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Neurobiologie Lernzettel

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Inhalt: Mechanotransduktion Sinnesreize Netzhaut Verarbeitung Lichtreize Fototransduktion Erregungskaskade Gehirnregionen Großhirnrinde Sprache Split Brain Muskeln Monosynaptischer Reflexbogen Muskelkontraktion Hormonwirkung Hormondrüsen Reflexe

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Mechanotransduktion Haarsinnes zelle |k²||! Stereo zilie Kinozilie Hüllzelle -Neuro- transmitter afferente Nervenendigung Zugspannung Ausgangszustand Zilien NEUROBIOLOGIE Kanal geöffnet H Einige Kanäle offen Rezeptorpotenzial -60 Reiz ➜ die Stereo villi (Sv) sind an ihren Spitzen über Proteinbrücken verbunden. Wird das Sv in Richtung kinocillium (ci) abgebogen, treten an der Spitze Zugspannungen auf, die Kalium kanäle (Proteintür) öffnen. →Þdie in der Endo- lymphe hochkonzentrierten Kaliumionen treten ein. → es kommt zur Depolarisation der Sinnes zelle (Rezeptor- potenzial). Dieses wird in der nach geschalteten Nervenzelle in eine Folge aktiv fortgeleiteter Nerven im - pulse umcodiert Auslenkung der Haarsinneszellen Auslenkung nach rechts WWW H www Alle Kanäle offen Zeit www Modell: mit M Auslenkung nach links lonen, tür Proteinbrücke fil Alle Kanäle geschlossen offen für K* NEUROBIOLOGIE Aufnahme und Verarbeitung von Sinnesreizen Sinnesorgane informieren über die Umwelt und über die Zustände innerhalb des Körpers (nicht alle Phänomene der Umwelt / Innenwelt sind in der Lage, Sinnes zellen zu erregen- als Reiz zu wirken (bsw. radioaktive Strahlung)) Reize werden in den Sinneszellen in Erregung umgewandelt - die Erregung wird im Zentral nervensystem verarbeitet viele Eindrücke ergeben eine Empfindung-aufgrund unserer Erfahrung deuten wir diese " so entsteht eine Wahrnehmung (ist also nicht immer ein Abbild der Wirklichkeit - Eine Sinneszelle spricht nur auf eine ihr gemäße adäquate Reizart an (bsw: Tastsinneszellen auf Druck) ~* für jede Reizart gibt es also einen bestimmten, spezie fischen Sinnes zelltyp gibt es für einen Reiz keine adäquate Sinneszelle wird er nicht wahr genomme Unterschiedlicher Aufbau der Sinneszellen 18 → sekundäre Sinneszelle: wird die Sinnes zelle von einem adäquaten Reiz...

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getroffen, wird sie depolarisiert → Rezeptor potenzial (die Differenz zwischen Ruhepotenzial und Membran potenzial)- Je stärker der Reiz desto größer das Rezeptorpotenzial ´an sek.S. entstehen keine Ap→verhalten sich wie Neurone ohne Axon (besitzen Ausgangssynapsen deren Transmitter ausschüttung von der Höhe des Rezeptorpotenzial bestimmt wird to Transmitter beeinflussen nach folgende Zelle Sinnesnervenzellen primäre Sinneszellen: das Rezeptor potenzial breitet sich von der gereizten Stelle her durch Ausgleichsströmchen über den Zellkörper bis zum Beginn des Axons aus - wenn der Schwellenwert erreicht wird ent steht ein Aktionspotenzial (verhält sich wie eine normale Nervenzelle) Die Frequenz der weitergeleiteten Ap (d.n Zahl der Impulse pro Zeiteinheit) ist proportional zum Rezeptorpotenzial. - die Info über die Reizstärke wird zunächst in die Höhe des Rezeptorpotenzials und die Frequenz der Ap übersetzt (Codierung) 4 in jeder Sinnes zelle kann sich nur 1 Größe verändern das Rezeptor potenzial / die Frequenz der Ap - es gibt Reize die erst durch 2 unabhäng- ige Größen eindeutig sind (z.B Helligkeit +Farbe) ein solcher Reiz kann nur durch mehrere Sinneszellen charakterisiert werden verschiedene Typen von Sinneszellen: phasische