M 3. Informationsübermittlung im Körper. D i e N e r v e n z e l l e a l s B a s i s e i n h e i t. im Überblick

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Monika Breiner
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1 M 3 Informationsübermittlung im Körper D i e N e r v e n z e l l e a l s B a s i s e i n h e i t im Überblick Beabeablog 2010

2 N e r v e n z e l l e n ( = Neurone ) sind auf die Weiterleitung von Informationen spezialisierte Zellen bestehen aus Zellkörper, Axon und Dendriten haben ein Ruhepotential von -70 mv an ihnen können Aktionspotentiale ausgelöst werden bauen zusammen mit den Gliazellen das Nervensystem auf das Gehirn enthält zwischen 70 Milliarden bis 100 Milliarden Neurone Gliazellen sind diffus im Nervengewebe verteilt haben Stütz- und andere Hilfsfunktionen bilden als Schwann-Zellen die Myelinscheiden um schnell leitende Axone aus sind eine Population sehr unterschiedlicher Zellen können proliferieren Astrozyten sind am Informationsaustausch der Nervenzellen des Zentralnervensystems beteiligt Dendrit Zellkern Axon Myelinscheide Soma (Zellkörper) synaptische Endigung

Aktionspotential (+ 30 mv) nach dem "Alles-oder-Nichts-Prinzip" Triggering an action potential Graded

3 R e i z l e i t u n g i n n e r h a l b d e r Z e l l e Umgebungsveränderung (Reiz) führt zu Depolarisation des Ruhepotentials in Richtung Positivierung wird kritischer Schwellenwert von - 40 mv überschritten erfolgt Aktionspotential (+ 30 mv) nach dem "Alles-oder-Nichts-Prinzip" Triggering an action potential Graded potentials Kolb/Whishaw: Fundamentals of Human Neuropsychology, Sixth Edition (Figure 4.16) Copyright 2008 by Worth Publishers

4 A u s b r e i t u n g d e s A k t i o n s p o t e n t i a l s gerichtet (die Refraktärphase schließt ein "Zurückgehen" der Erregung aus) Geschwindigkeit nimmt mit Faserdicke zu saltatorische (schnelle) Erregung myelinisierter Fasern Ionenwanderungsprozesse und Potentialverschiebungen beim Aktionspotential. Oberer Teil: Zu Beginn des Aktionspotentials werden Natriumkanäle kurz geöffnet, die Natriumpermeabilität steigt an, und Natriumionen strömen in die Zelle. Der Kaliumausstrom erhöht sich sekundär dazu, wenn auch langsamer, so dass Kaliumionen im Ausgleich zu den Natriumionen hinausströmen. Unterer Teil: Der Spannungsverlauf während des Aktionspotentials

5 K l a s s i f i k a t i o n d e r N e r v e n f a s e r n Die Nervenfasern werden nach Dicke und Leitungsgeschwindigkeit klassifiziert. Bis auf die dünnsten Nervenfasern sind alle anderen von einer Myelinscheide umgeben. Je dicker die Faser, desto schneller leitet sie.

S y n a p s e n Verbindungsstellen zwischen zwei Neuronen oder zwischen Neuron und Effektorzelle Varianten: elektrische Synapse und (wesentlich häufiger) chemische Synapse Aufbau chemischer Synapsen

transmittergefüllten Vesikeln sowie einer postsynaptischen Membran mit spezifischen Rezeptoren für die jeweilige Transmittersubstanz. Zwischen beiden liegt der synaptische Spalt.

