Neurowissenschaft - Geruch und Geschmack
Osteopathie
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Lernkarten
Welche beiden Sinne gehören zu den chemischen Sinnen?
Geschmacksinn + Geruchsinn
=> direkte Verbindung mit den Systemen, welche unsere Grundbedürfnisse (Hunger, Durst, Emotionen und Sexualtrieb) und bestimmte Formen des Gedächtnisses steuern
=> sind voneinander getrennt und aufgrund der Struktur und Funktionsweise unterschiedlich => die sensorische Information beider Systeme werden parallel verarbeitet und erst auf dem Cortex miteinander verarbeitet
Welcher chemische Sinn ist beim Menschen besser ausgeprägt? Warum? Beschreibe dessen Funktion.
=> der Geschmacksinn ist hoch entwickelt, da wir schon immer Omnivoren waren => grosse Geschmackspalette (undendlich, jedoch nur 5 Geschmacksrichtungen)
- Lebenswichtige Differenzierung zwischen bekömmlichen und unbekömmlichen Lebensmitteln => gewisse Vorlieben sind Angeboren (Süsse mögen wir, starke Bitterkeit führt zum Brechreiz), können jedoch umtrainiert werden
- der Geschmack ist mit Regulationsmechanismen (z.B. des Salzhaushalts) eng verknüpft
=> der Geruchssinn wurde auf Grund der Sozialisierung weniger wichtig
Was ist umami?
=> die 5. Geschamcksrichtung (neben süss, sauer, salzig und bitter)
=> "köstlich" durch die Aminosäure Glutamat ausgelöst
Geschmack wird durch den Kontakt bestimmter, meist wasserlöslicher, Substanzen stimuliert (nur gering durch volatile). Welche Rolle spielt der Speichel dabei?
Der Speichel befeuchtet die Nahrung und setzt erste Verdauungsschritte in Gang
Er bringt die Nahrungsbestandteile in Lösung, sodass sie vom Geschmackssinn wahrgenommen werden können
Welche weiteren Elemente sind, abgesehen vom Geschmackssinn, für die Erkennung von Lebensmitteln mitverantwortlich?
Geruchssinn (funktionell schwer vom Geschmackssinn zu trennen)
Visus
Tastsinn (Konsistenz)
Was sind Papillen?
Papillen sind geschmacksempfindliche Strukturen der Zungenoberfläche => jede besitzt mehrere Geschmacksknaospen (=> Ansammlung von 50-150 Geschmacksrezeptorzellen), welche von Basalzellen und afferenten sensorischen Axonen umgeben sind
Papillae Valtae: Am grössten => liegen postero-medial
Papillae Foliatae: Längliche Form => insb. lateral der Zungenbasis
Papillae Fungiformae: Am Apex
Was versteht man unter der "kritischen Konzentrationsschwellenwert"?
Ist die Konzentration eines Stoffes zu klein, wird sein Geschmack nicht wahrgenommen
Bei Konzentrationen knapp über dem Schwellenwert nehmen sind die Papillen nur für einen einzelnen Grundgeschmack sensibel => die Papillen sind also für eine Geschamcksrichtung "spezialisiert"
Nimmt die Konzentration jedoch zu, so kann eine einzelne Papille auch mehre Geschmacksrichtungen wahrnehmen => es gibt Regionen der Zunge, welche besonders auf gewisse Stimuli reagieren, die meisten Zellen sind jedoch für alle Geschmacksrichtungen sensibel
Beschreibe den Aufbau einer Geschacksrezeptorzelle.
Apex mit Mikrovilli, welche in den Geschmackspore mit den gelösten Nahrungbestandteilen in Kontakt treten
Basis mit Geschacksaxonen
Beschreibe die Schritte der gustativen Transmission.
Aktivierung der Geschmackszellen durch eine gelöste chemische Substanz
Depolarisation der Membran => Rezeptorpotential
Bei Erreichen eines Schwellenwerts => AP => Öffnung spannungsgesteuerter Ca2+-Kanäle
Freisetzung von NT (Serotonin für sauer und salzig ; ATP für süss, bitter und umami)
Transmission der Information via Geschmacksaxone (sensorische Axone)
Warum ist ein salziger Geschack in geringer Intensität angenehm und in hoher unangenehm?
=> 2 unterschiedliche Mechanismen
Bei geringer Konzentration werden durch den Na+-Einstrom lediglich spezialisierte Geschmacksrezeptorzellen depolarisiert => Öffnung der Ca2+-Kanäle => Serotonin-Freisetzung => Transmission
Bei hoher Konzentration werden auch Bitter- und Sauer-Rezeptoren aktiviert => Vermeidungs-Mechanismus
Wie funktioniert die Stimulation der Geschmackszellen für saure Stoffe?
=> H+-Konzentration blockiert K+-Kanäle (kann nicht mehr ausströmen) => Depolarisation => Öffnung der Natrium und Ca2+-Kanäle => Serotonin-Freisetzung => Transmission
Welche beiden Geschmacksrezeptor-Familien sind für den bitteren, süssen, und umami Geschmack verantwortlich? Wie funktionieren diese?