Sinneszellen: die Impuls frequenz fällt beigleich bleibender Reizung schließlich auf null ab. Tonische Sinnes zellen: ändern bei Daverreizung ihre Imputzfriquenz fast gar nicht Phasisch-Tonische Sinnes zellen: (ist der häufigste Typ) ist die imputs friquenz zu Beginn eines Reizes hoch-fällt dann im Verlauf mehrerer Sekunden bei gleich bleibender Reizintensität auf einen niedrigeren, dann konstant bleibenden Wert ab Alle Reize führen zu gleichartigen Aktionspotenzialen in den weiter leitenden Nervenfasern - Welchen Sinneseindruck die Ap auslösen, hängt davon ab, an welcher Stelle im Gehim sie eintreffen - Sinnesorgan, - nerv und Gehirnzentrum gehören als „Sinnessystem zusammen Ein Reiz führt nur dann zur Weiterleitung einer Erregung, wenn das von ihm ausgelöste Rezeptorpotenzial im Axon ursprung Ap erzeugen Man bezeichnet die Reizintensität, die ein Ap avslöst, als Reizschwelle der Sinneszelle →gerine Reizintensitäten werden nicht wirksam → sie sind unterschwellig NEUROBIOLOGIE Aufnahme und Verarbeitung von Sinnes zellen Sinnes organe informieren über Umwelt und Innen welt. Die Wahrnehmung erfolgt im Gehirn. Reiz muss adequat sein. (Ausnahme: Schlag aufs Auge, sehr gr. Energie) Innensegment Wir besitzen unterschiedliche Rezeptoren. ● O O O Fotorezeptoren (Auge) • Elektrorezeptoren (Elefantenfisch)) Chemorezeptoren (Geruchs- und Geschmacksinn) Mechanorezeptoren (Hören, Tastsinn, Gleichgewicht und Drehsinn) Thermorezeptoren (Haut) --> die Axone der Ganglienzellen bilden den Sehnerv 4 Linse Horn- haut Bau der Netzhaut (Retina) die Netzhaut ist 0.2 bis 0,5mm dünn und besteht aus mehreren Schichten die innerste Schicht der Netzhaut besteht aus Pigmentzellen → weiter in Richtung Augenmitte folgt die Schicht der Sen- zellen → nächste Schicht sind die Bipolarzellen → stehen mit den Ganglienzellen in Verbindung A Iris 4 es gibt Querverbindungen, die durch weitere Zellen gebildet werdenden Horizontalzellen/amakrinen Zellen In der Zentralgrube/gelber Fleck ist die Dichte der Senzellen am höchsten → In diesem Bereich gibt jede Sehzelle Signale direkt an eine Ganglienzelle weiter ist der Ort des schärfsten Sehens in Netzbereichen außerhalb der Zentralgrube erhält eine Ganglienzelle Signale von mehreren Bipolarzellen wenn viele Senzellen auf eine 6.zelle geschaltet sind, wird deren Erregung Summiert Schwacher Lichtreiz reicht aus es gibt 2 Arten von Senzellen: 1. Stäbchen sind lang und Zylinder förmig → besonders Licht empfindlich 2. Kurze Zapfen → dienen der Farbwahrnehmung Glaskörper Lichtenergie -Aderhaut Retina Sehnerv Lichtenergie zum optischen Nerv Informationsfluss Ganglienzellen bipolare Stäbchen Zapfen Schaltzellen amakrine Zellen Horizontalzellen Rezeptoren: Wandeln Reize in elektrische Erregung um. besitzt Verstärker funktion (: Reiz kann versehentlich schwächer sein als elektr. Erregung Rhodopsin 71000 00 000 Opsin D 11-cis-Retinal Zapfen all-trans-Retinal Stäbchen MIHH Signalkette Schließen der Na-Kanäle Außensegment Cilie hyperpolarisierendes Rezeptorpotenzial Verarbeitung von Licht reizen unter der Wirkung von Licht werden Moleküle eines Senfarbstoffs gespalten (-in den Stäbchen befindet sich Rhodopsin Sehfarbstoff) Rhodopsin besteht aus Retinal, Opsin (Protein) Das Molekühl Retinal kommt in 2 versch. Raum - Strukturen vor: M-cis- Retinal, all-trans- Retinal NEUROBIOLOGIE Verarbeitung von Licht reizen Wird Licht absorbiert, geht das M-cis- Retinal in das all-trans-Retinal über und wird von dem Opsin abgespalten Das Rhodopsin wird mithilfe von Stoffwechsel energie laufend neu gebildet Durch die