Pas1b Bio Nervensystem

Ist in eine rechte und linke Grosshirnhemisphäre geteilt. Sie erhalten die Informationen überwiegend von der gegenüberliegenden Seite des Körpers. Der Balken ist dabei die bedeutendste Verbindung. Doch Hirnteile können sich auch umspezialisieren, falls es nötig ist (wenn ein Teil geschädigt ist oder entfernt wird.)

Jede Hemisphäre ist von einer äusseren Schicht grauer Substanz bedeckt, der Grosshirnrinde. Darunter liegt die weisse Substanz, und tief im Inneren der weissen Substanz finden sich Neuronencluster, die als Basalganlien bezeichnet werden (Zentren für Planung und Erlernen von Bewegungsabfolgen). Beim Menschen bildet der am weitesten aussen gelegene Teil der Grosshirnrinde den Neocortex. Früher dachte man das eine starke Faltung des Neocortex für die Wahrnehmung und das logische Denken verantwortlich sind, doch man hat entdeckt, dass Vögel – ohne starke Faltung – Fähig sind, Werkzeuge herzustellen und numerische Vergleichskonzepte zu verstehen. 

Zum Erzeugen und Empfinden von Gefühlen sind viele Gehirnregionen beteiligt. Dazu gehört das Limbische System (Limbus/Grenze). Eine Gruppe von Strukturen, die bei Säugern um den Hirnstamm angeordnet ist – Amygdala, Hippocampus und ein Teil des Thalamus übernehmen viele Funktionen wie z.Bsp: Emotion, Motivation, Geruchswahrnehmung, Verhalten und Gedächtnis. Wir besitzen ein Kurzzeitgedächtnis und ein Langzeitgedächtnis, Der Hippocampus überführt hierbei die Gedächtnisinhalte des Kurzzeitgedächtnisses in das Langzeitgedächtnis. Beim Kurzzeitgedächtnis erlauben zeitweilige Verknüpfungen im Hippocampus den Abruf dieser Information. Beim Langzeitgedächtnis werden Gedächtnisinhalte vom Kurzzeitgedächtnis (durch den Hippocampus) durch länger anhaltende Verknüpfen ersetzt. 

Mechanorezeptoren: Nehmen physische Verformung, entstanden durch mechanische
Energie in Form von Druck, Berührung, Dehnung, Bewegung
und Schall, wahr.

Chemorezeptoren: Messen Blutwerte, empfangen chemische Botenstoffe

Elektromagnetische Rezeptoren: Wahrnehmung von Licht, Elektrizität und Magnetismus

Thermorezeptoren: Wahrnehmung von Wärme und Kälte

Schmerzrezeptoren: Erkennen von schädigenden Zuständen (extreme Drücke,
Temperaturen, chemische Verbindungen), Auslösen von
Schutzreaktionen

Bei ständiger Reizung sinkt die Empfindlichkeit vieler Rezeptoren, was man als sensorische Adaption
bezeichnet. Ohne sensorische Adaption würden wir ständig jeden Herzschlag und jedes
Kleidungsstück an unserem Körper spüren. Die Adaption ermöglicht es auch, Veränderungen in
unserer Umwelt wahrzunehmen, die sich in ihrer Reizstärke stark unterscheiden.

-Lochkammeraauge: Kopffüsser --> Prinzip der Camera Obscura

-Komplexes Kameraauge: Insekten --> Setzt sich aus unzähligen Augen zusammen, weites Sichtfeld, hohe Bildfrequenz 

-Becherauge: Schlitzkreiselschnecke --> Unterscheidung hell/dunkel, Einfallswinkel

-Linsenauge: Wirbeltiere, Mensch --> Graustufen bis Farbsehen, Fokussierung

Facetten-, Komplexauge (Insekten):

Setzt sich aus unzähligen Augen zusammen, sehr weites Sichtfeld, hohe Bildfrequenz. Fliegen sehen
Bewegungen somit in Zeitlupenform.

Siehe Bild

Das Auge ist mit einer Netzhaut ausgekleidet. Sie enthält Stäbchen und Zapfen, zwei Photorezeptortypen, die sich in Form und Funktion unterscheiden.

Stäbchen sin lichtempfindlicher als Zapfen, können aber keine Farben unterscheiden; sie sind für das Dämmerungsund Nachtsehen zuständig.

Die Zapfen ermöglichen es uns, Farben zu sehen. Es gibt drei Zapfentypen, und jeder weist innerhalb des sichtbaren Lichts eine andere spektrale Empfindlichkeit auf: Ein Typ reagiert optimal auf blaues Licht, der zweite auf grünes und der dritte auf rotes. (RGB)

Menschen und andere Säuger fokussieren indem sie die Form der Linse verändern.

Wenn ein nahes Objekt fokussiert wird:
-Linse abgekugelt, Ciliarmuskel gespannt, Zonulafassern sind locker --> ermüdet das Auge

Wenn ein fernes Objekt fokussiert wird: 
Linse abgeflacht, Ciliarmuskel entspannt, Zonulafassern gespannt

Dieser Vorgang wird als Akkommodation bezeichnet.

