.!

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Sie können über ihr Erleben berichten.!

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Humanforschung ist häufig billiger.!

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Komplexität des menschlichen Gehirns und dessen Funktionen zu verstehen, werden nur über Untersuchungen beim Menschen gerecht.

Umgekehrt haben nicht-menschliche Probanden im Vergleich zu menschlichen Probanden drei Vorteile: •

Erstens sind sowohl das Gehirn als auch das Verhalten von Versuchstieren weniger komplex als beim Menschen (Gehirn-Verhalten-Interaktion).!

•

Durch den vergleichenden Ansatz verschiedener Spezies ergeben sich häufig neue Einsichten bei biologischen Prozesse.!

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Forschungen können bei Labortieren durchgeführt werden, welche beim Menschen aus ethischen Gründen nicht möglich wäre.!

Vergleich zwischen menschlichen und tierischen Gehirnen! Die Gehirne der Menschen unterscheiden sich von den Gehirnen anderer Säugetiere hauptsächlich in der Größe und dem Ausmaß der kortikalen Entwicklung. ! Mit anderen Worten, die Unterschiede zwischenmenschlichen Gehirnen und denen anderer

Verwandter Spezies sind eher quantitativ als qualitativ, und somit lassen sich viele Prinzipien der menschlichen Gehirnfunktionen aus Studien an Tieren ableiten.

Experimente und nicht-experimentelle Studien! Biopsychologische Forschung umfasst sowohl experimentelle als auch nicht experimentelle Studien. Zwei häufige Arten nicht-experimenteller Studien sind quasi-experimentelle Studien und Fallstudien. Experimente:! Experimente dienen als Methode, die Wissenschaftler zur Aufdeckung von UrsacheWirkung-Zusammenhängen verwenden. Man kann sagen, dass Experimente die fast alleinige Grundlage für das Wissen sind, das die Basis unserer modernen Lebensart ist. Aufbau eines Experiments: 1. Der Experimentator legt mindestens zwei oder mehr Bedingungen fest.! 2. Normalerweise werden unter jeder Bedingung verschiedene Probandengruppen getestet (Intergruppen-Versuchsplan; between subjects design).! 3. Der Experimentator führt die experimentelle Manipulation durch und misst das Ergebnis. Messung eines Experiments: Wichtig ist ein nur relevanter Unterschied zwischen den vergleichenden Bedingungen. Der Unterschied zwischen den Versuchsbedingungen wird als unabhängige Variable (UV) bezeichnet.! Die Variable, die vom Experimentator gemessen wird, um den Effekt der unabhängige Variable zu erfassen, wird abhängige Variable (AV) genannt. Wenn ein Experiment korrekt durchgeführt wird, dann muss jeder Unterschied zwischen den Bedingungen, der sich in der abhängigen Variable zeigt, kausal durch die unabhängige Variable bedingt sein. Die Wichtigkeit, dass sich die Versuchsbedingungen nicht unterscheiden sollen (außer in der unabhängigen Variable), ist das sich bei mehreren Unterschieden es schwierig ist zu unterscheiden, ob es sich um die unabhängige Variable oder ein unbeabsichtigter Unterschied (der als konfundierende Variable bezeichnet wird) zu dem gewünschten Effekt in der abhängigen Variable geführt hat.

Die Grenzen der experimentellen Methode! Die experimentelle Methode kann nicht zur Untersuchung aller Fragen, die Biopsychologen interessieren, eingesetzt werden. ! Physische und ethische Gründe erlauben es oft nicht Probanden bestimmte Bedingungen zuzuweisen oder diese zu realisieren. Zum Beispiel sind experimentelle Humanuntersuchungen über Hirnschäden infolge von Alkoholkonsum nicht möglich, da es unmoralisch wäre Probanden langem Alkoholkonsum auszusetzen. Möglichkeiten hier wären quasi-experimentelle Studien! Probandengruppen werden hier untersucht, welche den interessierenden Bedingungen im echten Leben ausgesetzt waren.!

Nachteil hier wäre, dass nicht alle konfundierende Variablen können ausgeschlossen werden. Eine andere Möglichkeit sind Fallstudien, welche sich nur mit einem einzigen Fall beschäftigen. Das bietet die Möglichkeit ein tiefer gehendes Bild zu durchleuchten. Des Weiteren bieten Fallstudien die Möglichkeit, Hypothesen zu generieren.! Allerdings haben Fallstudien einen großen Nachteil, nämlich in der Generalisierbarkeit bzw. die Übertragung auf andere Fälle.

Angewandte und Grundlagenforschung! Beide Forschungsrichtungen unterscheiden sich weniger in eigenen Besonderheiten als in den Motiven der Forscher, die sie durchführen.

Grundlagenforschung ist hauptsächlich durch die Neugier der Forscher motiviert. Sie wird allein mit dem Ziel des Wissenserwerbs durchgeführt. Im Gegensatz dazu hat die angewandte Forschung das Ziel, einen direkten Nutzen für die Menschheit zu erbringen.

