Lokomotion - Anatomie des Muskels + Information - Optik

• konjugiert: normales hin und her, synchron
  Vergenzbewegung: "schielen" --> Fern + nahakkomodation (?), synchron aber gespiegelt
  Torsionsbewegung: Links-Rechts-Achse des Auges bleibt bei geneigtem Kopf weiterhin horizontal --> gegenbewegung zum Kopf
  Augen können sich auf zwei arten bewegen
  • Sakkaden
  • Gleitend (max 60* / sec)

Dabei soll

• ein Bild auf der Foeva erscheinen und
• das Auge in der Augenhöhle zentriert bleiben

Scharfstellen: Akkomodation: dynamische Anpassung der Brechkraft (1/Brennweite) der Linse

• Fernakkomodation
  • Licht wird wenig gebrochen
  • ZM entspannt, Linse oval
• Nahakkomodation (genau umgekehrt)

• myopie: bulbus zu lang --> brennpunkt vor Fovea
  Ferne objekte unscharf, nahe dafür sehr gut sichtbar!
• hypermetropie: bulbus zu kurz
  Ferne Objekte gut sichtbar, nahe nicht.
• Astigmatismus: sphärisch unregelmässige Kornea --> Gesehene aus Nah und Fern unscharf
• Presbyopie: Nachlassen der Elastizität der Linse im Alter --> Akkomodation erschwert

Fovea

• Schnittpunkt optischen Achse des Auges mit Retina
• kleine Delle in Retina
  • Retina Teil des Gehirnes
• Sensorendichte enorm --> schärfst mögliches Sehen
  • Zapfen --> schärfstmögliches Sehen nur bei Tageslicht mit Fovea
  • Rezeptiven Felder: Bereich, der bei Stimulation ein visuelles Neuron aktiviert. Je nach dem, ob viele Phtorezpetoren an ein Nerv (grosses RF) gekoppelt sind oder nur einer (kleines RF), wird die Auflösung schlechter/besser.
    • grosse RF: Wenn z.B. von 4 Photorez. einer gereizt wird, ist nach Übertragung des Signals auf den Nerv ein Rückschluss auf Photorezeptor 1/2/3 oder 4 nicht mehr möglich --> Auflösung nimmt ab
    • kleine RF: ein Photorezeptor an einen Nerv --> bei Reiz genaues Erkennen des ursprünglich gereizten Photorezeptors möglich.

Blinder Fleck (Papilla): optischer Nerv, mit dem nicht gesehen wird weil Photorezeptoren komplett fehlen. Für Weiterleitung Reize verantwortlich.

• Alle Nerven im Auge münden im opt. Nerv --> ist afferent (von Retina zu ZNS)
• Licht und elektrische Reize von Photorezpetoren zu Nerv fliessen in umgekehrter Richtung

I = ST (ein Strich nach unten) --> slow

• oxidativ: Fett und Carbs dienen mit O2 als E Quelle
• rot (myoglobinreich)

II = FT (zwei Striche nach unten) -- fast

• A
  • Glykolytisch und oxidativ (aerob, anaerob)
  • rosa
• B
  • glykolytisch (anaerob): nutzt Traubenzucker als E-Quelle
  • weiss (myoglobinarm)

Skotome = Gesichtsfeldausfälle

Chiasma lädiert: Teil der Info, die überkreuzt, wird nicht übertragen. Die äusseren Hälften werden unerkenntlich

Optic Radiation lädiert: (vermutlich nur einer der drei Stränge lädiert) Führt zu Ausfall kleineren Gesfeldes, weil im Unterschied zu oben einer der beiden Wege funktioniert.

Blickfeld: Kopf fix, Auge beweglich
Gesichtsfeld: Kopf und Auge unbeweglich

Hypertrophie: Muskel synthetisiert mehr Proteine, als er abbaut

A)

Die Anzahl Filamente pro Faser --> der Muskel wird dicker bzw. der Querschnitt grösser.
Faserzahl ist genetisch festgelegt und variiert nicht.

