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Erregungsweiterleitung an der Synapse

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 Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung
Reizweiterleitung an der Synapse
*Synapse- Verbindung zwischen Nervenzell

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Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung Reizweiterleitung an der Synapse *Synapse- Verbindung zwischen Nervenzellen und Sinneszellen/Nervenzellen/Muskelzellen/Drüsenzellen Endköpchen enthält Vesikel (Bläschen) mit Neurotransmittern (z.B. Acetylcholin) 1. Aktionspotential erreicht das Ende der Axonmembran und bewirkt dort eine Spannungsänderung 2. Spannungsabhängige Ca2+-Kanäle öffnen sich ➤ Ca2+-Ionen strömen in das Endköpchen ➤ Positivierung = Depolarisierung der Membran 3. Mit Neurotransmitter gefüllte Vesikel wandern intrazellulär zur Präsynapse und verschmelzen dort mit der Membran. Die Neurotransmitter werden in den synaptischen Spalt freigesetzt 4. Sie diffundieren durch synaptischen Spalt zur Postsynapse (ca. 0,1 ms) Währenddessen: präsynaptisches Ruhepotential wird wieder hergestellt, Calciumkanäle schließen, Calcium wird wieder rausgepumpt, keine Vesikel verbinden sich mit Membran 5. Die Neurotransmitter binden an Rezeptoren der postsynaptischen Membran und rufen eine spezifische Wirkung hervor (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Rezeptoren sind mit Ionenkanälen verbunden → Ionen strömen aus → Postsynapse wird depolarisiert oder hyperpolarisiert 6. Spezifisches Enzym baut Transmitter in synaptischen Spalt wieder ab (z.B. Acetylcholin von Cholinesterase) 7. Produkte der Spaltung diffundieren zurück in Präsynapse= Abbruch der Signalweitergabe 8. Regeneration der Neurotransmittervesikel für das nächste Aktionspotential (z.B. gespaltenes Acetylcholin- Acetat und Cholin wird regeneriert) 9. Zyklus kann erneut beginnen Hier noch die Zusammenfassung in einem Video: (261) Synapse - Reizübertragung ● Gehe auf SIMPLECLUB.DE/GO & werde #EinserSchüler - YouTube Presynaptic neuron Synaptic end bulb Synaptic cleft Neurotransmitter- receptor Ligand-gated channel closed Ca²+ 1 Nerve impulse ● 3 ● Ca²+ • Kurzzeitige Depolarisierung in ● postsynaptischer Zelle 2 ITIT TO Postsynaptic neuron Chemische Synapsen haben Unterschiedliche Funktionen: EPSP-Exzitatorisches postsynaptisches Potential (erregende Synapse) Neurotransmitter aktiviert Natrium- und Kaliumkanäle Na+ rein, K+...

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raus (insgesamt mehr positive Ionen in die postsynaptische Zelle) Synaptic vesicles Neurotransmitter Ca²+ 6 Postsynaptic potential Voltage-gated Ca²+ channel Na+ Cytoplasm Ligand-gated channel open 7 Nerve impl IPSP- Inhibitorisches postsynaptisches Potential (hemmende Synapse) Exzitatorisches postsynaptisches Potential (EPSP) Neurotransmitter binden an Rezeptoren der Postsynaptischen Membran Dadurch werden die Natrium-Ionen-Kanäle geöffnet und es strömt Na+ in die Zelle Es kommt zur Depolarisation der Membran des Folgedendriten Der Dendrit leitet die Erregung über das Soma bis hin zum Axonhügel weiter Neurotransmitter aktiviert Chlorid- und Kaliumkanäle Cl- rein, K+ raus • Kurzzeitige Hyperpolarisierung in postsynaptischer Zelle ● Dort summieren sich die ankommenden EPSP auf. Die Erregung in Form eines weiteren Aktionspotentials wird nur weitergegeben, wenn Schwellenwert (ca. -50 mV) überschritten Inhibitorisches postsynaptisches Potential (IPSP) wird. Transmitter docken genau wie beim EPSP an die Rezeptoren an sorgen aber für eine Öffnung der Kalium- und