Detailliertes Reiz-Reaktions-Schema

Das Reiz-Reaktions-Schema lässt sich in mehrere Schritte unterteilen, die den Weg vom Reiz zur Reaktion genau beschreiben.

1. Reizaufnahme: Ein Reiz $z.B. Licht, Druck, Schall oder chemische Stoffe$ wird von einem Rezeptor $Sinneszelle$ aufgenommen.
2. Erregungsbildung: Der Reiz wird in der Sinneszelle in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieser Vorgang wird als Reiz-Erregungs-Transformation bezeichnet.
3. Erregungsleitung: Das elektrische Signal wird über sensorische Nerven $Empfindungsnerven$ zum Zentralnervensystem weitergeleitet.
4. Erregungsverarbeitung: Im Reflexzentrum $Gehirn oder Rückenmark$ wird das Signal verarbeitet und verstärkt.
5. Signalweiterleitung: Das verarbeitete Signal wird über motorische Nerven $Bewegungsnerven$ zum Effektor $Erfolgsorgan$ geleitet.
6. Reaktion: Der Effektor, beispielsweise ein Muskel, führt die entsprechende Reaktion aus.

Highlight: Die Reizweiterleitung erfolgt über das Nervensystem, das alle Körperteile mit dem Zentralnervensystem verbindet.

Example: Bei einem Kniereflextest löst der Schlag auf die Patellasehne einen Reiz aus, der über sensorische Nerven zum Rückenmark geleitet wird. Von dort wird ein Signal über motorische Nerven zurück zum Beinmuskel gesendet, was zur Streckung des Beins führt.

Aufbau des Nervensystems

Das Nervensystem gliedert sich in zwei Hauptbestandteile: das zentrale Nervensystem $ZNS$ und das periphere Nervensystem $PNS$.

1. Zentrales Nervensystem $ZNS$: Besteht aus Gehirn und Rückenmark Hauptzentrum für die Verarbeitung von Informationen
2. Peripheres Nervensystem $PNS$: Umfasst alle Nerven außerhalb des ZNS Verbindet alle Körperteile mit dem ZNS

Das Nervensystem lässt sich auch funktionell unterteilen:

1. Somatisches Nervensystem: Steuert bewusste, willentliche Vorgänge
2. Vegetatives Nervensystem: Kontrolliert autonome, unwillkürliche Vorgänge Unterteilt in sympathisches und parasympathisches System

Highlight: Das sympathische System hat eine aktivierende Wirkung, während das parasympathische System beruhigend wirkt.

Die Grundbausteine des Nervensystems sind die Nervenzellen $Neuronen$. Eine typische Nervenzelle besteht aus:

• Soma $Zellkörper$ mit Zellkern
• Dendriten: kurze, verzweigte Fortsätze zur Aufnahme von Signalen
• Axon: langer Fortsatz zur Weiterleitung von Signalen
• Synapse: Verbindungsstelle zwischen Neuronen

Vocabulary:

• Axonhügel: Ursprung des Axons am Soma
• Myelin-Scheide: Isolierschicht um das Axon, gebildet von Schwann'schen Zellen
• Ranvier'sche Schnürringe: Unterbrechungen in der Myelin-Scheide

Struktur und Funktion der Nervenzelle

Die Nervenzelle $Neuron$ ist die funktionelle Einheit des Nervensystems. Ihre Struktur ist eng mit ihrer Funktion verknüpft.

Hauptbestandteile einer Nervenzelle:

1. Dendriten: Struktur: Kurze, verzweigte Fortsätze Funktion: Empfang und Weiterleitung von Nervensignalen zum Soma
2. Soma $Zellkörper$: Struktur: Enthält den Zellkern und Zellorganellen Funktion: Zentrum des Zellstoffwechsels
3. Axon: Struktur: Langer Fortsatz, oft von einer Myelinschicht umhüllt Funktion: Weiterleitung von Nervensignalen zu anderen Zellen
4. Ranvier'sche Schnürringe: Struktur: Unterbrechungen in der Myelinschicht Funktion: Ermöglichen saltatorische Erregungsleitung
5. Synapse: Struktur: Kontaktstelle zwischen zwei Nervenzellen Funktion: Übertragung von Informationen zwischen Neuronen

Definition: Die saltatorische Erregungsleitung ist eine Form der Signalübertragung, bei der das Aktionspotenzial von einem Ranvier'schen Schnürring zum nächsten "springt", was die Übertragungsgeschwindigkeit erhöht.

Highlight: Synapsen können erregend oder hemmend sein und die Signalübertragung kann chemisch oder elektrisch erfolgen.

Vocabulary:

• Myelinschicht: Isolierende Hülle um das Axon, gebildet von Schwann'schen Zellen
• Synaptischer Spalt: Raum zwischen der präsynaptischen und der postsynaptischen Zelle
• Endknöpfchen: Verdickungen am Ende des Axons, die Neurotransmitter enthalten

Ruhepotenzial der Nervenzelle

Das Ruhepotenzial ist ein wesentlicher Aspekt der Funktion von Nervenzellen und bildet die Grundlage für die Erregungsleitung.

