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Locus coeruleus

Locus coeruleus

Der Locus coeruleus (Nucleus caeruleus) reguliert Aufmerksamkeit und ist ein wichtiger Vermittler von Stressreaktionen.
Er wird durch Orexin aktiviert und sendet das von ihm produzierte Noradrenalin an etliche Gehirnregionen, die in Stresssysteme eingebunden sind. Der Locus coeruleus produziert 95 % des Noradrenalins im Gehirn und ist damit ein maßgebliches Steuerelement des Sympathikus.
Daneben steuert der Locus coeruleus die Wechsel­wirkungen zwi­schen serotoner­gem und no­radrener­gem System.
Eine chronische Aktivierung des Locus coeruleus scheint die Stressreaktion zu reduzieren. Eine chemische Deaktivierung des Locus coeruleus verringert vorübergehend die Reaktion der HPA-Achse, aber nach längerem Stress kehrt die Reaktion trotzdem zurück.

1. Verhaltensweisen, die durch Locus coeruleus reguliert werden

Der Locus coeruleus ist an der Steuerung verschiedener Verhaltensweisen beteiligt:1

  • Aufmerksamkeit
    • anhaltende Aufmerksamkeit
    • Aufmerksamkeitskontrolle
    • (mentale) Orientierung im Sinne einer gelenkten Aufmerksamkeit
  • Arousal
  • Stressreaktion2
  • Gedächtnis
  • Regulati­on der Schlaf­stadi­en
  • emotiona­le Stimmung
  • Sexualver­halten
  • motorische Funktionen
    • im Striatum3

2. Ansteuerung, Efferenzen, Afferenzen des Locus coeruleus

Der Locus coeruleus ist ein Teil der Formatio reticularis, wird angeregt durch Orexin und produziert Noradrenalin.

Afferenzen (eingehende Signale) von:

  • mPFC
    • konstanter anregender Input entsprechend dem Aktivitätslevel
  • Nucleus paragigantocellularis
    • integriert autonome Reize und Umweltreize
  • Nucleus prepositus perihypoglossalis
    • steuert horizontale und vertikale Augenbewegungen, Blickfolgebewegungen und Blickfixierung
  • lateraler Hypothalamus
    • produziert Orexin

Efferenzen (ausgehende Signale) an:
Mindestens 6 verschiedene LC-Neuronengruppen senden Noradrenalin auf mindestens 6 verschiedenen Pfaden an unterschiedliche Gehirnregionen:4

  1. Riechkolben
  2. Frontalkortex
  3. visueller Kortex
  4. Thalamus und Mittelhirn
  5. Kleinhirn
  6. Rückenmark

Efferenzen gehen dabei auch an:

  • Amygdala
  • Hippocampus
  • Hirnstamm
  • motorischer Cortex4
  • Hypothalamus
    • Nucleus paraventricularis
  • Tectum (dorsales Mesencephalon)
  • Thalamus
  • Ventrales Tegmentum
  • Neocortex
  • inferiore Olive4
  • Striatum4
  • Caudat-Putamen4

Es ist unklar, ob die LC-Zellgruppen von den eingehenden Afferenzen gemeinsam oder individuell angesteuert werden, ob sie ihre ausgehenden Efferenzen einheitlich oder differenziert ansteuern, ob verschiedene LC-Zellgruppen unterschiedliche Aufgaben haben und ob zeitliche Unterschiede in der Feuerung differenzierte Bedeutungen signalisieren. Es deutet immer mehr darauf hin, dass der LC nicht als einheitliches Gebilde agiert und dass die unterschiedlichen C-Neuronen-Gruppen differenzierte Aufgaben besitzen.

3. Co-Transmitter und Co-Peptide des Locus coeruleus

Co-Transmitter in Locus coeruleus-Zellen sind neben Noradrenalin:4

  • Dopamin
  • Galanin
  • Neuropeptid Y
  • BDNF
  • Cocaine and amphetamine regulated transcript (CART)

4. Beteiligung des Locus coeruleus an Erkrankungen

Der Locus coeruleus ist an verschiedenen Störungsbildern beteiligt, wie

  • ADHS4
  • Parkinson4
  • Down-Syndrom1
  • Alzheimer4
  • PTSD4
  • Angststörungen4
    • LC - Überaktivität
  • Depression4
  • Drogenwirkung und Sucht1
  • Epilepsie4
  • Kognitive Dysfunktion4

5. Sonstiges

Eine chronische Aktivierung des Locus coeruleus scheint eine Verringerung der Stressreaktion zu bewirken.5

Eine chemische Deaktivierung des Locus coeruleus verringerte akut und kurzfristig die Reaktion der HPA-Achse. Nach 4 Wochen chronischem Stress war die HPA-Achsen-Reaktion jedoch trotz deaktiviertem Locus coeruleus wieder vollständig hergestellt.6 Dies deutet darauf hin, dass der Locus coeruleus vorrangig akute Stressreaktionen zu vermitteln scheint.