Chloridkanäle. Folge: Das Zellinnere wird negativer. Beide Faktoren sorgen für eine Hyperpolarisation der postsynaptischen Membran Die Spannung liegt dann sogar unter dem eigentlichen Ruhepotential und stoppt auf diese Weise die Erregung. Ob eine Synapse Erregungen weiterleitet bzw. verstärkt (EPSP) oder hemmt (IPSP) liegt nicht an den Transmittermolekülen, sondern an den Synapsen selbst Potential an den Dendriten Die Wahrscheinlichkeit das ein Aktionspotential ausgelößt wird ist höher wenn: 1. Mehrere aufeinanderfolgende EPSP am Axonhügel eintreffen (räumliche Summation) 2. Die Depolarisation länger anhält. Je mehr Neurotransmitter freigesetzt werden und an den Rezeptoren binden, desto länger sind auch die Na+ Kanäle geöffnet (zeitliche Summation) ● Hier noch die Zusammenfassung in einem Video: (261) Synapse - Informationsverarbeitung ● Gehe auf SIMPLECLUB.DE/GO & werde #EinserSchüler - YouTube Zusammenfassung • Erregende Synapsen sorgen für eine Depolarisierung am Folgendendrit und damit für die Weiterleitung eines Impulses (EPSP). Hemmende Synapsen sorgen für eine Hyperpolarisation am Folgedendrit und damit für eine Hinderung des Impulses (IPSP). Grundlagen der Wahrnehmung Wahrnehmung ist der Prozess und das Ergebnis der Informationsgewinnung und -verarbeitung von Reizen aus der Umwelt und dem Körperinnern. Wahrnehmung bezeichnet allgemein den Vorgang der Empfindung einer subjektiven Gesamtheit von Sinneseindrücken aus Reizen (Stimuli) der Umwelt und inneren Zuständen eines Lebewesens. Die Summe aller Sinneswahrnehmungen entspricht der Sensorik. Die Wahrnehmung der Außenwelt bezieht sich insbesondere auf die „fünf Sinne“ (Riechen, Sehen, Hören, Schmecken und Fühlen). Das Fühlen (Tastsinn) wiederum kann einerseits nach der Wahrnehmung von Berührung, Schmerz und Temperatur (Oberflächensensibilität), andererseits aber auch in das aktive Erkennen (haptische Wahrnehmung) und das passive „berührt werden" (Oberflächensensibilität) unterteilt werden. In der Biologie bezeichnet der Begriff Wahrnehmung die Fähigkeit eines Organismus, mit seinen Sinnesorganen Informationen aufzusuchen, aufzunehmen und zu verarbeiten. Die Wahrnehmungskette Reiz Die Objekte in der Außenwelt erzeugen Signale, z. B. reflektieren sie elektromagnetische Wellen oder erzeugen Schall Transduktion, Transformation Ein Reiz trifft auf die Sinneszellen (auch Sensoren bzw. Rezeptorzellen). Sie verwandeln verschiedene Arten von Energie (z. B. Licht, Schall, Druck) in Spannungsänderungen um, ein Vorgang, der Transduktion genannt wird. Wenn z. B. bestimmte elektromagnetische Wellen auf die Photosensoren des Auges treffen, lösen sie dort über eine chemische Verstärkungskaskade ein Rezeptorpotenzial aus. Rezeptorpotenziale werden nach synaptischer Übertragung auf eine Nervenzelle in Aktionspotenzialfolgen umkodiert: Transformation. Verarbeitung Im Sinnesorgan selbst findet oft eine massive Vorverarbeitung der empfangenen Signale statt, besonders aber in allen folgenden Kerngebieten des Gehirns, unter anderem durch Filterung, Hemmung, Konvergenz, Divergenz, Integration, und Summation. Wahrnehmung Der nächste Schritt ist die Bewusstwerdung des Perzepts (Kognition): Schall wird zum Ton oder Geräusch, elektromagnetische Strahlung zu Licht usw. Wiedererkennung Prozesse wie Erinnern, Kombinieren, Erkennen, Assoziieren und Urteilen führen zum Verständnis des Wahrgenommenen und bilden die Grundlage für Reaktionen auf den distalen Reiz. Handeln Letztendliches Ergebnis der Wahrnehmung ist die Reaktion auf die Umwelt. viele Reaktionen zielen darauf ab, den nächsten Durchlauf der Wahrnehmungskette