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Biomedical Sciences - Neuroscience | Neurobiologie

Neurobiologie

Shepherd, Gordon M.

Übersetzt von Boeckh, V.

Englische Originalausgabe erschienen bei Oxford University Press, 1988

XX, 623 S. 427 Abb., 34 Tab.

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  • Über dieses Lehrbuch

Aus der Feder eines der weltweit renommiertesten Neurobiologen ist ein Lehrbuch entstanden, das seinesgleichen sucht: umfassend, spannend zu lesen und bestens illustriert! Die amerikanische Ausgabe hat in Forschung und Lehre schon lange einen hervorragenden Ruf. Nun liegt mit der kompetenten deutschen Übersetzung eine nochmals stark überarbeitete Fassung vor - selbstverständlich unter Berücksichtigung der neuesten Forschungsergebnisse. Das Buch bietet eine Einführung in eines der am schnellsten fortschreitenden und damit spannendsten Forschungsgebiete. Dabei wird ein Bogen gespannt von den molekular- und zellbiologischen Grundlagen über neuronale Netzwerke bis hin zu komplexen Verhaltensfunktionen. Neben der Vermittlung von Fakten werden Konzepte und zusammenfassende Theorien erklärt, indem Arbeitshypothesen und grundlegende Experimente bedeutender Pioniere der Neuroforschung beschrieben werden. Eine weitere Besonderheit des Buches ist die integrierte Darstellung von Struktur und Funktion des Nervensystems. Der systematische Vergleich der Nervensysteme von Wirbeltieren und Wirbellosen vermittelt allgemeingültige Regeln der Arbeitsweise von Nervensystemen. Für medizinisch Interessierte bietet die Berücksichtigung pathologischer Aspekte der Hirnfunktionen Ansatzpunkte zum besseren Verständnis neurologischer Zusammenhänge. Jedem, der sich einen vollständigen und fundierten Überblick über die Neurobiologie verschaffen möchte - insbesondere Biologiestudenten und Neurowissenschaftlern - sei dieses klar und kompetent geschriebene und zudem reich illustrierte Lehrbuch empfohlen.

Content Level » Upper undergraduate

Stichwörter » Anatomie - Cortex - Hirnforschung - Nervensystem - Neurobiologie - Neurophysiologie - Verhalten - Wahrnehmung

