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6 Abbildungen Schandry, 2006

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15 Informationsvermittlung im Körper Pioniere der Neurowissenschaften: Santiago Ramón y Cajal ( ) Camillo Golgi ( ) Nobelpreis 1906 für Medizin Nervenzelle (Neuron) Zwei zelluläre Hauptbestandteile: die Neuronen und die Gliazellen. Neuronen Informationsverarbeitung Gliazellen Hilfsappart: Schutz-, Versorgungs- und Stützfunktion Heran Transport von Informationen = Neurit Informationsweiterleitung Myelin- oder Markschneide Oligodendrytozyten = Bildung des Myelin im ZNS Gliazellen Schwannzelle = Bildung des Myelin im peripheren Nervensystem Astrozyten = sternenförmige Struktur, dichte Barriere = Blut-Hirn-Schranke Spezielle Zellform die in erster Linie Abwehr- und Immunfunktion ausübt Makroglia Mikroglia Aktionspotenzial Refraktärphase in diesem Bereich keine (wieder) Erregbarkeit Schwellenwert Die Zelle ist im Ruhezustand gegenüber der Umgebung negativ geladen (-40 mv) Das Ruhepotenzial beruht vor allem auf die unterschiedliche Verteilung der Natrium-, Kalium-, Chlor- und Eiweißionen -70mV

16 Reizleitung Alles-oder-Nichts Gesetzt: Reizintensitäten werden durch die Frequenz von Aktionspotentialen, nicht durch die Höhe deren Spannung kodiert (Impulsfrequenzkodierung). D.h. ist der Schwellenwert von -40mV erst einmal überschritten spielt ihre absolute Amplitude keine Rolle mehr. Vergleich mit dem abfeuern einer Schusswaffe Neurenfeuer Passive Leitung = Elektrotonus schnell, aber Verlustreich Depolarisation und Hyperpolarisation Ruhezustand -40 mv z.b. Na + oder K + fließen ein Verschiebung des Membranpotenzials in die positive Richtung z.b. Cl - oder Proteine fließen ein Verschiebung des Membranpotenzials weiter in die negative Richtung Negatives Potenzial der Zelle wird geringer Negatives Potenzial der Zelle wird noch erhöht Depolarisation Hyperpolarisation Je dicker die Nervenfaser desto schneller die Reizweiterleitung! Die saltatorische Erregungsleitung ist schnell, hochamplitudig und verlustarm Myelinscheide ist von Einschnürungen Ranviersche Schnürringe unterbrochen die Erregung springt von Einschnürung zu Einschnürung hohe Geschwindigkeit Klassifikation der Nervenfaser Großbuchstaben = sensorische Nerven Römische Ziffern = motorische Nerven Muskelspindel dient zur Regulation des Muskeltonus, innervieren Muskelendtrauben Muskelspindel dienen zur Fortleitung des Muskeltonus Effektive (vegetative) Nervenfasern Nozizeption = Wahrnehmung von Schmerz

17 Synapsen und synaptische Übertragung Zwei Formen elektrische Synapse (Spalt ca. 2 Nanometer groß) Übertragung in beide Richtungen möglich Synchronisation von Zellen (sehr schnelle Informationsverteilung) chemische Synapse (Spalt ca Nanometer groß) Übertrag nur in ein Richtung möglich Verarbeitung von Information Übertragung durch Botenstoffe = Neurotransmitter Sender = präsynaptische Endigung Empfänger = postsynaptische Endigung Hier sind Transmitter gespeichert Aktionspotenzial Erst durch den Kaliumeinstrom verschmelzen die Vesikel mit der Membran und schütten dort die Transmitter aus

18 Hyperpolarisation (Membram wird negativer) = IPSP (inhibitorische postsynaptisches Potenzial) Depolarisation (Mebram wird positiver = EPSP (exzitatorisches postsynaptisches Potenzial) Schlüssel-Schloss-Prinzip: Rezeptoren (Enpfänger) reagieren nur auf für sie spezifische oder sehr ähnliche Stoffe ist der Ersatzstoff ähnlich = Agonist hat er keine Wirkung oder blockiert Rezeptor = Antagonist Re-uptake: werden nicht alle Transmitter die ausgeschüttet werden an die Rezeptoren gebunden, diffundieren diese aus dem Spalt, werden enzymatisch abgebaut oder aufbereitet und von der abgebenden Zelle wieder aufgenommen. Dieser Prozess ist pharmakologisch beeinflussbar! Bildung eines Aktionspotenzials im Zielneuron ist abhängig davon ob sich die elektische Signale summieren oder gegenseitig aufheben Räumliche Summation: mehrere EPSP Potenziale verstärken sich gegenseitig (hinreichende Depolarisation) Zeitliche Summation: schnelle Folge von EPSP, bzw. IPSP Potenziale verstärken sich gegenseitig Vorwärtshemmung: ein aktives Neuron hemmt ein anderes durch präsynaptische Hemmung Laterale Hemmung (seitwärts): benachbarte Zellen hemmen sich gegenseitig durch ein zwischen ihnen befindliches Neuron (Interneuron) Voraussetzung: Konvergenz = mehrere Nervenfaser treffen zusammen Voraussetzung: Divergenz von Neuronen (mehrerer Kontakte mit anderen Zellen) hemmendes Neuron löst ISPS aus Erregung erreicht Zielneuron nicht z.b. Muskel: Beuger und Strecker hemmendes Interneuron löst ISPS aus Erregungsschwelle der Nachbarzellen wird erhöht z.b. Sinnenszellen, verstärkt Kontraste

19 Lernfähigkeit bei wdh Reizung nimmt Reaktion der Rezeptoren ab Desensivitierung: durch anhaltende hohe Konzentration des Transmitters wird Rezeptormolekül unempfindlich Rezeptordichte wird herauf- oder herunter reguliert Neuronen nehmen zu oder ab Up-and Down-Regulation aufgrund von Secondmessenger-Prozesse: durch Toleranzmechanismen bei Drogeneinnahmen. Einige Rezeptoren werden in geringere Dichte hergestellt an der die Droge angreift. Bei Absetzung der Droge: Entzugserscheinungen Langfirstige Veränderung durch Schaffung neuer Verbindungen zw. Den Neuronen und sogar neuer Ausprossung von Dendriten Die Koppelung von aktivierten Neuronen bildet ein temporäres neuronales Netz (assembly) und ist ein Erregungsmuster, das wiederum als Ganzes größere Informationseinheiten kodieren kann Diese dynamische hierarchische Musterbildung ist wahrscheinlich die Grundlage unterschiedlicher Phasen der Integration von Teilnformationen zu einer Struktur, die man phänomenal beispielsweise als bewussten Wahrnehmungseindruck beschreiben könnte

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