zu beeinflussen, indem neue Eigenschaften der Umwelt für die Wahrnehmung zugänglich gemacht werden (z. B. Augenbewegung, Abtasten einer Oberfläche). Sinne des Menschen Visuelle Wahrnehmung (Sehen): Wahrnehmung von visuellen Reizen wie Helligkeit, Farbe, Kontrast, Linien, Form und Gestalt, Bewegung und Räumlichkeit. Das zuständige Sinnesorgan ist das Auge. Auditive Wahrnehmung (Hören): Dient der Wahrnehmung von Schall, insbesondere von Geräuschen und Klängen. Das zuständige Sinnesorgan ist in erster Linie das Ohr. Vestibuläre Wahrnehmung (Gleichgewichtssinn): Wahrnehmung von Lageveränderungen im Verhältnis zu einem Schwerefeld zur Wahrung des Gleichgewichts und der Kontrolle von Bewegungen, zusammen mit Augen und Muskelsinn. Das zuständige Sinnesorgan ist das Gleichgewichtsorgan im Innenohr. Sensibilität (Tastsinn/ Fühlen) dient damit der Wahrnehmung von (körperlichen) Gefühlen wie beispielsweise Berührungen, Härte oder Hitze (s. auch Haptische Wahrnehmung). Zuständig für diese Sinneswahrnehmung ist die Gesamtheit aller Tast-, Wärme- und Kälterezeptoren. Olfaktorische Wahrnehmung (Riechen): Dient der Wahrnehmung von Riech- und Duftstoffen. Das zuständige Sinnesorgan ist die Nase, genauer gesagt deren Riechschleimhaut. Gustatorische Wahrnehmung (Schmecken): Dient der Wahrnehmung von chemischen Qualitäten von Nahrung. Das zuständige Sinnesorgan ist die Zunge mit ihren Geschmacksknospen.

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Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung Reizweiterleitung an der Synapse *Synapse- Verbindung zwischen Nervenzellen und Sinneszellen/Nervenzellen/Muskelzellen/Drüsenzellen Endköpchen enthält Vesikel (Bläschen) mit Neurotransmittern (z.B. Acetylcholin) 1. Aktionspotential erreicht das Ende der Axonmembran und bewirkt dort eine Spannungsänderung 2. Spannungsabhängige Ca2+-Kanäle öffnen sich ➤ Ca2+-Ionen strömen in das Endköpchen ➤ Positivierung = Depolarisierung der Membran 3. Mit Neurotransmitter gefüllte Vesikel wandern intrazellulär zur Präsynapse und verschmelzen dort mit der Membran. Die Neurotransmitter werden in den synaptischen Spalt freigesetzt 4. Sie diffundieren durch synaptischen Spalt zur Postsynapse (ca. 0,1 ms) Währenddessen: präsynaptisches Ruhepotential wird wieder hergestellt, Calciumkanäle schließen, Calcium wird wieder rausgepumpt, keine Vesikel verbinden sich mit Membran 5. Die Neurotransmitter binden an Rezeptoren der postsynaptischen Membran und rufen eine spezifische Wirkung hervor (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Rezeptoren sind mit Ionenkanälen verbunden → Ionen strömen aus → Postsynapse wird depolarisiert oder hyperpolarisiert 6. Spezifisches Enzym baut Transmitter in synaptischen Spalt wieder ab (z.B. Acetylcholin von Cholinesterase) 7. Produkte der Spaltung diffundieren zurück in Präsynapse= Abbruch der Signalweitergabe 8. Regeneration der Neurotransmittervesikel für das nächste Aktionspotential (z.B. gespaltenes Acetylcholin- Acetat und Cholin wird regeneriert) 9. Zyklus kann erneut beginnen Hier noch die Zusammenfassung in einem Video: (261) Synapse - Reizübertragung ● Gehe auf SIMPLECLUB.DE/GO & werde #EinserSchüler - YouTube Presynaptic neuron Synaptic end bulb Synaptic cleft Neurotransmitter- receptor Ligand-gated channel closed Ca²+ 1 Nerve impulse ● 3 ● Ca²+ • Kurzzeitige Depolarisierung in ● postsynaptischer Zelle 2 ITIT TO Postsynaptic neuron Chemische Synapsen haben Unterschiedliche Funktionen: EPSP-Exzitatorisches postsynaptisches Potential (erregende Synapse) Neurotransmitter aktiviert Natrium- und Kaliumkanäle Na+ rein, K+...

