Erregungsleitung im Nervensystem

Bei der Kontinuierlichen Erregungsleitung und der Saltatorischen Erregungsleitung handelt es sich um zwei grundlegend verschiedene Mechanismen der Signalweiterleitung. Die kontinuierliche Erregungsleitung erfolgt fortlaufend am Axon ohne Unterbrechung, während die saltatorische Erregungsleitung sprunghaft über die Schnürringe erfolgt.

Vergleich:

• Kontinuierliche Erregungsleitung: Langsamer $max. 30 m/s$, keine Myelinscheide
• Saltatorische Erregungsleitung: Schneller $bis 180 m/s$, mit Myelinscheide

Das Nervensystem der Wirbeltiere und Wirbellosen zeigt hier deutliche Unterschiede. Während Wirbellose hauptsächlich die kontinuierliche Erregungsleitung nutzen, verfügen Wirbeltiere über die effizientere saltatorische Variante.

Beispiel: Ein typisches Beispiel für kontinuierliche Erregungsleitung findet sich bei Quallen, während Säugetiere die saltatorische Erregungsleitung nutzen.

Grundlagen der Reizphysiologie und Nervensystem

Das Membranpotential ist eine fundamentale elektrische Spannung, die zwischen der Innen- und Außenseite der Zellmembran besteht. Im Ruhezustand beträgt dieses Potential etwa -70mV, was als Ruhepotential bezeichnet wird. Die Entstehung des Membranpotentials basiert auf der unterschiedlichen Verteilung von Ionen, insbesondere Kalium und Natrium.

Definition: Das Membranpotential ist die elektrische Spannung zwischen dem Zellinneren und dem Zelläußeren, die durch unterschiedliche Ionenkonzentrationen entsteht.

Die Reizphysiologie beschäftigt sich mit der Funktionsweise des Nervensystems und der Reizbarkeit von Organismen. Diese Reizbarkeit ist ein essentielles Kennzeichen des Lebens und ermöglicht die Reaktion auf äußere und innere Faktoren. Dabei spielen verschiedene Transportmechanismen eine wichtige Rolle:

• Aktiver Transport durch die Natrium-Kalium-Pumpe $energieabhängig$
• Passive Diffusion von Ionen durch die Membran $energieunabhängig$

Highlight: Die Reizbarkeit ermöglicht allen Organismen, auf Umweltveränderungen zu reagieren und ist damit überlebenswichtig.

Nervensystem und Reflexe

Das Strickleiternervensystem ist eine besondere Form der Nervenorganisation, die bei wirbellosen Tieren vorkommt. Im Gegensatz dazu besitzen Wirbeltiere ein zentrales Nervensystem mit Gehirn und Rückenmark.

Das vegetative Nervensystem beim Hund und anderen Säugetieren besteht aus dem Sympathikus und Parasympathikus, die antagonistisch wirken:

• Sympathikus: Aktivierung bei Stress
• Parasympathikus: Entspannung und Erholung

Definition: Ein netzförmiges Nervensystem ist die ursprünglichste Form der Nervenorganisation, die bei einfachen Tieren wie Quallen vorkommt.

Eine Störung des zentralen Nervensystems beim Hund kann sich in verschiedenen Symptomen äußern und bedarf tierärztlicher Behandlung.

Reizverarbeitung und Aktionspotentiale

Die Reizverarbeitung beginnt mit der Aufnahme eines Stimulus durch Sinneszellen. Dabei entstehen Sensorpotentiale, die sich vom Aktionspotential unterscheiden. Während das Aktionspotential dem Alles-oder-Nichts-Prinzip folgt, kann das Sensorpotential in seiner Stärke variieren.

Fachbegriff: Das Aktionspotential ist eine kurzzeitige, schnelle Änderung des Membranpotentials, die durch das koordinierte Öffnen und Schließen von Ionenkanälen entsteht.

Die Weiterleitung erfolgt über verschiedene Arten von Synapsen:

• Chemische Synapsen
• Elektrische Synapsen
• Motorische Endplatten

Wichtig: Die Stärke eines Reizes wird über die Frequenz der Aktionspotentiale codiert $Frequenz-Code$, nicht über deren Amplitude.

Selektive Membranpermeabilität und Ionentransport

Die selektive Permeabilität der Biomembran basiert auf ihrer Phospholipid-Doppelschicht. Diese Struktur ermöglicht eine kontrollierte Stoffpassage, wobei zwischen verschiedenen Transportmechanismen unterschieden wird.

