SBP Biologie - Neurobiologie

Axon kann verzweigt oder unverzeigt sein, hunderte bis tausende von Synapsen tragen

Reizleitung immer vom Soma (Zellkörper) in Richtung Synapse

im einfachsten Fall aus zwie Neuronentypen:

sensorisches Neuron oder Motoneuron

Beispiele: Kniesehnenreflex, Schluckreflex, Saugreflex, Lidschließreflex, Speichelflussreflex

sensorisches Neuron: Aufnahme eines Reizes und Weiterleitung zum Rückenmark

Motoneuron: signalisiert Effektorzelle (Muskel- oder Drüsenzelle), eine Antwort auszuführen

unterstützende Zellen des Nervensystems

nicht unmittelbar an Reizleitung beteiligt

Ernährungs- und Stützfunktion; wichtig bei Entwicklung des NS

Beispiele: Astrozyten, Oligodendrozyten, Schwann-Zellen

Eigenschaft aller Zellen

Ionen sind ungleich verteilt; Cytoplasma ist in der Regele negativ gegenüber der Außenwelt

diese elektrische Spannung über einer Membran nennt man Membranpotenzial

Ionen können aktiv oder passiv transportiert werden

beim aktiven Transport ist Energie nötig, beim passiven Transport folgen die Ionen ihrem Konzentrationsgefälle

ist das Membranpotenzial einer nicht erregten Nerven- oder Muskelzelle

wird aufrechterhalten durch das Wirken der Na-K-Pumpe

verbraucht Energie in Form von ATP

transportiert jeweils drei Natium-Ionen aus der Zelle und zwei Kalium-Ionen in die Zelle (in Summe eine positive Ladung nach außen)

Ionen können auch über spezielle Ionenkanäle die Membran durchqueren (eigene Kanäle für jede Ionen-Sorte)

gesteuert entweder chemisch oder spannungsabhängig

gelangt Reiz an eine Nervenzelle, dann öffnen sich Natrium-Kanäle

wird ein bestimmtes Schwellenpotenzial überschritten, dann wird ein Aktionspotenzial ausgelöst

erfolgt nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip

spannungsabhängige Natriumkanäle öffnen sich - Natrium strömt in die Zelle - Depolarisation (inneres weniger

negativ) - Kaliumkanäle werden geöffnet - Kalium strömt aus der Zelle und stellt Ruhepotenzial wieder her - Natrium

-Kanäle können einige Millisekunden nicht reagieren (Refraktärzeit) - Geschwindigkeit der Reizleitung bis zu

150m/sec bein SChwann-Zellen - saltatorische Erregungsleitung - Stärke des Reizes wird codiert über die

Feuerrate/Frequenz der Aktionspotenziale - starker Reiz = mehrere APs hinterheinander

AP "springt" von Schnürring zu Schnürring

= spezialisierter Zellberecih zur Kommunikation zwischen einem Neuron und einer zweiten Zelle

die zweite Zelle kann ein Neuron, eine Muskel- oder Drüsenzelle sein

direkte Übertragung von Aktionspotenzialen; enge Verbindung der Zellen

Ionenströme springen direkt auf die postsynapitsche Zelle über

bei schnellen, stereotypen Bewegungen

häufiger

ein synaptischer Spalt trennt die prä- von der postsynaptischen Zelle

erreicht ein AP die Synapse, so wird das elektrische Signal in ein chmisches Signal umgewandelt

das chemische Signal (ein Neurotransmitter) überbrückt den Spalt und wird an der postsynaptischen Membran wieder in ein elektrisches Signal umgewandelt

im Cytoplasma der Synapse findet man zahlreiche synaptische Bläschen

Bläschen enthalten Neurotransmitter

trifft ein AP ein, werden an der Synapse Ca++-Kanäle geöffnet

Ca++- Einstrom führt zu einer Verschmelzung der dynaptischen Bläschen mit der präsynapitschen Membran

Transmitter wird in den synaptischen Spalt hinein fregesetzt

bindet an der postsynaptischen Membran mit einem Rezeptor, der mit einem Ionenkanal in Verbindung steht

Ionenkana geöffnet -> Ionenstrom

Ionenstrom kann nachfolgende Zelle depolarisieren oder hyperpolarisieren, was zur Bildung eines neuen AP führen kann

man unterscheidet EPSPs und IPSPs

Neurotransmitter wird rasch abgebaut oder in Neuron wiederaufgenommen

EPSP: exzitatorisches postsynaptischen Potenzial - Erregung

IPSP: inhibitorisches postsynaptisches Potenzial - Hemmung<

chemische Botenstoffe

viele verschiedene bekannt

unterschiedliche chemische Gestalt

Acetylcholin, Adrenalin, Noradrenalin (beides auch Hormone), Dopamin, Serotonin, GABA (Gamma-Aminobuttersäure), Endorphine

an der Grenze zwischen Stirn- und Scheitellappen liegen a) der primäre motorische Cortex und b) der primäre somatosensorische Cortex

