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Die Grundlagen von Langzeitpotenzierung und Sensitivierung

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Shirin Keivani

13.10.2021

Biologie

Kurzzeit- & Langzeitintensivierung

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Die Grundlagen von Langzeitpotenzierung und Sensitivierung

Die Lernprozesse im Gehirn basieren auf faszinierenden biologischen Mechanismen, die unsere Nervenzellen dauerhaft verändern können. Die Langzeitpotenzierung und Langzeitdepression sind dabei zentrale Prozesse, die neuronale Verbindungen verstärken oder abschwächen. Diese Vorgänge bilden die Grundlage für unser Gedächtnis und unsere Fähigkeit zu lernen. In diesem Überblick betrachten wir die molekularen Abläufe der Kurzzeit- und Langzeitsensitivierung, die zeigen, wie unser Nervensystem auf Reize reagiert und sich anpasst. Diese Formen des assoziativen Lernens sind entscheidend für unsere alltägliche Erfahrungsverarbeitung.

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13.10.2021

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7) Kurzzeit- und Langzeitintensivierung a) Kurzzeitsensitivierung: (führt zur Habituation) erregendes Interneuron schüttet Serotonin aus . O

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Kurzzeit- und Langzeitintensivierung

Kurzzeitsensitivierung

Die Kurzzeitsensitivierung ist ein grundlegender neuronaler Prozess, der zur Habituation führt. Der Ablauf funktioniert folgendermaßen:

  • Ein erregendes Interneuron schüttet Serotonin aus
  • Serotonin bindet an einen Rezeptor an der präsynaptischen Membran des sensorischen Neurons
  • An diesen Rezeptor ist intrazellulär ein G-Protein gekoppelt
  • Dies führt zur Aktivierung der Adenylazyklase
  • Die Adenylazyklase wandelt ATP in cAMP um

Dieser biochemische Prozess setzt sich fort:

  • cAMP aktiviert die cAMP-abhängige Proteinkinase
  • Diese Proteinkinase hemmt Kaliumionenkanäle durch Phosphorylierung
  • Der K⁺-Ausstrom wird reduziert, was die Repolarisation einschränkt
  • Der Einstrom von Ca²⁺-Ionen an der Postsynapse steigt
  • Dies führt zu verstärkter Transmitterausschüttung zwischen sensorischem Neuron und Motoneuron

Wichtiges Konzept: Die Sensitivierung ist ein nicht-assoziatives Lernverhalten, bei dem die Reaktion auf einen Reiz verstärkt wird. Im Alltag erleben wir dies beispielsweise, wenn wir in einer lauten Umgebung plötzlich besonders empfindlich auf weitere Geräusche reagieren.

Langzeitsensitivierung

Die Langzeitsensitivierung entsteht durch längeres Training und umfasst:

  • Die cAMP-Kaskade aktiviert über Proteinkinasen transkriptionsfördernde CREB-Proteine
  • Die Genexpression bestimmter Proteine wird gefördert
  • Diese Proteine führen zu dauerhafter Aktivierung der Proteinkinasen
  • Einige verursachen eine Vergrößerung bestehender Synapsen und die Bildung neuer Synapsen
  • Diese Veränderungen dauern Tage bis Wochen an

Im Gegensatz zur Kurzzeitsensitivierung führt die Langzeitpotenzierung zu dauerhaften strukturellen Veränderungen im neuronalen Netzwerk.

