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Zusammenfassung: - Das Neuron - Reizweiterleitung - Ruhe-/Aktionspotential - Die Synapse - Neuronale Verrechnung - Neuronale Plastizität - Das Gedächtnis
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1 DIE NERVENZELLE (NEURON) Dendriten (sensible Nervenenden) OL Zellkern Innen: Axonhügel Gliazelle (Schwannische Zelle) Dwirken isolierend Ranvier'scher Schnürring Außen: chemisch: Axon REIZWEITERLEITUNG: Schwannische Zelle fortleitender Nerven "Ast" Axon NEUROBIOLOGIE -Lernzettel- Synapsen (,,Endknöpfchen") gefüllt mit chemischen Botenstoffen = Transmitter 2. Nervenzelle elektrisch: AP wird von den Dendriten bis zur Synapse geleitet. LAP wird mit Hilfe von Neurotransmittern von der Synapse auf die Dendriten der nächsten Nervenzelle übertragen. (2) PRINZIP DER REIZWEITERLEITUNG ABLAUF: 1 Reiz depolarisiert die Membran 2 Ab -40mV (Schwellenwert) strömen Na* lonen ein 3 Sofort entstehen innen+außen Ausgleichsströme 4 ,,Benutzte" Na* Kanäle sind nach 1ms refraktär (unerregbar) 5 Diffundierende Na* lonen im Innern depolarisieren die Nachbarmembran Fortlaufende Depolarisation = Aktionspotential 2 ARTEN: KONTINUIERLICHE ERREGUNGSLEITUNG Axone ohne Gliazellen (z.B. Tintenfisch) + + + N₂¹ +↓ + T + SEHR SCHNELL: 1 M/S SALTATORISCHE ERREGUNGSLEITUNG Axone mit Gliazellen (z.B. Mensch) ¹2 mm Breite AP springt von Schnürring zu Schnürring! VIEL SCHNELLER: 100 M/S 3 DAS RUHEPOTENTIAL Die lonenverteilung: außen innen K+ K+ K+ Na Protein- anionen Ruhepotential = -70mV CL Biomembran K+ Protein- anionen Eigenschaften der Ruhemambran: 1 K-lonen können immer durch die Membran nach außen diffundieren. 2 Na-Leckstrom: eine geringe Anzahl an Na- lonen diffundiert von außen nach innen 3 Na/K-Pumpe: 3 Na-lonen werden raus-, 2 K-Ionen dagegen hinein transportiert. -70 MV 4 DAS AKTIONSPOTENTIAL 1 Ruhepotential (-70mV) Erregung möglich... 2 Depolarisation (Initialphase) -Reiz depolarisiert die Membran -Es strömt Natrium in die Nervenzelle -Membranpotential wird positiver -Schwellenwert von -40mV wird überschritten 3 Depolarisation (Aufstrich) -Schlaglagartig öffnen sich alle spannungsgesteuerten Na-Kanäle -Starker Na-Einstrom durch Diffusion und elektr. Gradienten (explosionsartige Depolarisation des Zellinneren) -Nach 1-2 Millisekunden schließen sich die Na-Kanäle wieder (refraktär) 4 Spitze (Peak) -Spannungsverzögerte K-Kanäle öffnen sich -Kalium strömt jetzt aus der Zelle heraus 5 Repolarisation -Immer mehr K-Kanäle öffnen sich -Das Membranpotential wird wieder negativer 6 Hyperpolarisation -Jetzt wird das Membranpotential sogar negativer (-80mV), als das Ruhepotential (-70mV) +30- 0 -50- -60- -80- Reizweiterleitung in Nervenzellen N) 4 6 →→...