Verwandte Fachbereiche » Neurowissenschaften

Inhaltsverzeichnis 

1 Einführung.- 1.1 Neurobiologie als Forschungsgebiet.- 1.2 Was ist Neurobiologie?.- 1.3 Die Ebenen neuraler Informationsverarbeitung.- 1.4 Zu diesem Buch.- I Molekulare und zelluläre Mechanismen.- 2 Molekulare Neurobiologie.- 2.1 Der Acetylcholin-Rezeptor (ACh-R) der neuromuskulären Endplatte als Modellfall für Untersuchungen molekularer Mechanismen.- 2.1.1 Signalübertragung in der Muskelendplatte der Wirbeltiere.- 2.1.2 Aminosäuresequenz des ACh-R und Codierung im Genom.- 2.1.3 Tertiärstruktur und funktionelle Domänen des ACh-R.- 2.1.4 Funktionsweise des ACh-R.- 2.1.5 Der neuromuskuläre Übertragungsmechanismus.- 3 Das Neuron.- 3.1 Die zelluläre Grundlage der Neurobiologie.- 3.2 Die Plasmamembran.- 3.2.1 Membraniipide.- 3.2.2 Membranproteine.- 3.3 Der Zellkern (Nucleus).- 3.4 Intrazelluläre Membransysteme.- 3.4.1 Das endoplasmatische Reticulum (ER).- 3.4.2 Lysosomen.- 3.4.3 Mitochondrien.- 3.5 Das Cytoskelett.- 3.5.1 Mikrotubuli und Neurofilamente.- 3.5.2 Intrazellulärer Transport.- 3.5.3 Die Mikrofilamente.- 3.6 Neuroglia und Nervenhüllen.- 3.6.1 Die Neuroglia.- 3.6.2 Die Nervenhüllen.- 3.7 Terminologie der Neurone und ihrer Fortsätze.- 4 Die Synapse.- 4.1 Chemische Interaktionen zwischen Neuronen ohne synaptischen Kontakt.- 4.2 Allgemeine Zell-Zell-Kontakte.- 4.3 Die chemische Synapse.- 4.3.1 Molekulare Komponenten.- 4.3.2 Molekulare Mechanismen der synaptischen Übertragung.- 4.3.3 Eine Klassifizierung chemischer Synapsen.- 4.3.4 Intramembranäre Partikel.- 4.3.5 Synaptische Vesikel.- 4.4 Synaptische Verbindungen.- 4.4.1 Die Formen von Synapsen und Endigungen.- 4.4.2 Verschaltungsmuster.- 4.4.3 Die Identifizierung synaptischer Verbindungen.- 4.5 Von Synapsen zu Verschaltungen.- 5 Das Membranpotential.- 5.1 Die Ionenzusammensetzung der Nervenzellen.- 5.2 Das Donnan-Gleichgewicht.- 5.3 Das Nernst- oder Diffusionspotential.- 5.4 Das Membranpotential.- 5.4.1 Intrazelluläre Ableitung.- 5.4.2 Identifizierung einzelner Ionenleitfähigkeiten.- 5.4.3 Der Äquivalentschaltkreis.- 5.5 Membranpotential und Stoffwechsel.- 5.6 Die Membranpumpe.- 5.7 Transportmechanismen durch Membranen.- 6 Das Aktionspotential.- 6.1 Die elektrische Natur der Nervenaktivität.- 6.2 Der Natriumimpuls.- 6.2.1 Die Struktur des Na+-Kanals.- 6.2.2 Die Funktion einzelner Ionenkanäle.- 6.2.3 Der Natriumkanal: Das Hodgkin-Huxley-Modell.- 6.3 Die verschiedenen Ionenkanäle und ihre Funktionen.- 6.3.1 Natrium(Na+)-Kanäle.- 6.3.2 Calcium(Ca2+)-Kanäle.- 6.3.3 Kalium(K +)-Leitfähigkeiten.- 6.3.4 Ionenkanaldichte und lokale Erregbarkeit.- 6.3.5 Spannungsabhängigkeit und Transmitterempfindlichkeit der Ionenkanäle.- 6.4 Fortleitung des Aktionspotentials.- 6.4.1 Lokale Ströme.- 6.4.2 Saltatorische Fortleitung der Erregung.- 6.5 Die unterschiedlichen Funktionen des Aktionspotentials.- 7 Synaptische Potentiale und synaptische Integration.- 7.1 Elektrische Felder.- 7.2 Elektrische Synapsen.- 7.3 Chemische Synapsen.- 7.3.1 Das excitatorische postsynaptische Potential (EPSP).- 7.3.2 Das excitatorische Umkehr(Gleichgewichts-)Potential.- 7.3.3 Das inhibitorische postsynaptische Potential (IPSP).