Stäbchen
-weniger als Zapfen
-ermöglicht schwarz weiss sehen
-sehr lichtempfindlich
-Pigment: Rhodopsin

Zapfen
-mehr als Stäbchen
-ermöglicht Farbsehen
-weniger lichtempfindlich
-Pigment: Photopsine

Der Bereich, an dem der Sehnerv aus dem Auge tritt enthält keine Rezeptoren und bildet
somit einen „blinden Fleck“, wo kein Licht wahrgenommen wird.

-Hornhaut: durchsichtig, keine Gefässe

-Bindehaut: dünne Schleimhaut

-Lederhaut: weiss, strafes Bindegewebe

-Aderhaut: viele Gefässe

-Netzhaut: Sinnes- und Nervenzellen

-Glaskörper: Gallerte mit 98% Wasser

Die grösste Dichte an Zapfen weist der Bereich des gelben Flecks (Fovea) auf. Aufgrund der zentralen
Lage sehen wir also am schärfsten, wenn wir ein Objekt direkt anschauen.

reflexartige Veränderung der Pupillengrösse aufgrund der Änderung der Lichtverhältnissen.
Dunkel zu hell oder hell zu dunkel

Anpassung der Stäbchen an niedrige Lichtstärke.
Im Licht zerfällt das Rhodopsin der Stäbchen. Dieses Rhodopsin wird erst im Dunkeln wieder aufgebaut.
Die Adaption durch die Veränderung der Rhodopsinmenge erfolgt viel langsamer als die Adaption der Pupillenweite.

Synapsen sind Kontaktstellen, welche zwischen zwei Neuronen oder zwischen einem Neuron und einer Muskelzelle, einer Sinneszelle oder einer Drüsenzelle vorzufinden sind. Über eine Synapse werden Signale durch Erregung der folgenden Zelle übertragen.

Man unterscheidet zwischen elektrischen und chemischen Synapsen. Die elektrischen Synapsen, welche vor allem zwischen den Zellen der Herzmuskulatur, den Neuronen der Netzhaut oder den Gliazellen vorkommen, können anhand der Gap Junctions den elektrischen Strom rasch übertragen und sind somit für schnelle, automatische Verhaltensweisen wichtig. Die meisten Synapsen sind jedoch chemische Synapsen, welche die Signale mit Hilfe von Neurotransmittern übermittelt.

Im Zellkörper(Soma) befinden sich die
meisten Organellen und der Zellkern des Neurons. Ein typisches Neuron weist zahlreiche
Dendriten auf, dies sind stark verzweigte Fortsätze welche Signale von anderen Neuronen
empfangen. Ein Fortsatz ist häufig viel länger als die Dendriten und nennt sich Axon,
dieser leitet die Signale an andere Zellen weiter. Das Axon entspringt am
Axonhügel aus dem Zellkörper und verzweigt sich gegen Ende. An den
verzweigten Enden befinden sich Kontaktstellen (Synapsen), sogenannte
synaptische Endigungen. Hier werden mittels Neurotransmitter (chemische
Botenstoffe) Informationen von einem Neuron auf das andere übertragen
Das Senderneuron nennt sich in Bezug auf die Synapse präsynaptische Zelle
das Empfängerneuron dementsprechend postsynaptische Zelle.
Das menschliche Gehirn umfasst ungefähr1011 (100 Milliarden) Neurone.

In der postsynaptischen Membran sind Ionenkanäle eingebaut, mit   Rezeptoren, an welche die Neurotransmitter binden und diese öffnen, schliessen oder blockieren. Gewisse Ionen können nun durch den Kanal diffundieren und somit kommt es zu einem postsynaptischen Potenzial.

Wenn Kanäle geöffnet werden, welche Natrium- und Kalium-Ionen passieren lassen, kommt es zu einer Depolarisation in Richtung des Schwellenwerts. Das Ergebnis ist ein erregendes postsynaptisches Potenzial (EPSP). Wenn Kanäle geöffnet werden, welche Kalium- und Chlorid-Ionen passieren lassen, kommt es zu einer Hyperpolarisation der Membran und damit zu einem hemmenden postsynaptischen Potenzial (IPSP).

Da ein EPSP meist zu klein ist, um am Axonhügel ein Aktionspotenzial auszulösen und die postsynaptischen Signale in ihrer Amplitude variieren, können sie durch Summation am Axonhügel ein Aktionspotenzial auslösen. Bei der zeitlichen Summation werden an einer Synapse nacheinander zwei oder mehrere EPSP generiert, bevor die Membran wieder zum Ruhepotenzial kommt. Bei einer räumlichen Summation hingegen generieren mehrere EPSP fast gleichzeitig an unterschiedlichen Synapsen.

Heutzutage sind über 100 Neurotransmitter bekannt. Da diese an unterschiedliche Rezeptoren binden können, ist es möglich, dass gleiche Transmitter in verschiedenen Zelle unterschiedlich wirken. Aufgrund ihrer chemischen Struktur werden Neurotransmitter in die fünf Gruppen: Acetylcholin, biogene Amine, Aminosäuren, Neuropeptide und Gase eingeteilt.

