Physiologie: ZNS

Ja. um Pacini-Körperchen sind Zellen wie eine Zwibwlschale angeordnet. Solang diese da ist, funktioniert das Körperchen wie es soll. Entfernt man die "Zwiebelschale" verliert es die Fähigkeit Vibrationen wahrzunehmen.

• A: Pacini-Körperchen
• B: nach entfernen der zwiebelartigen Kapsel

Hautareal, von dem eine einzelne mechanosensitive Afferente Faser errregt werden kann. 

Die Grösse der rezeptiven Felder nimmt von distal nach proximal zu

Wird die Haut mit einer Nadel berührt, wird der Reiz in ein AP umgewandelt und weitergeleitet. Wird die Haut mit einer 2ten Nadel direkt neben der 1ten Nadel berührt, wird das AP der ersten Berührung gehemmt.

• Lemniskales System (Hinterstrang)
  • Analytische Sensorik (feiner Tastsinn) der Hautsensibilität und der Propriozeption.Umschaltung (auf 2tes Neuron, Körperseitenwechsel) im Lemniscus meialis 
• Anterolaterales System (Vorderseitenstrang)
  • Temperatur und Schmerzempfindung, grober Tastsinn. Wechsel (auf 2. Neuron) der Körperseite im Rückenmark.

3. Umschaltung für beide im Thalamus

Bildliche Veranschaulichung der motorischen oder somatosensiblen Repräsentation der einzelnen Körperabschnitte im Gehirn, wobei die entsprechenden Abschnitte neben dem schematischen Schnittbild der Großhirnrinde skizziert sind.
 

Jedes Fingerglied (D1-D3) wird in benachbarten Kortexarealen repräsentiert (Somatotopie).

Es existiert für jeden Finger eine Feinstruktur: Die Information von verschiedenen Rezeptortypen (z.B. schnell und langsam adaptierende) eines Fingersegmentes werden durch alternierende Säulen verarbeitet. 

Die Information ob es sich um Einen Druck oder eine Vibration handelt wird erst einzeln bearbeitet und dann zusammengefügt

Wird einem Affen zwei Finger zusammen gebunden, verschwindet das Areal des Fingers, der nicht mehr gebraucht wird, und die Benachbarten Areale nehmen den Platz auf seine Kosten ein.

Werden die Finger wieder befreit, normalisiert sich alles wieder

Werden z.B. immer nur 2 Finger gereizt/trainierd, werden die Areale dieser Finger im Hirn grösser (z.B. bei Musiker)

• Nozizeptiver Schmerz ist eine physiologisch relevante Wahrnehmung, die als Schutz- und Warnsignal bei akuter oder potentieller Gewebeschädigung dient.
• Schmerz ist ein Aspekt der Repräsentation des physiologischen Zustandes des Körpers (Interozeption). Schmerz ist eine homeostatische Wahrnehmung, d.h. ein Gefühl und eine Motivation. 
• Der chronische Schmerz ist ein „pathologischer“ Schmerz, der keine physiologischen Funktion besitzt, sondern als selbständiges, aber vielseitiges Krankheitsbild auftritt (z.B. neuropathischer Schmerz). 

• Schmerzstimulus
  • Thermisch
  • Chemisch
  • Mechsnisch
• Schmerzrezeptor
• via Hinterhofwurzel ins
• Rückenmarck Wechsel auf 2. Neuron/Körperseite
• Rostral ventrale Medulla (kann Schmerzwahrnehmung hemmen)
  • Nucleus Parabrachialis (Umschaltung auf blau (=Bewertung des Schmerzes)
    • Amygdala
    • Insular Cortex
    • Gyrus Cinguli
• zentrales Höhlengrau (Modulation des Schmerzes
• Thalamus
• Somatosensorischen Corttex (Lokalisation des Schmerzes

1. heller, gut lokalisierbarer Schmerz
2. dumpfen oder brennendem, schlecht lokalisierbaren Schmerz