- 7.4 Synaptische Integration.- 7.5 Ionenströme.- 7.6 Synapsen mit Leitfähigkeitsabnahme.- 7.7 Räumliche Organisation des Neurons und Signalverarbeitung.- 7.8 Impulslose („nonspiking“) Neurone.- 7.9 Untersuchung von synaptischen Schaltkreisen an isolierten Präparaten.- 8 Neurotransmitter und Neuromodulatoren.- 8.1 Biochemie der Synapse.- 8.2 Second-Messenger-Systeme.- 8.2.1 Calciumionen als Second Messengers.- 8.2.2 Die zyklischen Nucleotide cAMP und cGMP.- 8.2.3 G-Proteine.- 8.2.4 Das Membranlipidsystem.- 8.2.5 Second Messengers und Proteinphosphorylierung.- 8.3 Synapsentypen und ihre Transmitter.- 8.3.1 Acetylcholin (ACh).- 8.3.2 Biogene Amine.- 8.3.3 Aminosäuren.- 8.3.4 Purine.- 8.4 Das Dale-Prinzip.- 8.5 Neuropeptide.- 8.5.1 Neuropeptidsynthese.- 8.5.2 Neuropeptidrezeptoren.- 8.5.3 „Multiple-Messenger-Mechanismen“.- 8.6 Die Synapse als „multizelluläres Organell“.- 8.7 Der zeitliche Verlauf der Wirkung neuroaktiver Substanzen.- 8.8 Der Stofftransport in Neuronen.- 8.9 Energiestoffwechsel und 2-Desoxyglukose-Kartierung.- 9 Die Entwicklung des Nervensystems.- 9.1 Entstehung eines Neurons und Genexpression.- 9.2 Zellwanderung und Wachstumskegel.- 9.3 Zellwachstum und Wachstumsfaktoren.- 9.3.1 Der Nervenwachstumsfaktor NGF.- 9.3.2 Onkogene und neuronales Wachstum.- 9.4 Zelldifferenzierung.- 9.4.1 Das weitere Schicksal der Nervenzellen und die Pionierfasern.- 9.4.2 Erregbarkeit.- 9.4.3 Determination des Neurotransmitters.- 9.5 Die Entwicklung der Synapse.- 9.5.1 Präsynaptische Faktoren.- 9.5.2 Postsynaptische Faktoren.- 9.5.3 Konkurrenz der Axonendigungen.- 9.6 Die Etablierung zentraler synaptischer Verschaltungen.- 9.6.1 Die retinotectale Bahn.- 9.6.2 Analyse synaptischer Verbindungen bei Verhaltensmutanten.- 9.7 Zellreifung.- 9.8 Zelltod.- 9.8.1 Die Insektenmetamorphose.- 9.9 Neue Neurone im ausgereiften Gehirn?.- 9.10 Regeneration und Plastizität.- 9.10.1 Hirntransplantationen.- II Sensorische Systeme.- 10 Von Sinneszellen zu Wahrnehmungen.- 10.1 Sinnesmodalitäten.- 10.2 Sinneszellen (Rezeptorzellen).- 10.2.1 Reiz-Erregungs-Transduktion (Primärprozesse).- 10.2.2 Das Rezeptorpotential.- 10.2.3 Das elektrotonische Potential.- 10.2.4 Die Impulsbildung.- 10.3 Neuronale Schaltungen innerhalb der Sinnesbahn.- 10.3.1 Grundtypen von Schaltungen und Bahnen.- 10.3.2 Rezeptive Felder.- 10.3.3 Aufbau einer Mikroschaltung.- 10.3.4 Laterale Hemmung.- 10.4 Sinneswahrnehmung.- 10.4.1 Das Feststellen eines Reizes.- 10.4.2 Das Bestimmen der Intensität eines Reizes.- 10.4.3 Die räumliche Auflösung.- 10.4.4 Das Herausfiltern eines Reizmerkmals.- 10.4.5 Die Unterscheidung von Reizqualitäten.- 10.4.6 Das Erkennen von Reizmustern.- 11 Die chemischen Sinne.- 11.1 Chemorezeption bei Bakterien.- 11.2 Chemorezeption bei Wirbellosen.- 11.2.1 Das gustatorische System: „Schmecken“bei Wirbellosen.- 11.2.2 Das olfaktorische System: „Riechen“bei Wirbellosen.- 11.3 Chemorezeption bei Wirbeltieren.- 11.3.1 Der Geschmackssinn.- 11.3.2 Der Geruchssinn.- 11.3.3 Interne Chemorezeption.- 12 Die Hautsinne (Somatosensorik).- 12.1 Die Hautsinne bei Wirbellosen.- 12.1.1 Die Sinnesnervenzellen des Blutegels.