Ansichten von Wissenschaftlern vs. Gesellschaft! Wissenschaftler sehen in der Grundlagenforschung einen größeren Nutzen, da erst ein Verständnis grundlegender Prinzipien die reibungslose Ableitung in die Anwendung ermöglicht. Eine direkte Anwendung, sei ohne ein grundlegendes Verständnis für Prinzipien für zu kurzsichtig.! Doch Grundlagenforschung ist anfälliger für politische Launen, da für die Öffentlichkeit eine Unterstützung ohne erkennbaren Nutzen schwer zu verstehen ist.

Welche Beziehungen besteht zwischen der Biopsychologie und anderen Disziplinen der Neurowissenschaften?! Biopsychologen sind Neurowissenschaftler, deren Forschung stark durch ihre Erkenntnisse über Verhalten und über die Methoden der Verhaltensforschung geprägt ist.! Dennoch ist die Biopsychologie eine integrative Disziplin!! Biopsychologen greifen bei der Erforschung des Verhaltens auf das Wissen aus anderen neurowissenschaftlichen Disziplinen zurück.! ! !

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Welche Disziplinen sind relevant?! Neuroanatomie; Neurochemie; Neuroendokrinologie; Neuropathologie; Neuropharmakologie & Neurophysiologie.

Hauptbereiche der Biopsychologie! Physiologische Psychologie:! Der Bereich beschäftigt sich mit den neuronalen Mechanismen des Verhaltens über eine direkte Manipulation des Gehirns in kontrollierten Experimenten.! !

Die häufigsten Methoden sind hier chirurgische und elektrische Methoden der Gehirnmanipulation.! Untersucht werden fast ausschließlich Labortiere, da die Fokussierung auf direkte Manipulation des Gehirns und kontrollierte Experimente eine Untersuchung menschlicher Probanden fast immer ausschließen. ! !

Der Schwerpunkt liegt hier traditionell auf der Grundlagenforschung. Im Vordergrund steht Forschung zu Theorien über die neuronale Kontrolle von Verhalten und weniger Forschung mit praktischen Nutzen.

Psychopharmakologie:! Die Psychopharmakologie ähnelt der der Physiologischen Psychologie, fokussiert aber auf Manipulation der neuronalen Aktivität und des Verhaltens durch Pharmaka und Drogen.! ! Psychopharmakologische Studien untersuchen die Wirkung von Pharmaka und Drogen an Labortieren und am Menschen, wenn die ethischen Bedingungen es erlauben. Der wesentliche Teil der Forschung ist anwendungsbezogen, doch sie werden auch zur Erforschung grundlegender Prinzipien der Gehirn-Verhalten-Wechselwirkung eingesetzt.! Das Ziel der Experimente, ist eine Therapie zu entwickeln oder den Drogenmissbrauch zu reduzieren.

Neuropsychologie:! Die Neuropsychologie untersucht die psychologischen Auswirkungen von Gehirnschäden bei menschlichen Probanden. Aufgrund ethischer Bestimmungen können keine experimentellen Manipulationen vorgenommen werden, die die Funktionstüchtigkeit des Gehirns gefährden. ! Daher arbeiten Neuropsychologen ausschließlich mit quasi-experimentelle Studien oder Fallstudien an Patienten mit Gehirnschäden infolge von Erkrankungen. ! ! Die Untersuchung erfolgt bei den äußeren Schichten der beiden Gehirnhemisphären und des Neocortex. Die Neuropsychologie ist der am stärkste anwendungsbezogene Bereich der Biopsychologie. Selbst die Grundlagenforschung, erfolgt immer mit Blick auf den möglichen Nutzen des Patienten.

Psychophysiologie! Die Psychophysiologie beschäftigt sich mit dem Zusammenhang zwischen physiologische Aktivitäten und psychologischen Prozessen am Menschen. Die Forschung erfolgt nicht-invasiv, was bedeutet das eine Messung an der Körperoberfläche.! Diese erfolgt durch sogenannt EEGs, zur Messung von Gehirnaktivität. Andere

physiologische Maße sind Muskelspannung, Augenbewegung und verschiedene Indikatoren des autonomen Nervensystems. Psychophysiologische Forschung hat meistens das Ziel die physiologischen Grundlagen psychologischer Prozesse wie z.B Aufmerksamkeit, Emotionen und Informationsverarbeitung zu verstehen (Anwendungsbezogen & Grundlagenforschung).

Kognitive Neurowissenschaft! Die kognitive Neurowissenschaft erforscht die neuronalen Grundlagen der Kognition, als höherer geistiger Prozesse wie Denken, Gedächtnis, Aufmerksamkeit und komplexe Wahrnehmungsprozesse. Die Forschung findet meistens am Menschen statt. Dies bedeutet meist nicht-invasive Forschungsmethoden. Die wichtigste Methode ist die funktionelle Bildgebung des Gehirns, während der Proband kognitive Aktivitäten ausführt. Der Fokus der kognitiven Neurowissenschaften ist die Erforschung neuronaler Grundlagen. So findet hier eine Grundlagenforschung statt.