Rhodopsinspaltung wird eine Kette chem. Reaktionen ausgelöst → Signalkette (bewirkt, dass sich Natrium- Kanäle schließen → es strömen weniger pos.gel. Nat-lonen in die Sehzelle ein → Membranpotenzial mmmt bei Lichtreiz negativere Werte an als bei Dunkelheit L₂ es entsteht ein hyperpolarisierendes Rezeptorpotenzial ´dies hat zur folge, dass die Sehzelle im erregten Zustand keine Transmitter an nachgeschaltete Bipolarzellen abgibt - Nach Ende des Lichtreizes werden die Nat kanäle wieder geöffnet → Na*-lonen strömen in die Sehzelle ein und das Membranpotenzial kehrt zu positiveren Werten zurück -D - in unerregtem Zustand/bei Dunkelheit, gibt die Sehzelle ständig Transmitter an Bipolarzellen ab Lo dabei handelt es sich um Glutamat (wirkt hemmend auf Bipolarzellen) → die verringerte Freisetzung verursach des- halb eine "Enthemmung" der Bipolarzellen sie werden depolarisiert Fototransduktion_ Außen- segment. Innen- glied Disk (abgeplattete Membranscheiben -Rodopsinmolekül Na+-Kanäle →im Dunkeln offen Dunkelstrom Dauer de polarisation -Transmitter (Glutamat) bipolare Zelle Ko Mcis-Retinal Licht Licht Isomerase Elektrische Aktivität der Stäbchen Fähigkeit zu sehen →Fotorezeptoren (=wandeln Lichtenergie in elektrische Signale um) - Licht sinneszellen im Dunkeln: leicht depolarisiert → wegen der geöffnet en Natriumkanäle in der Zellmembran des Außensegments, die dafür sorgen, dass pas. Ladungen einströmen → Dunkelstrom ↳ dieser wird von der Na*/k*- Pumpe + k*-Einstrom im Innensegment des Rezeptors ausgeglichen (^ Aldehyd Vit. A ) Bei Tag: Na*- Kanäle im Außen segment schließen sich → Verminderung des Dunkelstroms, da wenige pos. Ladung im Stäbchen -> Membranpoten- zial wird neg. = Hyperpolarisation Rh-akiviertes Enzym kaskade Rhodopsin (Kettenreaktion) all-trans-Retinal O NEUROBIOLOGIE Erregungs kaskade +Signal verstärkung Wenn Licht auf die Fotorezeptoren fällt entsteht in den Membranen des Außen segments eine molekulare Ketten- reaktion - Lichtreiz wird verstärkt → Ergebnis: lonenkanäle schließen sich → Lichte in elektr. (Signaltransduktion) Schritte detailiert: A.Absorbtion von Licht durch Rhodopsin Isomierung von Retinal, aus 1-cis-Form wird all-trans-Form - → Rhodopsinmolekül angeregt/aktiviert (zerfällt schnell) 2. Aktivierung der Transducinmoleküle, durch aktivierte Rhodopsin Lichteinwirkung verstärkt 4 Transduktin aktiviert PDE (spaltet cGMP -> GMP) Na-Kanäle schließen 4 4 x Licht inaktiv inaktiv Rhodopsin Diskmembran xxxxxxx Transducin x 100 aktiv inaktiv PDE aktiv aktiv Na+- Kanal offen CGMP x 1000 GMP Nat- Kanal geschlossen Membran des Stäbchen-Außensegments Nat (Na+) Arbeitsmaterial (Fortsetzung): A) Die Abbildung zeigt die Potentialverhältnisse aufgrund der Transmitterausschüttungen von Sehzelle und Bipolarzelle innerhalb der Netzhaut für die Dunkelphase (Amakrine und Horizontalzellen wurden zur Vereinfachung weggelassen). Sehzelle U[mV] 0- -20- -90- Regeneration: akt. Rodopsin zerfällt in Opsin Retinal → muss neu synthesiert werden L Konsequenz für Sehvorgang: starkes Licht auf Fotorezeptoren Rhodopsin kann nicht schnell genug reagieren man schaut weg und sieht Neg. Nachbild, da d. Lichtempf. sinkt durch zu wenig Rhodopsin (-Adaption) 0- -20- -90- Licht Transmitter- schüttung (erregend) glutamat U[MV] t[ms] Biopolarzelle U[mV] t[ms] Transmitter- schüttung (hemmend) 1 U[mV] Aufgaben: Auf die Sehzelle soll ein Lichtreiz einwirken. Zeichnen Sie die Potentialverhältnisse in Sehzelle, Bipolarzelle und Ganglienzelle! Begründen Sie! U[mV] t[ms] U[mV] Ganglienzelle t[ms] zum Gehirn t[ms r t[ms]