- 12.1.2 Mechanorezeptorische Sinneshaare in der Cuticula von Arthropoden.- 12.2 Die Hautsinne bei Wirbeltieren.- 12.2.1 Die Rezeptoren der menschlichen Haut.- 12.2.2 Verschaltungen im Rückenmark.- 12.2.3 Aufsteigende Bahnen.- 12.2.4 Der somatosensorische Cortex.- 13 Propriorezeption — Körperhaltung und Kinästhesie.- 13.1 Propriorezeption bei Wirbellosen.- 13.1.1 Der abdominale Streckrezeptor der Langschwanzkrebse (Macrura).- 13.1.2 Der Thorakocoxal-Rezeptor der Krabben (Brachyura).- 13.2 Propriorezeption bei Wirbeltieren.- 13.2.1 Evolution der Muskelrezeptoren.- 13.2.2 Die Muskelspindeln der Frösche.- 13.2.3 Muskelrezeptoren von Säugetieren.- 13.2.4 Gelenkrezeptoren.- 13.2.5 Aufsteigende Bahnen.- 13.2.6 Der Cortex und die Kinästhesie.- 14 Der Gleichgewichtssinn: Schweresinn und Drehsinn.- 14.1 Der Gleichgewichtssinn bei Wirbellosen.- 14.1.1 Coelenteraten.- 14.1.2 Niedere Mollusken.- 14.1.3 Höhere Crustaceen.- 14.1.4 Insekten.- 14.2 Der Gleichgewichtssinn bei Wirbeltieren.- 14.2.1 Die Haarzellen der vestibulären Organe.- 14.2.2 Zentrale Vestibularisbahnen der Säugetiere.- 14.2.3 Das Vestibularissystem und die Schwerelosigkeit.- 15 Das auditorische System.- 15.1 Das auditorische System bei Wirbellosen.- 15.1.1 Schall-Rezeptoren von Insekten.- 15.1.2 Zentrale Hörbahnen von Insekten.- 15.2 Das auditorische System bei Wirbeltieren.- 15.2.1 Seitenlinienorgane und Elektrorezeption.- 15.2.2 Das Ohr der Säugetiere.- 15.2.3 Die Basilarmembran.- 15.2.4 Äußere und innere Haarzellen.- 15.2.5 Hörnervenfasern.- 15.2.6 Hörbahnen im Hirnstamm.- 15.2.7 Der auditorische Cortex.- 16 Das visuelle System.- 16.1 Mechanismen der Photorezeption.- 16.2 Das visuelle System bei Wirbellosen.- 16.2.1 Augentypen.- 16.2.2 Der Ocellus.- 16.2.3 Das Komplexauge.- 16.3 Das visuelle System bei Wirbeltieren.- 16.3.1 Die Retina.- 16.3.2 Die zentralen Sehbahnen.- 16.3.3 Der visuelle Cortex.- III Motorische Systeme.- 17 Grundelemente motorischer Funktionen.- 17.1 Drüsen.- 17.1.1 Endokrine Drüsen.- 17.1.2 Exokrine Drüsen.- 17.1.3 Erregungs-Sekretions-Kopplung.- 17.2 Skelettmuskeln.- 17.2.1 Das Gleitfilamentmodell.- 17.2.2 Erregungs-Kontraktions-Kopplung.- 17.2.3 Eigenschaften verschiedener Muskelfasertypen.- 17.2.4 Summation.- 17.3 Glatte Muskeln.- 17.3.1 Membraneigenschaften.- 17.3.2 Erregungs-Kontraktions-Kopplung.- 17.3.3 Merkmale der langsamen Kontraktion.- 17.3.4 Rhythmische Aktivität.- 17.4 Die Muskeln der Wirbellosen.- 17.5 Typenvielfalt von Muskeln, Nerven und neuromuskulären Verbindungen.- 17.5.1 Merkmale von Muskelfasern.- 17.5.2 Innervationsmuster.- 17.5.3 Funktionsmuster.- 17.6 Die motorische Einheit.- 17.7 Die motorische Hierarchie.- 18 Funktionen des vegetativen (autonomen) Nervensystems.- 18.1 Die autonome Innervation bei Wirbellosen.- 18.1.1 Die Speicheldrüse.- 18.1.2 Rhythmische Herztätigkeit.- 18.2 Das autonome Nervensystem der Wirbeltiere.- 18.2.1 Sympathicus-Ganglien.- 18.2.2 Die Steuerung der Zielorgane.- 19 Reflexe und festgelegte Bewegungsmuster.- 19.1 Reflexe.- 19.2 Festgelegte Bewegungsmuster (Erbkoordinationen).- 19.3 Reflexe und festgelegte Bewegungsmuster bei Wirbellosen.- 19.3.1 Die Hautreflexe des Blutegels.