Vergleichende Psychologie ! Der Teilbereich, der sich mit der Biologie des Verhaltens im Allgemeinen befasst und nicht speziell mit neuronalen Mechanismen des Verhaltens. Ein Teil der Forscher untersuchen Verhalten im Labor andere verfolgen einen ethologischen Ansatz und untersuchen Verhalten von Tieren in ihrer natürlichen Umgebung. Der eine Schwerpunkt konzentriert sich auf die Evolutionäre Psychologie (will Verhalten verstehen, indem sein wahrscheinlicher Evolutionärer Ursprung betrachtet wird. Der andere konzentriert sich auf die Verhaltensgenetik (Erforschung genetischer Einflüsse auf das Verhalten).

Wissenschaftliches Schlussfolgern! Die Biopsychologie unterscheidet sich nicht von anderen Wissenschaftlern. ! Eines ihrer Hauptziele ist es, durch empirische Studien bzw. Methoden die nicht direkt beobachtbaren Prozesse zu charakterisieren, durch die das Nervensystem Verhalten steuert. ! Die empirische Methode, die Biopsychologen und andere Wissenschaftler verwenden, um das Unbeobachtbare zu untersuchen, wird wissenschaftliches Schlussfolgern genannt. Wie ein Detektiv sammelt ein Biopsychologe sorgfältig relevante Maße des Verhaltens und der neuronalen Aktivität, aus denen er die Natur der neuronalen Prozesse ableiten kann, die das Verhalten steuern.!

Konvergierende Arbeitsweise! Wissenschaftlicher Fortschritt wird vor allem erzielt, wenn verschieden Ansätze auf ein einziges Problem angewendet werden. ! Diese kombinierte Herangehensweise wird konvergierende Arbeitsweise bezeichnet.

Beispiel in der Biopsychologie:

Neuropsychologi e

+ befasst sich direkt mit dem Menschen

- kein Experiment am

Physiologischer Psychologie

+ experimentelle Methoden und

- Bedeutung & Befunde in der Tierforschung

Hier wird klar, dass sich die beiden Forschungsansätze sehr gut ergänzen.

Fazit Die Stärke der Biopsychologie liegt in der Vielfalt ihrer Methoden und Ansätze. Das bedeutet auch, dass es für eine Bewertung biopsychologischer Behauptungen selten ausreicht, die Befunde eines einzigen Experiments, die auf derselben Methode beruht heranzuziehen

Kapitel 2. Evolution, Genetik und Erfahrung Von Dichotomien zu Interaktionen! Der Mensch neigt dazu die Komplexität unserer Existenz zu ignorieren und in einfach dichotomen Begriffen zu denken. Das Verlockende an dieser Denkweise ist ihre Einfachheit. ! !

Beispiele:! Ist Verhalten physiologisch oder psychologisch bedingt?! Ist Verhalten angeboren oder gelernt? Die traditionelle Debatte liegt eine falsche Denkweise zugrunde. ! Es gibt zwei Beweislinien, die die Denkweise „physiologisch oder psychologisch“ widerlegen. 1. Beruht auf komplexeste psychologische Veränderungen, aufgrund einer Schädigung oder Stimulation von Teilen des Gehirns (Asomatognosie). 2. Basiert auf einer Vielzahl von Belegen, nach denen nicht-menschliche Spezies Fähigkeiten besitzen, welche rein psychologisch und daher menschlich seien (SelbstBewusstheit von Schimpansen)

Anlage-Umwelt-Frage! Die Frage nach der Anlage-Umwelt-Dichotomie kann folgendermaßen zusammengefasst werden: Es wurde nachgewiesen, dass auch andere Faktoren als Genetik und Lernen die Entwicklung des Verhaltens beeinflussen. ! Bsp. Fetale Umwelt, Ernährung, Stress & sensorische Stimulation

Die Entwicklung von Verhalten immer gemeinsam durch genetische und Umweltfaktoren gesteuert wird und nie durch einen der beiden Faktoren allein. Des Weiteren ist auch die Variante „Welchen Anteil ist genetisch bedingt und wie viel ist Erfahrung?“ grundsätzlich falsch. Das Problem besteht in der Prämisse, dass sich die beiden Faktoren additiv kombinieren. Zum Beispiel Intelligenz entsteht aus der Kombination und Mischung der beiden Faktoren. In jedem Fall entsteht die Antwort in den Interaktionen. 1. Neuron werden aktiv, lange bevor sie voll entwickelt sind.! 2. Ihre weitere Entwicklung (z.B Anzahl der Verknüpfungen) hängt sehr stark von ihrer Aktivität ab, die größtenteils durch Externe Erfahrungen ausgelöst wird. ! 3. Erf...