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Tonische Sinnes zellen: ändern bei Daverreizung ihre Imputzfriquenz fast gar nicht Phasisch-Tonische Sinnes zellen: (ist der häufigste Typ) ist die imputs friquenz zu Beginn eines Reizes hoch-fällt dann im Verlauf mehrerer Sekunden bei gleich bleibender Reizintensität auf einen niedrigeren, dann konstant bleibenden Wert ab Alle Reize führen zu gleichartigen Aktionspotenzialen in den weiter leitenden Nervenfasern - Welchen Sinneseindruck die Ap auslösen, hängt davon ab, an welcher Stelle im Gehim sie eintreffen - Sinnesorgan, - nerv und Gehirnzentrum gehören als „Sinnessystem zusammen Ein Reiz führt nur dann zur Weiterleitung einer Erregung, wenn das von ihm ausgelöste Rezeptorpotenzial im Axon ursprung Ap erzeugen Man bezeichnet die Reizintensität, die ein Ap avslöst, als Reizschwelle der Sinneszelle →gerine Reizintensitäten werden nicht wirksam → sie sind unterschwellig NEUROBIOLOGIE Aufnahme und Verarbeitung von Sinnes zellen Sinnes organe informieren über Umwelt und Innen welt. 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Stäbchen sind lang und Zylinder förmig → besonders Licht empfindlich 2. Kurze Zapfen → dienen der Farbwahrnehmung Glaskörper Lichtenergie -Aderhaut Retina Sehnerv Lichtenergie zum optischen Nerv Informationsfluss Ganglienzellen bipolare Stäbchen Zapfen Schaltzellen amakrine Zellen Horizontalzellen Rezeptoren: Wandeln Reize in elektrische Erregung um. besitzt Verstärker funktion (: Reiz kann versehentlich schwächer sein als elektr. Erregung Rhodopsin 71000 00 000 Opsin D 11-cis-Retinal Zapfen all-trans-Retinal Stäbchen MIHH Signalkette Schließen der Na-Kanäle Außensegment Cilie hyperpolarisierendes Rezeptorpotenzial Verarbeitung von Licht reizen unter der Wirkung von Licht werden Moleküle eines Senfarbstoffs gespalten (-in den Stäbchen befindet sich Rhodopsin Sehfarbstoff) Rhodopsin besteht aus Retinal, Opsin (Protein) Das Molekühl Retinal kommt in 2 versch. 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Ladung im Stäbchen -> Membranpoten- zial wird neg. = Hyperpolarisation Rh-akiviertes Enzym kaskade Rhodopsin (Kettenreaktion) all-trans-Retinal O NEUROBIOLOGIE Erregungs kaskade +Signal verstärkung Wenn Licht auf die Fotorezeptoren fällt entsteht in den Membranen des Außen segments eine molekulare Ketten- reaktion - Lichtreiz wird verstärkt → Ergebnis: lonenkanäle schließen sich → Lichte in elektr. (Signaltransduktion) Schritte detailiert: A.Absorbtion von Licht durch Rhodopsin Isomierung von Retinal, aus 1-cis-Form wird all-trans-Form - → Rhodopsinmolekül angeregt/aktiviert (zerfällt schnell) 2. Aktivierung der Transducinmoleküle, durch aktivierte Rhodopsin Lichteinwirkung verstärkt 4 Transduktin aktiviert PDE (spaltet cGMP -> GMP) Na-Kanäle schließen 4 4 x Licht inaktiv inaktiv Rhodopsin Diskmembran xxxxxxx Transducin x 100 aktiv inaktiv PDE aktiv aktiv Na+- Kanal offen CGMP x 1000 GMP Nat- Kanal geschlossen Membran des Stäbchen-Außensegments Nat (Na+) Arbeitsmaterial (Fortsetzung): A) Die Abbildung zeigt die Potentialverhältnisse aufgrund der Transmitterausschüttungen von Sehzelle und Bipolarzelle innerhalb der Netzhaut für die Dunkelphase (Amakrine und Horizontalzellen wurden zur Vereinfachung weggelassen). Sehzelle U[mV] 0- -20- -90- Regeneration: akt. Rodopsin zerfällt in Opsin Retinal → muss neu synthesiert werden L Konsequenz für Sehvorgang: starkes Licht auf Fotorezeptoren Rhodopsin kann nicht schnell genug reagieren man schaut weg und sieht Neg. Nachbild, da d. 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