Highlight: Die Biomembran ist selektiv permeabel - nur bestimmte Moleküle können sie passieren. Gase und lipophile Moleküle diffundieren frei, während Ionen und hydrophile Stoffe spezielle Transportproteine benötigen.

Die Entstehung des Membranpotentials basiert auf der unterschiedlichen Verteilung von positiv und negativ geladenen Ionen zwischen dem Zellinneren und -äußeren. Diese Potentialdifferenz lässt sich in Millivolt $mV$ messen und ist essentiell für die Funktionsfähigkeit der Nervenzelle.

Der Stofftransport durch die Membran erfolgt durch verschiedene Mechanismen:

• Einfache Diffusion $für lipophile Moleküle und Gase$
• Erleichterte Diffusion $durch Transportproteine$
• Carriervermittelte Diffusion $für spezifische Moleküle$ Diese Transportmechanismen ermöglichen eine präzise Regulation der intrazellulären Ionenkonzentration und damit die Aufrechterhaltung des Membranpotentials.

Neuronale Signalübertragung und Membranpotential

Codewechsel und Signalübertragung im Nervensystem

Das Membranpotential ist ein fundamentaler Mechanismus der Signalübertragung im Nervensystem. Bei der Signalweiterleitung unterscheiden wir zwischen dem Frequenzcode und dem Amplitudencode. Aktionspotentiale folgen dem Frequenzcode und haben stets die gleiche Amplitude, variieren aber in ihrer Frequenz. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist dabei hoch und das Signal wird ohne Verluste weitergeleitet.

Definition: Das Membranpotential ist die elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Zellinneren und dem Zelläußeren, die durch unterschiedliche Ionenkonzentrationen entsteht.

Bei der chemischen Signalübertragung durch Neurotransmitter kommt der Amplitudencode zum Einsatz. Die Signalstärke hängt von der Konzentration der ausgeschütteten Neurotransmitter ab. Diese Art der Übertragung ist zwar langsamer und verlustanfälliger durch Diffusion, ermöglicht aber eine variable Signalstärke durch unterschiedliche Transmitterkonzentrationen.

Die Verrechnung der Signale erfolgt durch räumliche und zeitliche Summation am Axonhügel. Bei der räumlichen Summation addieren sich erregende $EPSP$ und hemmende $IPSP$ postsynaptische Potentiale von verschiedenen Synapsen. Die zeitliche Summation beschreibt die Addition mehrerer aufeinanderfolgender PSPs an einer einzelnen Synapse, wobei diese typischerweise 15-20ms andauern.

Grundlagen der Reizphysiologie und des Nervensystems

Die Reizphysiologie ist ein wichtiges Teilgebiet der Biologie, das sich mit der Funktionsweise des Nervensystems von Tieren beschäftigt. Sie untersucht, wie Organismen auf äußere und innere Reize reagieren. Ein Reiz ist dabei eine Änderung einer physikalischen oder chemischen Größe, die eine Reaktion in einer Zelle auslösen kann.

Vocabulary: Reizphysiologie - Teilgebiet der Biologie, das die Funktionsweise des Nervensystems und die Reaktion auf Reize untersucht.

Das Nervensystem Wirbeltiere und Wirbellose weist einige grundlegende Gemeinsamkeiten auf, unterscheidet sich aber auch in wichtigen Aspekten. Zentrale Elemente sind Neuronen $Nervenzellen$ mit ihren Zellfortsätzen $Axonen$ sowie die Myelinscheide, die bei vielen Wirbeltieren die Axone umhüllt.

Definition: Neuron - Eine spezialisierte Nervenzelle, die für die Verarbeitung und Weiterleitung von elektrischen Signalen im Nervensystem verantwortlich ist.

Ein wichtiges Konzept in der Reizphysiologie ist das Membranpotenzial, also die elektrische Spannung an der Zellmembran. Im Ruhezustand spricht man vom Ruhepotenzial, das typischerweise bei etwa -70 mV liegt. Die Messung dieser Potenziale erfolgt mit speziellen Geräten wie dem Oszilloskop.

Highlight: Das Ruhepotenzial einer Nervenzelle liegt bei etwa -70 mV und ist entscheidend für ihre Funktionsfähigkeit.

Für die Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials und die Signalübertragung spielen Ionen eine zentrale Rolle. Die Natrium-Kalium-Pumpe ist dabei ein wichtiger aktiver Transportmechanismus, der Natrium- und Kaliumionen gegen ihre Konzentrationsgradienten transportiert.