Schlafentzug kann zum Absterben von Locus coeruleus - Neuronen führen.7

LC-Neuronen sind von Geburt an funktionell aktiv und verändern sich postnatal. Noradrenalin ist für die Entwicklung und das Überleben dopaminerger Zellen im Mittelhirn erforderlich. Ein frühzeitiger Verlust von Neuronen im Locus coeruleus ist ein Merkmal von Parkinson und anderen neurodegenerativen Erkrankungen. Noradrenalin-Afferenzen scheinen via BDNF eine trophische Unterstützung für anfällige Mittelhirn-Dopamin-Neuronen darzustellen. Der Locus coeruleus neugeborener und junger Lebewesen ist reich an BDNF, das für das neuronale Überleben von Mittelhirn-Dopamin-Neuronen essentiell ist.8

Neugeborene scheinen eine erhöhte Empfindlichkeit des LC auf somatosensorische Reize aufzuweisen, die sich im späteren Verlauf der Entwicklung diversifiziert, sodass auf harmlose Reize eine geringere und auf schädliche Reize eine empfindlichere Reaktion erfolgt.9 Die verstärkte neonatale LC-Reaktion könnte einigen einzigartigen Merkmalen des kindlichen Lernens zugrunde liegen, wie etwa der Bindung.10
Eine hohe mütterliche Fürsorge beeinflusst im Locus coeruleus die Dichte verschiedener Rezeptoren in Richtung einer erhöhten Stressresistenz:11

  • Benzodiazepin-Rezeptor (auch in Amygdala)
  • α2-Adrenorezeptor
  • CRH-Rezeptor.

  1. Pschyrembel: Locus caeruleus

  2. Benarroch EE (2018): Locus coeruleus. Cell Tissue Res. 2018 Jul;373(1):221-232. doi: 10.1007/s00441-017-2649-1. PMID: 28687925. REVIEW

  3. Zerbi V, Floriou-Servou A, Markicevic M, Vermeiren Y, Sturman O, Privitera M, von Ziegler L, Ferrari KD, Weber B, De Deyn PP, Wenderoth N, Bohacek J (2019): Rapid Reconfiguration of the Functional Connectome after Chemogenetic Locus Coeruleus Activation. Neuron. 2019 Aug 21;103(4):702-718.e5. doi: 10.1016/j.neuron.2019.05.034. PMID: 31227310.

  4. Poe GR, Foote S, Eschenko O, Johansen JP, Bouret S, Aston-Jones G, Harley CW, Manahan-Vaughan D, Weinshenker D, Valentino R, Berridge C, Chandler DJ, Waterhouse B, Sara SJ (2020): Locus coeruleus: a new look at the blue spot. Nat Rev Neurosci. 2020 Nov;21(11):644-659. doi: 10.1038/s41583-020-0360-9. PMID: 32943779; PMCID: PMC8991985. REVIEW

  5. Velley, Cardo, Kempf, Mormede, Nassif-Caudarella, Velly (1991): Facilitation of learning consecutive to electrical stimulation of the locus coeruleus: cognitive alteration or stress-reduction?. Prog Brain Res. 1991;88:555-569. doi:10.1016/s0079-6123(08)63834-0

  6. Ziegler DR, Cass WA, Herman JP (1999): Excitatory influence of the locus coeruleus in hypothalamic-pituitary-adrenocortical axis responses to stress. J Neuroendocrinol. 1999;11(5):361-369. doi:10.1046/j.1365-2826.1999.00337.x

  7. Zamore Z, Veasey SC (2022): Neural consequences of chronic sleep disruption. Trends Neurosci. 2022 Sep;45(9):678-691. doi: 10.1016/j.tins.2022.05.007. PMID: 35691776; PMCID: PMC9388586.

  8. Hassani OK, Rymar VV, Nguyen KQ, Huo L, Cloutier JF, Miller FD, Sadikot AF (2020): The noradrenergic system is necessary for survival of vulnerable midbrain dopaminergic neurons: implications for development and Parkinson’s disease. Neurobiol Aging. 2020 Jan;85:22-37. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2019.09.014. PMID: 31734438.

  9. Nakamura S, Kimura F, Sakaguchi T (1987): Postnatal development of electrical activity in the locus ceruleus. J Neurophysiol. 1987 Sep;58(3):510-24. doi: 10.1152/jn.1987.58.3.510. PMID: 3655880.

  10. Debiec J, Sullivan RM (2017): The neurobiology of safety and threat learning in infancy. Neurobiol Learn Mem. 2017 Sep;143:49-58. doi: 10.1016/j.nlm.2016.10.015. PMID: 27826033; PMCID: PMC5418109.

  11. Caldji C, Tannenbaum B, Sharma S, Francis D, Plotsky PM, Meaney MJ (1998): Maternal care during infancy regulates the development of neural systems mediating the expression of fearfulness in the rat. Proc Natl Acad Sci U S A. 1998 Apr 28;95(9):5335-40. doi: 10.1073/pnas.95.9.5335. PMID: 9560276; PMCID: PMC20261.

Diese Seite wurde am 04.10.2023 zuletzt aktualisiert.