B)

Der Muskel kann dadurch mehr Kraft entwickeln, er wird stärker!

1. 200 ms
2. Zeitintervalle
   • Zweite Reiz muss innerhalb des ersten Drittels der Kontraktion eintreffen, um eine Verstärkung zu bewirken
     200ms * (1/3) = 66.666 ms
   • Bei Eintreten mit einem Zeitunterschied von weniger als 2ms trifft der Reiz in die Refraktärzeit des mot. Neurons --> keine zweite Kontraktion
   • in Hz
     • bei 5 Hz: getrennte Kontrakktionen
     • ab 10 Hz: unvollständige Verschmelzung
     • 30 oder mehr Hz: vollständige Verschmelzung
3. Wenn die Frequenz erhöht wird, werden mehr ME und daurch Muskelfasern aktiviert: die Kraft wird grösser (hat aber obere Grenze)

Pupillenreflexe

• Iriskontraktion auf beiden Augen immer synchron, auch wenn nur eines im Finsteren plötzlich stark beleuchtet wird. Dabei unwichtig ob konvergenzreaktion, konsesuelle oder direkte Lichtreaktion --> die Iris beider Augen verhalten sich immer synchron.
• Mydriase: Pupille wird grösser

Wo viele Zapfen sind, sind keine Stäbchen (in Fovea, zum 100 mal!) und gleichzeitig sind möglichst viele Photorezeptoren um die optische Achse ausgerichtet. (Auge muss sich dadurch weniger bewegen?)

• Scharfes Sehen nur photopisch möglich und stark vom Gesichtsfeld abhängig
  • photopisch: Zapfen- oder Tagsehen
• skotopisches scharfes Sehen unmöglich
  • Nachts: Farbunterschiedung unmöglich

• Dienen Einstellung und Stabilisierung von Muskeln
• Wenn Reiz schnell übetragen wird
  • stark myelinisierte Nerven
  • wenige Synapsen --> Monosynaptischer Reflex am schnellsten
• Aus Kernketten- und Kernsackfasern
• Unterschiede Spindelfasern und Golgi-Sehnenorgan
  • Sehnenorgan hat nur afferente Wege, Spindelfasern beides
  • Spindelfasern sind intrafusal (also in Spindel, im Muskel), Golgi in Sehnen
  • Funktion
    • Spindel: Längenzustand und - Änderung
    • Golgi: Spannung

Acetylcholin: aktiviert Na-K-ATPase, wodurch Membranpotential erst verändert werden kann.--> Wirkt zwischen Axonköpfchen und Sarkolemm: Depolarisierung durch Ach induziert, über T-Tubuli fortgesetzt und dank Zusammenspiel von gekoppelten Pumpen (RyR1, Dihydropyridin-Rezeptor) wird Ca2+ über das Longitudinalsystem aus dem SR freigesetzt--Kontraktion.
(T-Tubulus: Erregungsleitung, L-Tubulus: Ca-Freisetzung)

Nikotinerger Rezeptor: Kanal, der auf ACh reagiert, reagiert ebenfalls auf Nikotin.
(Nikotinerge Rezeptoren werden durch Botox zerstört.)

Motorische Einheit

• (Lower?) Motoneuron und alle davon innervierten Muskelfasern
• ME inerviert viele/wenige Muskelfasern
  • viele: schlechte Koodrination, viel Kraft und vorallem kann Kraft schlecht nuanciert werden
  • wenige: ausgezeichnete Koordination, wenig Kraft und fein abgestufte Nuancierung möglich
    *Nuancierung: Es werden statt 1 nun 3 ME gleichzeitig aktiviert: Kraft der innervierten Muskeln wird sich verdreifachen. Bei

Muskelkraft: kann durch motorischen Einheiten reguliert werden

• Häufigeres abfeuern von AP, also Erhöhung der Erregungsrate des lower MN --> Verschmelzung von Einzelzuckungen zu einer anhaltenden Kontraktion (Ca2+ wird nicht mehr zurückgepumpt, sondern bleibt während ganzer Kontraktion im Inneren des Sarkomers)
• Rekrutierung von mehr motorischen Einheiten (Upper MN rekrutiert mehr lower MN?)