•  Aδ-Fasern (~25 m/sec; 1.0-1.5 μm) vermittelt den ersten Schmerz 
• C-Fasern(~1 m/sec; 0.3-0.5 μm) vermittelt den zweiten Schmerz 

• Mechanisch aktivierbarer Kanal
• K⁺-Influx infolge eines Schnitts
• G-Proteingekoppelte Rezeptoren
  • --> aktivieren Phospholipase C
  • --> aktiviert Diacylglycerol (DAG)
  • --> aktiviert Proteinkinase C (PKC)
  • --> phosphoryliert Na⁺-Kanal --> Influx
• TRPV1-Rezeptor: Öffnung Kanäle bei Hitze/Capsaicin als Ligand
• TRP-Rezeptor: Öffnung bei Kälte/Menthol als Ligand
• NK-Rezeptoren: Öffnung durch Tachikine
• ASIC-Rezeptor: Acid-Sensing-ion-chanel

• Hyperalgesie: Überempfindlichkeit
• Allodynie: normalerweise nicht schmerzhafte Reize werden schmerzhaft (Sonnenbrand)

Prostaglandin E₂-Rezeptoren (EP₂): Prostaglandin E₂ bindet an den G-Protein gekoppelten Rezeptor. Dies führt zur Zuhnahme von cAMP und dadurch zur Zunahme von PKA. PKA phosphoryliert Schmerzrezeptoren wie TRPV1, TRP etc. (periphere Sensibilisierung)

μ-,δ-,κ-Rezeptoren: Sind Opiat-Rezeptoren. Wenn ein Opiad bindet, hemmt das G-Protein die Bildung von cAMP (periphere Desensibilisierung). 

• Kalium 
  • Zellschaden
    • aktivierend
• Serotonin 
  • Blutplättchen
    • aktivierend/sensibilisierend
• Bradykinin 
  • Plasmakininogen
    • aktivierend
• Histamin 
  • Mastzellen/Leukozyten
    • aktiviert
• Prostaglandin 
  • Zellschäden
    • sensibilisiert
• Leukotriene 
  • Zellschaden
    • sensibilisiert
• Substanz P 
  • Nervenendigungen
    • sensibilisiert

Inaktiviert die Cyclooxigenase, welche die Archidoonsäure in Prostaglandin E₂ umwandelt. Dieses würde die Schmerzrezeptoren sensibilisieren.

Nozizeptive Afferenzen aus der Haut und den Eingeweiden enden teilweise an den gleichen Hinterhornzellen --> z.B: Nerven des linken Armes und des Herzens gehen durch das selbe Ganglion. Im Rückenmark werden beide auf ein Neuron umgeschalten. Deshalb hat man oft Schmerzen im linken Arm, kurz vor einem Herzinfarkt.

• Ausschüttung von Schmerzbotenstoffen erfolgt autonom, aber 
• Schmerzwahrnehmung ist beeinflussbar durch sensorische Stimulation, Schmerzerkenntnis, psychologischen Umgang (von Malzack + Wall 1965)
• Besondere Nervenmechanismen im Hinterhorn des Rückenmarks funktionieren dabei wie ein Tor, welches den Nervenimpuls für den Schmerz verstärkt oder schwächt. Erst wenn er durch dieses "Tor" kommt, wird der Schmerz als solcher wahrgenommen.
• Schmerzreduktion kann hervorgerufen werden durch Ablenkung, Lachen, Wohlfühlen, Entspannung, aber auch Wärme, Kälte, TENS und Massage.