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raus (insgesamt mehr positive Ionen in die postsynaptische Zelle) Synaptic vesicles Neurotransmitter Ca²+ 6 Postsynaptic potential Voltage-gated Ca²+ channel Na+ Cytoplasm Ligand-gated channel open 7 Nerve impl IPSP- Inhibitorisches postsynaptisches Potential (hemmende Synapse) Exzitatorisches postsynaptisches Potential (EPSP) Neurotransmitter binden an Rezeptoren der Postsynaptischen Membran Dadurch werden die Natrium-Ionen-Kanäle geöffnet und es strömt Na+ in die Zelle Es kommt zur Depolarisation der Membran des Folgedendriten Der Dendrit leitet die Erregung über das Soma bis hin zum Axonhügel weiter Neurotransmitter aktiviert Chlorid- und Kaliumkanäle Cl- rein, K+ raus • Kurzzeitige Hyperpolarisierung in postsynaptischer Zelle ● Dort summieren sich die ankommenden EPSP auf. Die Erregung in Form eines weiteren Aktionspotentials wird nur weitergegeben, wenn Schwellenwert (ca. -50 mV) überschritten Inhibitorisches postsynaptisches Potential (IPSP) wird. Transmitter docken genau wie beim EPSP an die Rezeptoren an sorgen aber für eine Öffnung der Kalium- und Chloridkanäle. Folge: Das Zellinnere wird negativer. Beide Faktoren sorgen für eine Hyperpolarisation der postsynaptischen Membran Die Spannung liegt dann sogar unter dem eigentlichen Ruhepotential und stoppt auf diese Weise die Erregung. Ob eine Synapse Erregungen weiterleitet bzw. verstärkt (EPSP) oder hemmt (IPSP) liegt nicht an den Transmittermolekülen, sondern an den Synapsen selbst Potential an den Dendriten Die Wahrscheinlichkeit das ein Aktionspotential ausgelößt wird ist höher wenn: 1. Mehrere aufeinanderfolgende EPSP am Axonhügel eintreffen (räumliche Summation) 2. Die Depolarisation länger anhält. Je mehr Neurotransmitter freigesetzt werden und an den Rezeptoren binden, desto länger sind auch die Na+ Kanäle geöffnet (zeitliche Summation) ● Hier noch die Zusammenfassung in einem Video: (261) Synapse - Informationsverarbeitung ● Gehe auf SIMPLECLUB.DE/GO & werde #EinserSchüler - YouTube Zusammenfassung • Erregende Synapsen sorgen für eine Depolarisierung am Folgendendrit und damit für die Weiterleitung eines Impulses (EPSP). Hemmende Synapsen sorgen für eine Hyperpolarisation am Folgedendrit und damit für eine Hinderung des Impulses (IPSP). Grundlagen der Wahrnehmung Wahrnehmung ist der Prozess und das Ergebnis der Informationsgewinnung und -verarbeitung von Reizen aus der Umwelt und dem Körperinnern. Wahrnehmung bezeichnet allgemein den Vorgang der Empfindung einer subjektiven Gesamtheit von Sinneseindrücken aus Reizen (Stimuli) der Umwelt und inneren Zuständen eines Lebewesens. Die Summe aller Sinneswahrnehmungen entspricht der Sensorik. Die Wahrnehmung der Außenwelt bezieht sich insbesondere auf die „fünf Sinne“ (Riechen, Sehen, Hören, Schmecken und Fühlen). Das Fühlen (Tastsinn) wiederum kann einerseits nach der Wahrnehmung von Berührung, Schmerz und Temperatur (Oberflächensensibilität), andererseits aber auch in das aktive Erkennen (haptische Wahrnehmung) und das passive „berührt