Homunculus (Männchen) zeigt Repräsentation einzelner Körperteile auf den Rindenabschnitten

a) sendet Kommandos an die Skelettmuskulatur

b) empfängt Signale von den Tast-, Schmerz-, Druck- und Temperaturrezeptoren des gesamten Körpers

verantwortlich für Emotionen und Gedächtnis

aus Teilen des Zwischenhirns (Thalamus, Hypothalamus) und inneren Teilen der Großhirnrinde, die insgesamt einen Ring um den Hirnstamm herum bilden

im Inneren der Wirbelsäule

schmetterlingsförmiger Querschnitt durch graue Substanz (innen, Nervenzellenkörper) und weiße Substanz (außen, Axone)

paarige Spinalnerven zwischen den Wirbeln mit vorderer und hinterer Wurzel

stellen Verbindungen her zwischen der physikalischen Außenwelt und dem Gehirn

Informationen bzw. Energieformen (Licht, Hitze, Schall), aber auch Moleküle werden wahrgenommen und in Aktionspotenziale umgesetzt

gelangen zum Thalamus (Zwischenhirn), dann ins Gehirn: Interpretation der Reize (Wahrnehmung)

• reizaufnehmende Strukturen
• umgewandelte Neurone oder Epithelzellen (Zellen der Körperbedeckung)
• sind Einzelzellen oder mit anderen Zelltypen zu komplexen Sinnesorganen (Auge, Ohr) zusammengesetzt
• Rezeptor reagiert besonders empfindlich auf bestimmte Energieform (z.B. Auge - Lichtwellen)
• diese bestimmte Energieform stellt den adäquaten Reiz dar
• andere Energieformen - inadäquate Reize (Schlag aufs Auge)

1. Mechandorezeptoren (Druck, Berührung, Dehnung, Bewegung, Schall)
2. Chemorezeptoren (chemische Substanzen)
3. Elektromagnetische Rezeptoren (Licht, IR-Strahlung, Strom, Magnetfeld)
4. Thermorezeptoren (Wärme, Kälte)
5. Schmerzrezeptoren

Veränderung der Linse, um unterschiedlich weit entfernte Gegenstände scharf abzubilden

nahe Gegenstände: Linse kugelig; entfernte Gegenstände: Linse abgeflacht

Iris reguliert Lichtmenge durch die Pupille, Anpassung an unterschiedliche Lichtverhältnisse

= Netzhaut

an der Durchtrittsstelle des Nervs keine Photorezeptoren - blinder Fleck

in der Fovea centralis (=gelber Fleck, Sehgrube) nur Zapfen; Zentrum des Sehfeldes, Stelled es schärfsten Sehens

in der Retina zwie verschiedene Rezeptortypen: Stäbchen und Zapfen; ungleich verteilt

Stäbchen am Rand der Retina dichter

Stäbchen: lichtempfindlich, aber farbenblind

Zapfen: drei Typen - Farbsehen

wenn Rhodopsin Licht aufnimmt, verändert Retinal seine Form und trennt sich vom Opson -

führt zu einem Nervenimpuls, das AP wird schließlich auf Ganglienzellen übertragen, deren Axone den Sehnerv bilden

Sehnerven beider Augen treffen sich im Chiasma opticum

teilweise Überkreuzung der Sehbahnen, sodass die optische Information aus dem linken visuellen feld beider Augen in die rechte Hemisphäre der Großhirnrinde übertragen wird und umgekehrt

weiter Zwischenstation: Thalamus (Zwischenhirn)

von dort weiter zum primären visuellen Cortex im Hinterhauptslappen, wo die Information verarbeitet wird und der eigentliche Seheindruck entsteht

ein Pigmentmolekül, Verwandt mit Vitamin A,

ist an ein Membranprotein, das Opsin, gebunden

Rhodopsin ("Sehpurpur")

Verbindung von Opsin und Retinal

• Kurzsichtigkeit
• Weitsichtigkeit
• Glaukom
• Grauer Star
• Farbenblindheit

• Augapfel ist zu lang; das scharfe Bild entsteht vor der Netzhaut, das Bild, das auf die Netzhaut fällt, ist daher unscharf
• Korrektur durch konkave Linse