• Psychologie und Narkosen: Wirken direkt auf das Grosshirn; Schmerz gelangt nicht ins Bewusstsein
• Opiate: Wirken auf das Grosshirn, den Hirnstamm (ZHG: zentrales Höhlengrau), Rückenmark (Vorderseitenstrang), und den Nozizeptor.
• Stimulation: Wirkt auf das ZHG
• Kühlung, Ruhigstellung & Antiphlogistika: Hemmung der Entzündung
• Salycilate: Hemmung der Cyclooxigenase 

• Der neuropathische Schmerz kann sich nach einer peripheren Nervenläsion entwickeln, z.B. nach chirurgischen Eingriffen, Kompression, Diabetes oder Infektionen.
• Der chronische Schmerz ist ein „pathologischer“ Schmerz, ohne physiologische Funktion (z.B. neuropathischer Schmerz).
• Halten Schmerzen länger als 6 Monate an, so bezeichnet man sie als chronisch.
• Plastische Veränderungen auf allen Ebenen des nozizptiven Systems resultieren in einer Übererregbarkeit der neuronalen Netzwerke
• Dadurch werden „falsche“ Schmerzempfindungen hervorgerufen. 

• Varizella-Zoster Virus (Ursache von Windpocken bei Kindern)
• Beim Erwachsenen führt Wiederausbruch zur Entzündung von Spinalganglien.
• Hautrötung und Bläschenbildung in den entsprechenden Dermatomen mit Brennen und starken Schmerzen.
• Chronifizierung der Schmerzen nach Herpes-Zoster Infektion in ca 10% der Fälle durch Schädigung der nozizeptiven Afferenzen. 

Bei neuropathischen Schmerzen sind Nervenzellen leichter erregbar. 

• Via Gap junctions (Na⁺-Kanäle) 
• elektrische Synapsen (wie gap junctions)
• Chemische Synapsen (Synaptische Vesikel enthalten Neurotransmitter (50nm); Sekretorische Vesikel („Dense Core“ Vesikel) enthalten lösliche Proteine (100nm))   

4-40ym

• Acetylcholin
• Aminosäuren
  • GABA
  • Glycin
  • Glutamat
• Monoamine
  • Dopamin
  • Noradrenalin
  • Adrenalin
  • Serotonin
• Peptide
  • Met- resp. Leu-Enkephalin
  • Substanz P
  • Angiotensin II
  • Vasoaktives intestinales Peptid
  • Somatostatin
  • Lutenisierendes Hormon Releasing Hormon (LHRH)

• rER: Produktion des Vorläuferpeptids
• Golgi: Umwandlung in aktiven Peptitneurotransmitter und Vesikalabschnürrung

• Cholin-Acetyl-Transferase bildet ACh aus Cholin und Acetyl-CoA
• Via ACh-Transporter gelangt ACh in Vesikel
• Bei Erregung verschmelzen Vesikel mit Synapsenmembran; ACh wird freigesetzt
• ACh bindet im synaptischen Spalt an ACh-Rezeptoren.
• ACh-Esterase spaltet ACh in Cholin und Essigsäure
• Cholin wird via Cholin-Na⁺-Symporter zurück in die Synapse gebracht

• Vom Synaptischen spalt gelangt GABA/Glutamat via Na⁺-Symport in die Synapse zurück
• Von dort gelangt GABA/Glutamat via Austausch von H⁺ in die Vesikel

• Protonen-Pumpen sorgen für ein saures Milieu.
• Enthalten Synaptobrevin und Synaptotagmin
  • Wichtig zur Bildung des SNARE Komplexes mit der Membran
• Botulinumtoxin spaltet den SNARE-Komplex

• Fusion der Vesikel mit der Zellmembran
• ausgelöst durch Ca²⁺ Einstrom durch spannungsabhängige Ca²⁺ Kanäle wenn ein Aktionspotential die aktive Zone erregt 

• Abschnürrung der Vesikel
• Nun können Vesikel lokal wieder mit Neurotransmitter beladen werden (Vesikelrecycling) oder über das Endosomsystem abgebaut werden 

Neurotransmitter wird in einzelnen Paketen (Quanten) freigesetzt. Nicht jedes präsynaptische AP führt zu Transmitterausschüttung 

--> Nicht jedes AP führt zu einer Depolarisation

• Nikotinischer Rezeptor (Nervensystem & motorische Endplatten):
  • Agonist: Nikotin
  • Antagonist: Curare
• Muskarinischer Rezeptor (parasymp. NS):
  • Agonist: Muscarin
  • Antagonist: Atropin

Glutamat öffnet Kationenkanäle (AMPA, NMDA). Der Effekt ist (meist) depolarisierend (d.h. erregend). Exzitatorische postsynpatische Potentiale (EPSP). 