6 S y n a p s e n Verbindungsstellen zwischen zwei Neuronen oder zwischen Neuron und Effektorzelle Varianten: elektrische Synapse und (wesentlich häufiger) chemische Synapse Aufbau chemischer Synapsen präsynaptische Endigung synaptischer Spalt, in den Transmitter diffundieren postsynaptischer Membranbereich mit Rezeptoren Die chemische Synapse besteht aus einer präsynaptischen Endigung mit transmittergefüllten Vesikeln sowie einer postsynaptischen Membran mit spezifischen Rezeptoren für die jeweilige Transmittersubstanz. Zwischen beiden liegt der synaptische Spalt. Synaptische Übertragung ein Aktionspotential läuft ein es kommt zu einem massiven Einstrom von Kalziumionen die Lipidmembranen der Vesikel verbinden sich mit der Lipiddoppelschicht der Zellmembran die Vesikel öffnen sich zum Extrazellulärraum hin der Transmitter wird in den synaptischen Spalt ausgeschüttet

T r a n s m i t t e r u n d R e z e p t o r e n "Schlüssel-Schloss-Prinzip" pharmakologische Beeinflussungsmöglichkeiten durch Verfügbarkeitsveränderung Verhinderung des enzymatischen Abbaus

7 T r a n s m i t t e r u n d R e z e p t o r e n "Schlüssel-Schloss-Prinzip" pharmakologische Beeinflussungsmöglichkeiten durch Verfügbarkeitsveränderung Verhinderung des enzymatischen Abbaus Re-Uptake-Beeinflussung Transmitter Acetylcolin Adrenalin Noradrenalin Serotonin Glutamat z.b. im vegetativen Nervensystem im Hirnstamm sympathisches Nervensystem bei Regulierung von Schmerz und Emotionen bei Lernvorgängen Steps in synaptic transmission in a generalized synapse Kolb/Whishaw: Fundamentals of Human Neuropsychology, Sixth EditionCopyright 2008 by Worth Publishers

8 E f f e k t e s y n a p t i s c h e r Ü b e r t r a g u n g Exzitatorisches postsynaptisches Potential (Depolarisation evtl. bis zur überschwelligen Erregung) Inhibitorisches postsynaptisches Potential (Hyperpolarisation, d.h. Herabsetzung der Erregbarkeit) Zusammenwirken der auf ein Neuron oder ein Effektororgan treffenden Synapsen räumliche Summation bei Konvergenz zeitliche Summation Verteilung bei Divergenz Vorwärtshemmung laterale Hemmung = Grundlage der Bildung von Nervennetzen Nervennetze bilden die funktionellen Einheiten des Gehirns!

9 W i r k u n g v o n h e m m e n d e n I n t e r n e u r o n e n Zu einer ausgewogenen Funktion des Nervensystems tragen vor allem hemmende Interneurone bei. Sie können bewirken: Vorwärtshemmung das hemmende Interneuron liegt zwischen erregter Zelle und Folgezelle es hemmt die Weitergabe der Erregung Rückwärtshemmung (rekurrente Hemmung) sie kommt dadurch zustande, dass das erregte Neuron durch eine Kollaterale ein Interneuron erregt, das seinerseits an das erregte Neuron herantritt und es hemmt Präsynaptische Hemmung (nur im Rückenmark) das inhibitorische Neuron bildet mit dem Endabschnitt eines erregten Axons Synapsen (axoaxonale Synapse) Desinhibition bei aufeinander folgenden hemmenden Interneuronen wird die hemmende Wirkung auf das Zielneuron aufgehoben (Prinzip der doppelten Hemmung) a Vorwärtshemmung, b Rückwärtshemmung, c präsynaptische Hemmung d Desinhibition

L e r n e n a u f d e r E b e n e d e r N e u r o n e n ( neuronale Netze) durch: Veränderung der Rezeptorendichte Desensitivierung des Rezeptors Down-Regulation = Einstellen der

10 L e r n e n a u f d e r E b e n e d e r N e u r o n e n ( neuronale Netze) durch: Veränderung der Rezeptorendichte Desensitivierung des Rezeptors Down-Regulation = Einstellen der Transmitter-Produktion Neuronale Plastizität = Ausbildung neuer Dendriten und Synapsen, Niedergang von Synapsen und noch mal: Neuronale Netze bilden die funktionellen Einheiten des Gehirns! Grundlage der Informationsverarbeitung Informationsverarbeitungsmodell

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