werden" (Oberflächensensibilität) unterteilt werden. In der Biologie bezeichnet der Begriff Wahrnehmung die Fähigkeit eines Organismus, mit seinen Sinnesorganen Informationen aufzusuchen, aufzunehmen und zu verarbeiten. Die Wahrnehmungskette Reiz Die Objekte in der Außenwelt erzeugen Signale, z. B. reflektieren sie elektromagnetische Wellen oder erzeugen Schall Transduktion, Transformation Ein Reiz trifft auf die Sinneszellen (auch Sensoren bzw. Rezeptorzellen). Sie verwandeln verschiedene Arten von Energie (z. B. Licht, Schall, Druck) in Spannungsänderungen um, ein Vorgang, der Transduktion genannt wird. Wenn z. B. bestimmte elektromagnetische Wellen auf die Photosensoren des Auges treffen, lösen sie dort über eine chemische Verstärkungskaskade ein Rezeptorpotenzial aus. Rezeptorpotenziale werden nach synaptischer Übertragung auf eine Nervenzelle in Aktionspotenzialfolgen umkodiert: Transformation. Verarbeitung Im Sinnesorgan selbst findet oft eine massive Vorverarbeitung der empfangenen Signale statt, besonders aber in allen folgenden Kerngebieten des Gehirns, unter anderem durch Filterung, Hemmung, Konvergenz, Divergenz, Integration, und Summation. Wahrnehmung Der nächste Schritt ist die Bewusstwerdung des Perzepts (Kognition): Schall wird zum Ton oder Geräusch, elektromagnetische Strahlung zu Licht usw. Wiedererkennung Prozesse wie Erinnern, Kombinieren, Erkennen, Assoziieren und Urteilen führen zum Verständnis des Wahrgenommenen und bilden die Grundlage für Reaktionen auf den distalen Reiz. Handeln Letztendliches Ergebnis der Wahrnehmung ist die Reaktion auf die Umwelt. viele Reaktionen zielen darauf ab, den nächsten Durchlauf der Wahrnehmungskette zu beeinflussen, indem neue Eigenschaften der Umwelt für die Wahrnehmung zugänglich gemacht werden (z. B. Augenbewegung, Abtasten einer Oberfläche). Sinne des Menschen Visuelle Wahrnehmung (Sehen): Wahrnehmung von visuellen Reizen wie Helligkeit, Farbe, Kontrast, Linien, Form und Gestalt, Bewegung und Räumlichkeit. Das zuständige Sinnesorgan ist das Auge. Auditive Wahrnehmung (Hören): Dient der Wahrnehmung von Schall, insbesondere von Geräuschen und Klängen. Das zuständige Sinnesorgan ist in erster Linie das Ohr. Vestibuläre Wahrnehmung (Gleichgewichtssinn): Wahrnehmung von Lageveränderungen im Verhältnis zu einem Schwerefeld zur Wahrung des Gleichgewichts und der Kontrolle von Bewegungen, zusammen mit Augen und Muskelsinn. Das zuständige Sinnesorgan ist das Gleichgewichtsorgan im Innenohr. Sensibilität (Tastsinn/ Fühlen) dient damit der Wahrnehmung von (körperlichen) Gefühlen wie beispielsweise Berührungen, Härte oder Hitze (s. auch Haptische Wahrnehmung). Zuständig für diese Sinneswahrnehmung ist die Gesamtheit aller Tast-, Wärme- und Kälterezeptoren. Olfaktorische Wahrnehmung (Riechen): Dient der Wahrnehmung von Riech- und Duftstoffen. Das zuständige Sinnesorgan ist die Nase, genauer gesagt deren Riechschleimhaut. Gustatorische Wahrnehmung (Schmecken): Dient der Wahrnehmung von chemischen Qualitäten von Nahrung. Das zuständige Sinnesorgan ist die Zunge mit ihren Geschmacksknospen.