- 19.3.2 Die Fluchtreaktion des Flußkrebses.- 19.3.3 Neuromodulation beim Hummer.- 19.4 Reflexe und festgelegte Bewegungsmuster bei Wirbeltieren.- 19.4.1 Die Mauthnerzellen.- 19.4.2 Motoneurone und spinale Reflexe.- 20 Die Steuerung der Fortbewegung (Lokomotion).- 20.1 Allgemeine Prinzipien der nervösen Steuerung des Fortbewegungsapparates.- 20.1.1 Elemente der Bewegungssteuerung.- 20.1.2 Zentrale Mustergeneratoren.- 20.2 Die Steuerung der Fortbewegung bei Wirbellosen.- 20.2.1 Schwimmbewegungen.- 20.2.2 Laufbewegungen.- 20.2.3 Der Insektenflug.- 20.3 Die Steuerung der Fortbewegung bei Wirbeltieren.- 20.3.1 Schwimmbewegungen.- 20.3.2 Geh- und Laufbewegungen.- 20.3.3 Steuerung der Beinbewegungen bei der Katze.- 21 Neuronale Hierarchien in der Motorik.- 21.1 Der Begriff des Kommandoneurons.- 21.2 Neuere Konzepte der motorischen Steuerung bei Wirbellosen.- 21.3 Mechanismen der Entscheidung.- 21.4 Hierarchien in den motorischen Systemen von Wirbeltieren.- 21.5 Die Hirnstammzentren.- 21.5.1 Nucleus reticularis.- 21.5.2 Nucleus vestibularis.- 21.5.3 Nucleus ruber.- 21.6 Die Steuerung der Gehbewegungen.- 21.7 Das Kleinhirn (Cerebellum).- 21.7.1 Afferenzen des Kleinhirns.- 21.7.2 Efferenzen des Kleinhirns.- 21.7.3 Mikroschaltungen in der Kleinhirnrinde.- 21.7.4 Grundschema der Verbindungen in der Kleinhirnrinde.- 21.8 Die motorische Großhirnrinde — ein historischer Rückblick.- 21.9 Die Organisation der motorischen Großhirnrinde.- 21.10 Die Basalganglien.- 21.10.1 Anatomie.- 21.10.2 Lokale Schaltungen und Mikroschaltungen.- 21.10.3 Funktionelle Organisation der Bewegungskontrolle.- 22 Feinsteuerung von Zielbewegungen (Manipulation).- 22.1 Feinsteuerung von Zielbewegungen bei Wirbellosen.- 22.1.1 Die Fangarme des Kraken.- 22.1.2 Der Saugrüssel der Fliege.- 22.2 Feinsteuerung von Zielbewegungen bei Wirbeltieren.- 22.2.1 Die Hand der Primaten.- 22.2.2 Willkürbewegungen.- 23 Kommunikation und Sprache.- 23.1 Erzeugung von Lautsignalen bei Insekten.- 23.1.1 Der Grillengesang.- 23.2 Vokalisation bei Wirbeltieren.- 23.2.1 Der Vogelgesang.- 23.2.2 Vokalisation bei Säugetieren.- 23.2.3 Die menschliche Sprache.- IV Zentrale Systeme.- 24 Zentrale Systeme — eine Einführung.- 24.1 Neuroendokrine Regelkreise.- 24.1.1 Neuroendokrine Regelkreise bei Wirbellosen.- 24.1.2 Neuroendokrine Regelkreise bei Wirbeltieren.- 24.2 Neuroimmunsysteme.- 24.2.1 Immunregulation.- 24.2.2 Membranmechanismen der Lymphocyten.- 24.2.3 Das Immunsystem als „mobiles Gehirn“.- 24.3 Methoden zur Untersuchung zentraler Systeme.- 24.4 Bahnen zur Regulierung des Erregbarkeitszustandes zentraler Neurone.- 24.4.1 Noradrenerge Projektionen.- 24.4.2 Adrenerge Projektionen.- 24.4.3 Serotonerge Projektionen.- 24.5 Spezifische, durch ihre Transmitter definierte Systeme.- 24.5.1 Die Neurotransmitter.- 24.5.2 Neuropeptide.- 24.6 Das Vorkommen neuroaktiver Substanzen im Tierreich.- 25 Biologische Rhythmen.- 25.1 Ein kurzer historischer Rückblick.- 25.2 Circadiane Rhythmen bei Wirbellosen.- 25.2.1 Ein circadianer Schrittmacher.- 25.2.2 Die zentrifugale Kontrolle eines circadianen Rhythmus.- 25.2.3 Genetische Grundlage von circadianen Uhren.