• AMPA & Kinat Rezeptoren
  • wird permeabel für Na+ und K+ wenn Glutamat bindet 
• NMDA Rezeptoren
  • wird permeabel für Na⁺ und Ca²⁺ wenn Glutamat bindet und wenn durch Depolarisation das Mg²⁺-Ion, das die Pore blockiert, entfernt wird („Koinzidenz-Detektion“) 

 γ-Aminobuttersäure (GABA) öffnet Cl^- Kanäle (GABA-A) oder G-Protein-gesteuerte K⁺ Kanäle (GABA-B). Der Effekt ist (meist) hyperpolarisierend (d.h. inhibierend). Inhibitorische postsynaptische Potentiale (IPSP). 

Modulatoren

• Ethanol
• Benzodiazepin
• Barbiturat
• Neurosteroide

• NT bindet an Rezeptor -> Konformationsänderung G-Protein -> öffnen eines G-Protein-abhängigen Ionenkanals.
• NT bindet an Rezeptor -> Konformationsänderung G-Protein -> Aktivieren eines Enzyms -> 2nd messenger Freisetzung
• NT bindet an Rezeptor -> Konformationsänderung G-Protein (Abspaltung der Untereinheiten) -> Untereinheit dockt an Ionenkanal -> Öffnung
• NT bindet an Rezeptor -> Konformationsänderung G-Protein -> Aktivieren Adenylat cyclase -> cAMP Bildung -> Proteinkinase wirkt auf Ionenkanal

Werden von postsynaptischen Nervenzellen in den synaptischen Spalt freigesetzt und wirken retrograd auf das präsynaptische Neuron.

reduzieren Transmitterfreisetzung an der betroffenen Synapse durch
→ Herabsetzung der Aktivität präsynaptischer Calciumkanäle,
→ Steigerung der Aktivität postsynaptischer Calciumkanäle und
→ Hemmung der Adenylatcyclase und dadurch Herabsetzung der Aktivität der Proteinkinase A

• räumliche Summation
• zeitliche Summation

Dendrit erhält Signal von einer aktiven exzitatorischen Synapse. (V_m des Dentriten hoch). Wandert durch Dendriten zum Soma (V_m des Somas etwas kleiner, da "lecke Kabel")

Dendrit erhält Signal von einer aktiven exzitatorischen Synapse. (V_m des Dentriten hoch). Wandert durch Dendriten. Kurz vor dem Soma verhindert aktive inhibitorische Synapse die Weiterleitung des Signals durch öffnen von Cl^- Kanälen. Kein Potential im Soma messbar (V_m = 0)

Der Axonhügel ist der Bildungsort des Aktionspotentials. Die Summe aller erregenden (EPSP) und hemmenden (IPSP) postsynaptischen Potentiale läuft am Axonhügel zusammen. Aufgrund seiner besonders hohen Dichte an Na⁺ Kanälen ist hier die Erregungsschwelle niedriger als an anderen Stellen der Zelle. Wird diese überschritten, kommt es zur Bildung eines Aktionspotentials, welches anschließend über das Axon fortgeleitet wird.

• Konditionierungs Signal (CS) alleine: keine Reaktion
• CS + Unkonditionierter Stimulus (z.B. Nahrung) führt zur Reaktion (Speichelbildung)
• CS alleine führt nun zur Reaktion

--> Die zuständige Synapse für CS und für die Reaktion wurden verlinkt/verstärkt