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Zeit =ALLES-ODER-NICHTS-REGEL! 5 DIE SYNAPSE Ablauf der Erregungsleitung (Reaktionskaskade) Aktionspotential erreicht die Synapse Ca-Kanäle öffnen sich (spannungsgesteuert) Calcium strömt in die Synapse Vesikel Ca-lonen heften sich an die Vesikel (gefüllt mit Neurotransmittern) Vesikel werden ,,angestoßen“ und verschmelzen mit der präsynaptischen Membran Neurotransmitter Neurotransmitter (z.B. ACh) werden ausgeschüttet und gelangen in den synaptischen Spalt Neurotransmitter setzen sich an die Rezeptoren der Na-Kanäle auf der postsynaptischen Membran und öffnen diese Na-Ionen strömen in die nächste Nervenzelle ein Aktionspotential wird der Schwellenwert von -40mV erreicht, entsteht ein neues Aktionspotential Schritt 1 Regeneration (Synapse) lonenpumpe entfernt Calcium aus der Synapse ↓ Ausschüttung von Neurotransmittern endet ↓ Na-Kanäle (postsynaptische Membran) schließen Es folgt... Schritt 2 synaptischer Spalt Enzym spaltet die Neurotransmitter im synaptischen Spalt (z.B. ACh = A+Ch) ↓ Carrier (Träger) transportieren die Stoffe zurück in die Synapse ↓ präsynaptische Membran Neurotransmitter werden Wiederherstellung des Ruhepotentials (Kalciumausstrom, Natrium-Leckstrom, Na/K-Ionenpumpe) wieder zusammengesetzt RÄUMLICHER AUFBAU postsynaptische Membran ,,Endknöpfchen" gefüllt mit Vesikeln. Diese wiederum enthalten Neurotransmitter- (hier z.B. Acetylcholin) 6 NEURONALE VERRECHNUNG Die 4 Aspekte: 1 Nervenzellen sind durch ihre Synapsen miteinander vernetzt 2 Es gibt erregende (EPSP) und hemmende (IPSP) Synapsen ,,erregendes“ PSP Linhibitorisches" PSP 3 An zwei Stellen kommt es zur neuronalen Verrechnung während der Reizweiterleitung ... ZEITLICHE-SUMMATION SCHWELLENWERT Schwellenwert wird erreicht AKTIONSPOTENTIAL! Schnell aufeinander folgende APs addieren sich in ihrer Wirkung. RÄUMLICHE-SUMMATION AXONHÜGEL EPSP IPSP 4 EPSP - 2 IPSP = 2 EPSP AKTIONSPOTENTIAL! Gleichzeitig eintreffende EPSPS und IPSPS werden miteinander verrechnet. Es kommt zu einem Verstärken oder ggf. Aufheben der Wirkung. 4 Verrechnungsstelle ist der Axonhügel 8 NEURONALE PLASTIZITÄT Prinzip: Verbesserte Reizweiterleitung in den Synapsen, sodass schon durch eine niedrige Frequenz von APS eine Übertragung auf die nächste Nervenzelle stattfinden kann. =Langzeitpotentierung |||→→ 444 bbb (7) SYNAPSEN-GIFTE Synapsengifte (Neurotoxine) sind Stoffe, die in den Ablauf der Erregungsübertragung der Synapsen (Reaktionskaskade) eingreifen und diese möglicher Weise in ihren Funktionen negativ beeinflussen. Ort: Prä- und/oder Postsynapse, synaptischen Spalt, etc... Was passiert beim Lernen? (1) Anzahl der Neurotransmitter wird erhöht (z.B. Glutamat) ? 2) Anzahl der Rezeptoren der Na- Kanäle an der postsynaptischen Membran wird erhöht 3) Die Synapsenanzahl insgesamt wird erhöht Folge: NEURONALE NETZE! ZUM BEISPIEL: Latrotoxin Botolinum-Toxin ? Curare Nikotin Conotoxin Conotoxin ? 9 DAS GEDÄCHTNIS GEDÄCHTNISSTUFEN Ultrakurzzeitgedächtnis wenige Millisekunden Arbeitsgedächtnis wenige Minuten (laufende Speicherbereinigung ⇒VERGESSEN) Langzeitgedächtnis mehrere Tage rein elektrisch (Aktionspotentiale) Ultralangzeitgedächtnis Jahre bis Jahrzehnte chemisch über Synapsen neuronale Netzwerke bilden sich GEDÄCHTNISSYSTEME deklaratives Gedächtnis bewusst semantisches Gedächtnis FAKTEN episodisches Gedächtnis EMOTIONALE EREIGNISSE nondeklaratives Gedächtnis unbewusst prozedurales Gedächtnis ,,KÖNNEN" (BEWEGUNGSABLÄUFE) emotionales Gedächtnis ALLE GEFÜHLE konditioniertes Gedächtnis REFLEXE/ERFAHRUNGEN