Eigenschaften des Ruhepotenzials:

• Spannungsdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Zellmembran
• Typischer Wert: -70 mV $Innenseite negativ geladen$
• Bereich: -30 mV bis -100 mV

Entstehung des Ruhepotenzials:

1. Selektive Permeabilität der Zellmembran für verschiedene Ionen
2. Ungleiche Verteilung von Ionen zwischen Innen- und Außenraum
3. Aktivität der Natrium-Kalium-Pumpe

Definition: Die selektive Permeabilität bezeichnet die unterschiedliche Durchlässigkeit der Zellmembran für verschiedene Ionen.

Ionenverteilung im Ruhezustand:

• Kalium $K+$: Hohe Konzentration innen, niedrige außen
• Natrium $Na+$: Niedrige Konzentration innen, hohe außen
• Chlorid $Cl-$: Niedrige Konzentration innen, hohe außen
• Organische Anionen $A-$: Hohe Konzentration innen, kaum außen

Highlight: Die Natrium-Kalium-Pumpe spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials, indem sie aktiv Natrium-Ionen aus der Zelle und Kalium-Ionen in die Zelle transportiert.

Vocabulary:

• Diffusion: Bewegung von Teilchen entlang eines Konzentrationsgradienten
• Konzentrationsgradient: Unterschied in der Konzentration von Teilchen zwischen zwei Bereichen
• ATP: Adenosintriphosphat, Energielieferant für die Natrium-Kalium-Pumpe

Entstehung des Aktionspotenzials

Das Aktionspotenzial ist die Grundlage der Signalübertragung in Nervenzellen. Es entsteht, wenn ein Reiz die Membranspannung an den Dendriten oder am Soma verändert.

Ablauf der Entstehung eines Aktionspotenzials:

1. Reizeintreffen: Ein Reiz trifft auf die sensorische Nervenzelle Die Membranspannung an Dendriten und Soma verändert sich
2. Rezeptorpotenzial: Entsteht durch die Auslösung des Reizes Führt zur Öffnung spannungsabhängiger Natriumkanäle

Definition: Das Rezeptorpotenzial ist eine lokale Veränderung der Membranspannung als direkte Folge eines Reizes.

3. Depolarisation: Natriumionen strömen in die Zelle ein Die Membraninnenseite wird positiver
4. Schwellenwert: Wenn die Depolarisation einen bestimmten Schwellenwert erreicht, öffnen sich weitere Natriumkanäle Ein Aktionspotenzial wird ausgelöst
5. Repolarisation: Natriumkanäle schließen sich Kaliumkanäle öffnen sich, Kaliumionen strömen aus der Zelle Die Membranspannung kehrt zum Ruhepotenzial zurück

Highlight: Das Alles-oder-Nichts-Prinzip besagt, dass ein Aktionspotenzial entweder vollständig ausgelöst wird oder gar nicht. Die Stärke des Aktionspotenzials ist immer gleich.

Vocabulary:

• Depolarisation: Verringerung der negativen Ladung im Zellinneren
• Repolarisation: Wiederherstellung des negativen Ruhepotenzials
• Refraktärzeit: Zeitspanne, in der kein neues Aktionspotenzial ausgelöst werden kann

Reiz-Reaktions-Schema und Nervensystem

Das Reiz-Reaktions-Schema bildet die Grundlage für das Verständnis der Informationsverarbeitung im Körper. Es zeigt den Weg eines Reizes von der Aufnahme bis zur Reaktion.

Definition: Das Reiz-Reaktions-Schema beschreibt den Prozess der Reizaufnahme, -weiterleitung, -verarbeitung und der daraus resultierenden Reaktion im Organismus.

Der Ablauf beginnt mit einem Umweltreiz, wie zum Beispiel Licht, das vom Auge als Sinnesorgan aufgenommen wird. Die Reizaufnahme erfolgt durch spezielle Rezeptoren, in diesem Fall Fotorezeptoren.

Beispiel: Bei der Lichtwahrnehmung wandeln Fotorezeptoren im Auge den Lichtreiz in ein neuronales Signal um.

Nach der Reizaufnahme und -umwandlung wird das Signal über sensorische Nerven zum Zentralnervensystem $ZNS$ geleitet. Im Gehirn und Rückenmark findet die Erregungsverarbeitung statt.

Highlight: Das Nervensystem besteht aus Nervenzellen $Neuronen$ und Bindegewebezellen $Gliazellen$, die zusammen das periphere $PNS$ und zentrale $ZNS$ Nervensystem bilden.

Die verarbeiteten Informationen werden dann über motorische Nerven zu den Effektororganen, wie Muskeln, geleitet, was schließlich zur Reaktion führt.

Vocabulary:

• Afferente Nervenzellen: Leiten Erregungen von den Sinneszellen zum Gehirn.
• Efferente Nervenzellen: Leiten Erregungen vom Gehirn zu den Muskeln.