- 25.3 Circadiane Rhythmen bei Wirbeltieren.- 25.3.1 Der Nucleus suprachiasmaticus.- 25.3.2 Die Epiphyse (Pinealorgan, Zirbeldrüse).- 25.3.3 Multiple circadiane Oszillatoren.- 25.4 Wachen und Schlafen beim Menschen.- 25.4.1 Das Elektroencephalogramm (EEG).- 25.4.2 Frühe Untersuchungen der Mechanismen von Wachen und Schlafen.- 25.4.3 Neuronale Steuerung von Wachen und Schlafen.- 25.4.4 Abschließende Übersicht.- 26 Zentralnervöse Steuerung der Nahrungsaufnahme.- 26.1 Steuerung der Nahrungsaufnahme bei Wirbellosen.- 26.1.1 Das stomatogastrische Nervensystem des Hummers.- 26.1.2 Die Nahrungsaufnahme bei der Schmeißfliege.- 26.2 Steuerung der Nahrungsaufnahme bei Wirbeltieren am Beispiel der Ratte.- 26.2.1 Nahrungsaufnahme bei der neugeborenen Ratte.- 26.2.2 Nahrungsaufnahme bei der adulten Ratte.- 26.2.3 Trinken.- 27 Die zentralnervöse Steuerung der Paarung.- 27.1 Fortpflanzungsstrategien.- 27.2 Die zentralnervöse Steuerung der Paarung bei Wirbellosen.- 27.2.1 Werbung und Balz.- 27.2.2 Reaktionsketten.- 27.2.3 Neuroendokrine Veränderungen und Paarungsverhalten.- 27.3 Die zentralnervöse Steuerung der Paarung bei Wirbeltieren.- 27.3.1 Geschlechtliche Differenzierung und kritische Periode.- 27.3.2 Geschlechtsdimorphismen im Nervensystem.- 27.3.3 Zentralnervöse Steuermechanismen des Paarungsverhaltens.- 27.3.4 Die neuronale Steuerung der Gonadotropinsekretion bei der weiblichen Ratte.- 27.3.5 Vielfalt und Anpassungsfähigkeit nervöser Kontrollmechanismen.- 28 Emotionen und ihre neuronale Grundlage.- 28.1 Ein historischer Rückblick.- 28.2 Wirbellose und niedere Wirbeltiere.- 28.3 Säugetiere.- 28.3.1 Hypothalamische Mechanismen.- 28.3.2 Das limbische System.- 28.4 Die Gesichtsmuskulatur.- 28.5 Emotion und Motivation.- 29 Lernen und Gedächtnis.- 29.1 Einfaches Lernen: nichtassoziative Lernvorgänge.- 29.1.1 Gewöhnung (Habituation).- 29.1.2 Sensitisierung.- 29.2 Assoziatives Lernen.- 29.2.1 Die klassische Konditionierung.- 29.2.2 Operante (instrumentelle) Konditionierung.- 29.2.3 Aversives Lernen.- 29.3 Komplexes Lernen.- 29.3.1 Prägung.- 29.3.2 „Latentes Lernen“.- 29.3.3 Lernen durch Beobachtung.- 29.4 Gedächtnis.- 29.4.1 Gedächtnis bei Wirbellosen.- 29.4.2 Der Hippocampus der Wirbeltiere.- 29.4.3 Lernen und Gedächtnis — eine Synthese.- 30 Großhirnrinde und Verhalten des Menschen.- 30.1 Phylogenese des Cortex cerebri.- 30.2 Ontogenese des Cortex cerebri.- 30.2.1 Wanderungen der Nervenzellen.- 30.2.2 Reifung der Nervenzellen.- 30.2.3 Reifung der Synapsen.- 30.3 Die verschiedenen Ebenen der corticalen Organisation.- 30.3.1 Moleküle und Ionenkanäle.- 30.3.2 Synapsen und dendritische Dorne.- 30.3.3 Multiple Dorne als Funktionseinheiten.- 30.3.4 Lokale Schaltungen.- 30.3.5 Die Cortexfelder und die Loben.- 30.4 Verteilte Systeme des Cortex.- 30.4.1 Die Verarbeitung visueller Information auf höherer Ebene.- 30.4.2 Innere Repräsentationen und die Frontalloben.- 30.4.3 Frontalloben und Persönlichkeit.- 30.4.4 Die Hemisphären: Lateralität und Dominanz.- 30.4.5 Sprache.- 30.4.6 Das denkende Gehirn.- Weiterführende Literatur.- Quellenverzeichnis.

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