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1 DIE NERVENZELLE (NEURON) Dendriten (sensible Nervenenden) OL Zellkern Innen: Axonhügel Gliazelle (Schwannische Zelle) Dwirken isolierend Ranvier'scher Schnürring Außen: chemisch: Axon REIZWEITERLEITUNG: Schwannische Zelle fortleitender Nerven "Ast" Axon NEUROBIOLOGIE -Lernzettel- Synapsen (,,Endknöpfchen") gefüllt mit chemischen Botenstoffen = Transmitter 2. Nervenzelle elektrisch: AP wird von den Dendriten bis zur Synapse geleitet. LAP wird mit Hilfe von Neurotransmittern von der Synapse auf die Dendriten der nächsten Nervenzelle übertragen. (2) PRINZIP DER REIZWEITERLEITUNG ABLAUF: 1 Reiz depolarisiert die Membran 2 Ab -40mV (Schwellenwert) strömen Na* lonen ein 3 Sofort entstehen innen+außen Ausgleichsströme 4 ,,Benutzte" Na* Kanäle sind nach 1ms refraktär (unerregbar) 5 Diffundierende Na* lonen im Innern depolarisieren die Nachbarmembran Fortlaufende Depolarisation = Aktionspotential 2 ARTEN: KONTINUIERLICHE ERREGUNGSLEITUNG Axone ohne Gliazellen (z.B. Tintenfisch) + + + N₂¹ +↓ + T + SEHR SCHNELL: 1 M/S SALTATORISCHE ERREGUNGSLEITUNG Axone mit Gliazellen (z.B. Mensch) ¹2 mm Breite AP springt von Schnürring zu Schnürring! VIEL SCHNELLER: 100 M/S 3 DAS RUHEPOTENTIAL Die lonenverteilung: außen innen K+ K+ K+ Na Protein- anionen Ruhepotential = -70mV CL Biomembran K+ Protein- anionen Eigenschaften der Ruhemambran: 1 K-lonen können immer durch die Membran nach außen diffundieren. 2 Na-Leckstrom: eine geringe Anzahl an Na- lonen diffundiert von außen nach innen 3 Na/K-Pumpe: 3 Na-lonen werden raus-, 2 K-Ionen dagegen hinein transportiert. -70 MV 4 DAS AKTIONSPOTENTIAL 1 Ruhepotential (-70mV) Erregung möglich... 2 Depolarisation (Initialphase) -Reiz depolarisiert die Membran -Es strömt Natrium in die Nervenzelle -Membranpotential wird positiver -Schwellenwert von -40mV wird überschritten 3 Depolarisation (Aufstrich) -Schlaglagartig öffnen sich alle spannungsgesteuerten Na-Kanäle -Starker Na-Einstrom durch Diffusion und elektr. Gradienten (explosionsartige Depolarisation des Zellinneren) -Nach 1-2 Millisekunden schließen sich die Na-Kanäle wieder (refraktär) 4 Spitze (Peak) -Spannungsverzögerte K-Kanäle öffnen sich -Kalium strömt jetzt aus der Zelle heraus 5 Repolarisation -Immer mehr K-Kanäle öffnen sich -Das Membranpotential wird wieder negativer 6 Hyperpolarisation -Jetzt wird das Membranpotential sogar negativer (-80mV), als das Ruhepotential (-70mV) +30- 0 -50- -60- -80- Reizweiterleitung in Nervenzellen N) 4 6 →→...
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Vielen Dank, wirklich hilfreich für mich, da wir gerade genau das Thema in der Schule haben 😁