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13. Okt. 2021

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Die Grundlagen von Langzeitpotenzierung und Sensitivierung

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Shirin Keivani

@shirinkeivani

Die Lernprozesse im Gehirn basieren auf faszinierenden biologischen Mechanismen, die unsere Nervenzellen dauerhaft verändern können. Die Langzeitpotenzierung und Langzeitdepressionsind dabei zentrale Prozesse, die neuronale Verbindungen verstärken oder abschwächen. Diese Vorgänge bilden die Grundlage für unser Gedächtnis und unsere Fähigkeit... Mehr anzeigen

7) Kurzzeit- und Langzeitintensivierung a) Kurzzeitsensitivierung: (führt zur Habituation) erregendes Interneuron schüttet Serotonin aus . O

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Kurzzeit- und Langzeitintensivierung

Kurzzeitsensitivierung

Die Kurzzeitsensitivierung ist ein grundlegender neuronaler Prozess, der zur Habituation führt. Der Ablauf funktioniert folgendermaßen:

  • Ein erregendes Interneuron schüttet Serotonin aus
  • Serotonin bindet an einen Rezeptor an der präsynaptischen Membran des sensorischen Neurons
  • An diesen Rezeptor ist intrazellulär ein G-Protein gekoppelt
  • Dies führt zur Aktivierung der Adenylazyklase
  • Die Adenylazyklase wandelt ATP in cAMP um

Dieser biochemische Prozess setzt sich fort:

  • cAMP aktiviert die cAMP-abhängige Proteinkinase
  • Diese Proteinkinase hemmt Kaliumionenkanäle durch Phosphorylierung
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  • Der Einstrom von Ca²⁺-Ionen an der Postsynapse steigt
  • Dies führt zu verstärkter Transmitterausschüttung zwischen sensorischem Neuron und Motoneuron

Wichtiges Konzept: Die Sensitivierung ist ein nicht-assoziatives Lernverhalten, bei dem die Reaktion auf einen Reiz verstärkt wird. Im Alltag erleben wir dies beispielsweise, wenn wir in einer lauten Umgebung plötzlich besonders empfindlich auf weitere Geräusche reagieren.

Langzeitsensitivierung

Die Langzeitsensitivierung entsteht durch längeres Training und umfasst:

  • Die cAMP-Kaskade aktiviert über Proteinkinasen transkriptionsfördernde CREB-Proteine
  • Die Genexpression bestimmter Proteine wird gefördert
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Im Gegensatz zur Kurzzeitsensitivierung führt die Langzeitpotenzierung zu dauerhaften strukturellen Veränderungen im neuronalen Netzwerk.

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Molekulare Mechanismen der Sensitivierung

Die Langzeitpotenzierung und Langzeitdepression basieren auf komplexen molekularen Abläufen in den Nervenzellen:

  • Sensorische Neuronen z.B.imSiphonz.B. im Siphon empfangen Signale und leiten sie weiter
  • Serotonin aus erregenden Interneuronen bindet an G-Protein-gekoppelte Rezeptoren
  • Dies aktiviert eine Signalkaskade: G-Protein → Adenylatzyklase → cAMP → Proteinkinase

Der biologische Ablauf führt zu mehreren wichtigen Veränderungen:

  • Kaliumionenkanäle werden geschlossen, was die Repolarisation verlangsamt
  • Kalziumionenkanäle bleiben länger geöffnet, was den Ca²⁺-Einstrom erhöht
  • Verstärkte Transmitterausschüttung an der Synapse zum Motoneuron

Biologischer Mechanismus: Bei der Langzeitdepression in der Biologie wird durch wiederholte Signalübertragung das CREB-Protein aktiviert, das in den Zellkern wandert und die Genexpression beeinflusst. Diese neuen Proteine fördern das Wachstum und die Stärkung synaptischer Verbindungen.

Die späte Langzeitpotenzierung umfasst folgende Schritte:

  • CREB-Proteine gelangen in den Zellkern
  • Dort aktivieren sie die Genexpression für spezifische Proteine
  • Diese neuen Proteine bewirken langfristige strukturelle Veränderungen der Synapsen
  • Die Nervenzellen bilden neue synaptische Verbindungen
  • Bestehende Synapsen werden verstärkt und vergrößert

Diese Prozesse bilden die neuroanatomische Grundlage des Beobachtungslernens und anderer komplexer Lernformen wie der klassischen Konditionierung.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

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Anna

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Jana V

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Lena M

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Timo S

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Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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