Wie projiziert das Gehirn Schmerzen auf einen bestimmten Körperteil?

Wie übersetzt unser Gehirn periphere Empfindungen aufgrund von Verletzungen in Schmerzwahrnehmungen? Als In-Silico - Analogie – wenn ein Stimulus an einen Sensor angelegt wird, kann er an einen Mikroprozessor übertragen werden. Der Mikroprozessor verarbeitet dann die Informationen. Ein Mikroprozessor bewirkt jedoch nicht, dass der Sensor diesen Stimulus „fühlt“. Mit anderen Worten, die verarbeiteten Informationen des Sensors werden nicht als wahrgenommener Stimulus auf diesen Sensor zurückprojiziert. Daher werden in elektronischen Schaltungen die Informationen unidirektional verarbeitet. Im Gegensatz dazu werden im peripheren Nervensystem sensorische Eingaben im zentralen Nervensystem verarbeitet, was letztendlich zu wahrgenommenen Empfindungen am Ort des Sensors führt. Somit arbeiten das periphere und das zentrale Nervensystem offensichtlich in einer Rückkopplungsschleife.

Wie macht unser Nervensystem das? Mit anderen Worten, wie lokalisiert es die Quelle des Reizes ( z . B. Schmerz) und wandelt diese Empfindung in eine Wahrnehmung an diesem Ort um, anstatt die Informationen nur unidirektional zu verarbeiten?

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Kurze Antwort
Periphere sensorische Informationen werden unidirektional an das Gehirn projiziert. Ein Sinnesstreifen des Gehirns enthält eine topografische Darstellung der Körperoberfläche, die die Lokalisierung peripherer Reize erleichtert. Daher ist keine Rückkopplung vom Gehirn zur Peripherie erforderlich, um die Quelle eines peripheren Reizes zu lokalisieren.

Hintergrund
Die sensorischen Systeme in der Haut projizieren unidirektional zum somatosensorischen Cortex. Im somatosensorischen Cortex gibt es sogenannte topografische Karten. Diese Karten enthalten die Neuronen, die mit verschiedenen Teilen des Körpers verbunden sind. Typischerweise sind Neuronen, die Informationen von einem Teil des Körpers empfangen, im Gehirn gebündelt. Beispielsweise werden die sensorischen Outputs der peripheren Berührungsrezeptoren in den Fingerfingern letztendlich mit nahe beieinander liegenden kortikalen sensorischen Neuronen synchronisiert. Berührungsrezeptoren in den Zehen werden beispielsweise weiter entfernt verarbeitet (Purves et al , 2001). Eine berühmte grafische Darstellung ist der somatosensorische Homunkulus (Abb. 1), der die Bereiche des sensorischen Kortex zeigt, die der Verarbeitung sensorischer Eingaben in verschiedenen Körperteilen, einschließlich Berührung, gewidmet sind;

Homunkulus
Abb. 1. Sensorischer Homunkulus. Quelle: Russel & Dewy (2007)

Der sensorische Kortex ist daher ein hochgradig strukturierter kortikaler Bereich, in dem sensorische Informationen (einschließlich beispielsweise von Berührungs-, Schmerz-, Wärme- und Kälterezeptoren) zu einer topografischen Darstellung im Gehirn geleitet werden. Sehen Sie sich für eine schöne Einführung dieses Video von der Khan Academy an .

Um Ihre Frage zu beantworten: Es gibt keine Rückkopplung vom Gehirn zurück zur Peripherie, die erforderlich ist, um periphere Empfindungen in lokalisierte Wahrnehmungen zu verarbeiten. Die Körperkarte wird im Gehirn gepflegt und enthält alle Informationen, die notwendig sind, um den Reizort auf der Haut zu lokalisieren. Diese Lokalisierung ist genauer, wenn mehr periphere Fasern vorhanden sind, dhwenn die Rezeptordichte höher ist. Dies spiegelt sich zentral im Sinnesstreifen in einem größeren Bereich des Kortex wider, der Körperteilen mit dichterer Rezeptorinnervation gewidmet ist. Aus diesem Grund ist der Homunkulus so verzerrt (Abb. 2). Zum Beispiel sind Lippen, Zunge und Fingerspitzen hochempfindlich und enthalten eine hohe Dichte an peripheren Rezeptoren. Tatsächlich sind relativ große Bereiche des somatosensorischen Kortex der Verarbeitung ihrer Eingaben gewidmet.

Homunkulus2
Abb. 2. 3D-Darstellung des sensorischen Homunkulus. Quelle: Universität Calgary

Referenz
- Purves et al ., Neuroscience . 2. Aufl . Sunderland (MA): Sinauer Associates (2001)
- Russel & Dewey, Psychologie: Eine Einführung (2007-2014)

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