T1R:
=> Süss wird durch ein einziges Rezeptorprotein T1R (Dimer aus T1R2+3) erkannt
=> Umami wird durch ein einziges Rezeptorprotein T1R (Dimer aus T1R1+3) erkanntT2R:
=> Bitter wird von ca. 25-Typen T2Rezeptoren erkannt (jede Geschmackszelle besitzt sie alle) => feine Differenzierung ist wichtig, um Gifte zu erkennen!
=> die T1/2R sind an protein G gekoppelt => Second Messager (Phospholipase C) => IP3 => Na+-Einstrom Depolarisation => Öffnung der Ca2+-Kanäle => ATP-Freisetzung => Transmission
Welche 3 Hirnnerven leiten die sensorische Geschmacksinformation zum Gehirn? Wo kommen sie zusammen?
N. Facialis (VII) => Apex (vordere 2/3)
N. Glossopharyngeus (IX) => Basis (hinteres 1/3)
N. Vagus (X) => Regionen nahe des Pharynx
=> alle Fasern laufen im Nucleus gustatorius der Medulla oblongatae zusammen => Synapsen
Welche 3 Wege kann die Geschmacks-Information vom Hirnstamm (Nucleus gustatorius) her nehmen?
=> Thalamus (Nucleus verntralis posteromedialis: VPM) => primär-gustativer Cortex (Parietallappen)
=> Hypothalamus und Amygdala (Evaluation der Geniessbarkeit und Motivation zum Essen)
=> andere Regionen der Medulla oblongatae (Schlucken, Speichelbildung, Würg- und Brechreiz)
Welche 3 Eigenschaften eines Reizes kann der Geruchssinn unterscheiden? Welche Funktionen hat dies?
Identität/Art
Konzentration
Qualität
=> 2 verschiedene Funktionen:
Olfaktiv: Nahrungswahrnehmung, Gefahrwahrnehmung (Feuer, Fäule)
Non-Olfaktiv: (affektiv => lymbisches System) => Kommunikation (Reproduktions- und Rervierverhalten) => jedes Lebewesen hat individuellen Geruch (genetisch verankert) => Pheromone (vom Vomeronasalen Organ erkennbar)
Welche Zellen sind für die olfaktive Geruchsdetektion verantwortlich?
=> Riechepithel mit 3 Zelltypen:
Geruchsrezeptorzellen (sind im Gegensatz zu Geschmacksrezeptorzellen echte Neurone) => Ort der Transduktion
Stützzellen => Schleimproduktion (wichtige Schutzfunktion => enthält Antikörper
Basalzellen => produzieren neue Geruchsrezeptorzellen
Wie sind Geruchsrezeptorzellen aufgebaut?
=> Axone durchdringen die Membrana Ciribrosa, verzweigen und bilden kugelförmige Glomerulus-Synapsen
=> Zellkörper im Riechepithel
=> besitzen einen einzelnen dünnen Dendriten, welcher sich an der Oberfläche des Riechepithels zu feine Cilien verzweigt
=> Duftstoffe (Areosole) welche im Schleim (produziert von den Stützzellen) an Odorant binding proteins (OBP) gebunden sind, haften an die Cilienoberfläche an
Wie funktioniert die olfaktorische Transduktion?
Duftmolekül (an OBP gebunden) => haftet an Cilien an
Aktiviert Protein G => AMPc (Sekond-massager)
Öffnung der Na+- und Ca2+-Kanäle
Öffnung von Cl- Kanälen (Cl- tritt aus) => Depolarisation
AP (Frequenz ist von der Konzentration des Stimulus abhängig => wird jedoch bereits nach 1min angepasst => extrem schnelle Adaptation)
Wie funktioniert die Geruchsdifferenzierung?
Jede Riechzelle besitzt nur 1 Art von olfaktorischen Rezeptoren (es existieren ca. 1000 unterschiedliche) => diese können jeweils von verschiedenen Substanzen aktiviert werden => die Rezeptoren sind somit nicht spezifisch für einen bestimmten Geruch
Jeder Geruch besitzt einen bestimmten Ensemble-Code aus aktivierten Riechzellen => Neuronenpopulation, welche ab den Glomeruli auch örtlich homogen geordnet verlaufen => olfaktorische Karte bis zur Riechrinde
Es gibt zunehmend Belege dafür, dass auch das Entladungs-Muster (Zeitliche Codierung) der Neuronen für bestimmte Gerüche spezifisch ist
Wie gelangt die olfaktorische Information vom Riechepithel ins Gehirn?
Neuronenkörper noch im Riechepithel => Axone durchstossen die Membran ciribrosa => Glomerulus-Synapsen (Konvergieren => geordnet nach Rezeptor-Subtyp)
Neuronenkörper im Bulbus olfactorius => Axone via N. Olfactorius (HN II)
3.1. Synapsen im Tuberculum olfactorium => Thalamus (Nucleus dorsali medialis) => Cortex orbitofrontale (direkt hinter dem Auge) => bewusste Geruchswahrnehmung + Verbindung zum Verhalten
3.2. Synapsen erst im Cortex olfactorius (Riechrinde) => unter dem Hippocampus => Cortex piriformis (+ Amygdala) => affektive Komponente des Geruchs