Aktive Muskelkraft maximal, wenn Aktin/Myosin-Grenze genau übereinander liegt:

• Bei Überlappung stören sich die Aktin-Filamente
• Bei wenig Kontakt können weniger Bücken geschlagen werden
• optimale Kontraktion zwischen Bereichen II und III (Bild)

vgl. Bild

Visus

• Sehschärfe auf Fovea
• Berechnung:
  • Dreisätze (vgl. Bild)
  • Landolt-Ring: erkennen Öffnung mit 1/60° (=1 Bogenminute = alpha) aus bestimmten Entfernung
    • Distanz = 5m, α = 1.45mm (immer von Distanz abhängig)
      Wenn Erkennen möglich --> Visus = 1
• Brechkraft [dpt = 1/m]
  • Kehrwert Brennweite --> Beantwortet: Wie stark werden Lichstrahlen umgelenkt, bzw. wie gut Qualität der Linse?
    • f gross --> D klein, und umgekehrt
  • Nimmt im Alter ab! (deswegen oben "Qualität")

Zapfen dreieckig (wie Name!) und Stäbchen eckig. Stäbchen auf Englisch "rod" --> Rhodopsin auf Stäbchen

•   Photorezeptoren feuern ständig
  • Hyperpolarisation bei eintreffendem Licht
  • Depolarisation bei Dunkelheit
• Stäbchen
  • grosse RF
  • 20x mehr als Zäpfchen (120 Mio)
  • Lichtenpfindlicher --> auch Sehen bei Nacht (mit Zäpfchen unmöglich)
• Zäpfchen
  • 3 typen, für unterschiedliche Wellenlängen (blau, grün, rot)
  • sehr kleine RF, nur in Fovea

Beide Systeme ergänzen sich und ermöglichen dadurch

• Frühzeitige Erkennen von Bewegungen ausserhalb der Fovea dank Stäbchen
• Sehen bei Nacht dank Umschalten von Zapfen auf Stäbchen (Schwarz-Weiss-Sehen)

Lage

• LMN: RM
• UMN: Gehirn
  --> beide im ZNS

NT

• LMN: ACh
• UPM: GABA

Verschaltung

• LMN: Neuron - Muskel
• UMN: (Upper moto)Neuron - (Lower moto)Neuron

Im Verlauf des Lebens lernt Individuum die Veränderungen des Gesehenen zu unterschieden in

• eigene Bewegungen (Beim Laufen)
• Bewegung durch Fremdeinflüsse (Schwerkraft, Zug)

Das Sehen ist als Sensor über das ZNS mit Effektoren (Muskeln) verbunden. Zusammenspiel dient dank Reflexen der Aufrechterhaltung des eigenen Lebens. Das nicht-Erlernen dieser Unterscheidung führt folglich zum Tod (Katze ohne Fallreflex)

Mono: eine synapse

Poly: mehrere synapsen --> Wahrnehmung und Effektorzelle können weit auseinander liegen
Bsp: mit dem rechten Fuss auf einen Nagel stehen führt zum Strecken des linkes Beins (das eigentlich gar nichts wahrnimmt) während das rechte angehoben wird

Muskel: passive Spannung nimmt zu, aktive hingegen nimmt ab. --> Muskel wird von Faszie umhüllt, die sich nicht dehnen lässt und immer bestrebt ist, in Ursprungsspannung zurückzukehren.

Sarkomere: Die Aktin- und Myosinfilamente überlappen sich nicht mehr, keine Kontraktion möglich.
Das Titin zieht Filamente wieder zueinander --> passive Spannung (einzige Spannung, die in diesem Fall wirkt)

Exzentrische Kontraktion (TP, EXP5): Der Muskel wird durch äussere Kraft verlängert. Er selber wirkt dieser Kraft entgegen, ist aber schwächer und wird deshalb gedehnt. Irgendwann kann der Muskel keine aktive Kraft mehr entwickeln, die Aktin/Myosin-Filamente überlappen nicht mehr. Es wirkt nur noch passive Kraft, die von elastischen Strukturen (Bänder, Faszien) ausgeübt wird.