Das Gehirn hat die Fähigkeit, sich nach der Geburt noch weiter zu verändern =neuronale Plastizität

Durch mehrmaliges Wiederholen von bestimmten Abläufen kann eine synaptische Verbindung stärker werden, das heisst es werden neue Verbindungen hergestellt oder die Stärke der bereits existierender neuronaler Verbindungen wird erhöht. Durch solche synaptischen Veränderungen sind Lernvorgänge möglich.

Siehe Bild

Das Zentralnervensystem dient einer besseren Kontrolle komplexer Bewegungen und steigert
somit die Überlebenschancen der Lebewesen. Da das Überleben von schnellen, flexiblen und geeigneten
Änderungen des Lebewesens in seiner Umwelt abhängt (z.B. Reaktionen wie Flucht oder auf Hitze etc.)

1. Verarbeitung sensorischer Eingangssignale (Input), Signal/Reiz wird aufgenommen
Sensorische Neurone übermitteln Informationen von den Sinnesorganen, welche externe Reize (Licht,
Schall, Wärme, Druck, Geruch und Geschmack) oder interne Zustände (Blutdruck,
Kohlendioxidkonzetration, Muskelspannung) wahrnehmen. Diese Informationen werden ans
Verarbeitungszentren im Gehirn oder Ganglien gesendet.

2. Sensorische Integration, Signale auswerten und Reaktion auslösen.
Neurone im Gehirn (meist Interneurone) analysieren und interpretieren den Input und berücksichtigen die
Erfahrung des Tieres.

3. Verarbeitung motorischer Ausgangssignale (Output). Reaktion wird ausgelöst.
Der motorische Output basiert auf Neuronen, welche die Verarbeitungszentren in Bündeln also Nerven
verlassen und eine Reaktion hervorrufen, indem sie Muskeln oder Drüsen durch Signale
aktivieren.Motoneurone beispielsweise veranlassen Muskelzellen zu kontrahieren.

Das Zentralnervensystem besteht aus einer engen Verknüpfung von Gehirn und Rückenmark. Wobei das Rückenmark auch unabhängig, als Teil der neuronalen Schaltkreise, handelt. Diese automatischen Antworten des Körpers auf bestimmte Reize werden Reflexe genannt.

Am Reflexbogen des Kniesehnenreflexes (läuft nicht über das Gehirn, nur übers
Rückenmark) wird veranschaulicht, dass viele Neurone an dieser Bewegung
beteiligt sind:
• Durch Antippen der Sehne die am Streckermuskel befestigt ist wird der Reflex ausgelöst.
• Dehnungsrezeptoren registrieren eine plötzliche Dehnung.
• Sensorische Neurone leiten die Information an das Rückenmark weiter.
• Motoneurone übermitteln als Antwort Signale an den Strecker, worauf
dieser kontrahiert.

Sternförmige Zellen mit zahlreichen Fortsätzen, bilden im Gehirn und Rückenmark ein
stützendes Netzwerk mit den Nervenzellen. Sie stehen mit den Nervenzellen und den Blutgefässen des
ZNS in enger Verbindung und beeinflussen den Übergang von Stoffen von Blut zu Neuronen. Diese Blut-
Hirn-Schranke schützt die empfindlichen Neuronen vor schädlichen Stoffen und bildet eine Barriere für
Giftstoffe, Stoffwechselprodukte, bestimmte Medikamente. Lipophile Stoffe können passieren, Hydrophile
nicht.

bilden im ZNS die Markscheiden um die Axone

kleine bewegliche Zellen, wehren im ZNS Krankheitserreger durch Phagozytose ab.
Werden auch Gehirn-Makrophagen (Fresszellen) genannt.

im PNS umhüllen sie jedes Axon schlauchartig. Axon und umgebende Schwannzelle
werden Nervenfaser genannt. Oft wickelt sie sich mehrfach um das Axon und bildet eine dickere Hülle
aus Myelin (Fett- Eiweissgemisch). Diese Myelinscheide wird mehrfach, in regelmässigen Abschnitten
durch Ranvier-Schnürringe unterbrochen.

An jeder synaptischen Endigung liegen Neurotransmitter in zahlreichen Vesikel vor, welche als synaptische Vesikel bezeichnet werden. Durch das Eintreffen des Aktionspotenzials an den Endköpfchen wird die präsynaptische Membran depolarisiert, sodass sich spannungsgesteuerte Kalzium-Kanäle öffnen und Kalzium-Ionen in die Zelle strömen. Durch die erhöhte Konzentration von Kalzium-Ionen im Intrazellulärraum verschmelzen einige synaptische Vesikel mit der Membran, wodurch die eingeschlossenen Neurotransmitter freigesetzt werden. Die Neurotransmitter diffundieren durch den synaptischen Spalt zum postsynaptischen Neuron.