1. Wenig Stimulation, Abbau der Sarkomere
2. vgl bild
3. kompensieren des Mangels mit Ca2+ --> gleich grosser Reiz (AP) hat grössere Auswirkungen auf Tonizität, Muskel kontrahiert stärker
4. Akt + Myo bleiben intakt!
5. ab der 7. SS, danach wird ständig weitergeübt.

• Kontraktionsarten
  • isotonisch
    Verkürzung bei konstanter Kraft --> Hantel auf und ab bewegen
  • isometrisch
    Kraftentwicklung ohne Verkürzung -->  Sofa tragen
• Charakterisieren sich durch ihre Längenänderung und der Geschwindikeit, in der diese erfolgt.

2. vgl. Bild

Muskelkraft x Verkürzungsgeschwindikeit = Muskelleistung
Last [N] x Hubhöhe [m] = Arbeit [W=N x m]

• Ohne Belastung ist die Verkürzunggeschw. maximal
• bei enormer Belastung ist sie Null (isometrisch)
• bei Überbelastung (z.B. mit einem Arm ein Auto heben) ist sie negativ --> Muskel reisst

vgl. Bild

Ca2+ bindet an Troponin --> Schalter

Tropomyosin "stört", solange es durch diesen Troponin-Schalter nicht gedreht wurde.

vgl. Bild

Kalibriert Spindel: wenn sie "lugg" ist, misst diese nicht --> y-MN sorgt dafür, dass Spindel immer aufgespannt ist.
Das y-MN wird aktiv, wenn Signale aus Ia Axonen ausbleiben. Die Spindel kontrahiert sich demzufolge immer erst nach dem Muskel.

Ia vs Ib

• Die Messwerte innerhalb des Muskels verschickt Spindel über Ia-Axone.
• Die Messwerte ausserhalb des Muskels werden hingegen über Ib-Axone aus den Golgi-Sehnenorganen verschickt.

• Schutz, Korrektur nach unerwarteten Einflüssen
• Einheiten & Begriffe
  • Reflexbogen: Sensor, Afferenz, Reflexzentrum, Efferenz, Effektor
  • Agonisten, Antagonisten: im RM so verschaltet, dass Hemmung des einen Aktivierung des anderen bewirkt. Ausgangsreiz für beide identisch (stammt z.B. von Golgi-Sehnenorganell)
  • Agonist verküzt sich, während Antagonist sich entspannt.
    Synergisten helfen dem Agonisten
  • Renshaw-Zelle:
    • Interneuron im RM
    • Sendet MN Reiz, wird dieser verzweigt: ein Zweig geht an Muskel, der andere zu RenZelle. Diese ist inhibierend --> Jedes mal, wenn MN Reiz zur KOntraktion losschickt, inhibiert es sich selber über RenZelle.
       
  • Verschaltung bei Reflexen:
    Spindeln feuern über Ia-Fasern an MN, MN über a-Fasern an Muskel --> Kontraktion (typischerweise monosyn.)
    Prinzip: im RM hemmende und aktivierende Interneurone

• Griechisch: efferent (ventral!): RM (MotNeuron?) --> Muskel
  • alpha: extrafusal --> Muskelkontraktion steuernd
  • gamma: intrafusal --> Muskelkontraktion überwachend (innerviert Muskelspindel)
• Römisch: afferent (dorsal): Muskel --> RM
  • I: schnell (70 - 120m/sec)
    • Ia: informiert über Länge --> intrafusal (aus Spindel)
    • Ib: informiert über Spannung --> extrafusal (aus Sehenorgan)
  • II: langsamer (30 - 70m/sec)
    aus Kernkettenfaser