Signalausbreitung-II Signalübertragung an den Synapsen Neuronale Signalverarbeitung. Biophysik der Zelle. Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 1

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1 Signalausbreitung-II Signalübertragung an den Synapsen Neuronale Signalverarbeitung Biophysik der Zelle Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 1

2 The monosynaptic stretch reflex Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 2

3 Interneurons excitatory postsynaptic potential inhibitory postsynaptic potential Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 3

4 Sensorische Neuronen Riechen und Sehen werden durch G-Proteigekoppelte Rezeptoren und durch cyclo- Nukleotid-abhängige Ionenkanäle ermöglicht Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 4

5 Sensory transduction: visual signals are processed at multiple levels Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 5

6 Membrane disks in the outer segments of rod cells contain rhodopsin, a lightsensitive protein Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 6

7 The light-triggered closing of Na + channels hyperpolarizes rod cells Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 7

8 Absorption of a photon triggers isomerization of retinal and activation of opsin Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 8

9 Cyclic GMP is a key transducing molecule in rod cells Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 9

10 Rod cells adapt to varying levels of ambient light Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 10

11 Color vision utilizes three opsin pigments Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 11

12 A thousand different G protein-coupled receptors detect odors Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 12

13 Arbeitsweise G-Protein-gekoppelter Rezeptoren Bild Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 13

14 Signalverstärkung in der Lichtinduzierten katalytischen Kaskade in Stäbchen Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 14

15 Neuronale Informationsverarbeitung Formales Neuron mit 2 Eingängen Rückwärtshemmung Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 15

16 Neuronale Informationsverarbeitung Rückwärtserregung Vorwärtshemmung Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 16

17 Struktur der Retina Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 17

18 Neuronale Verschaltung der Retina Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 18

19 Laterale Hemmung bewirkt Kontrastverschärfung Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 19

20 Laterale Hemmung bewirkt Kontrastverschärfung Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 20

21 Inhibition in Vorwärtsrichtung als Bewegungsrichtungs-Sensor Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 21

22 Impulses transmitted across chemical synapses can be amplified and computed Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 22

23 Single Neurons Are Complex Computation Devices The postsynaptic sum-potential (PSP) is a spatially weighted sum of sometimes many hundreds of synaptic excitations Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 23

24 PSP by Temporal Summation Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 24

25 The graded response of a neuron Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 25

26 Muscle Activation Involves 5 Different Sets of Ion Channels Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 26

27 Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 27

28 A serotonin receptor indirectly modulates K + channel function by activating adenylate cyclase Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 28

29 Signalling Events in Long Term Potentiation Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 29

30 Two types of glutamate-gated cation channels may function in a type of cellular memory Figure Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 30

31 Learning and memory Learning is the process by which animals modify their behavior as a result of experience or acquisition of information about the environment Memory is the process by which this information is stored and retrieved Long term memory involves the formation or elimination of certain synapses Short-term memory involves changes in the release and function of neurotransmitters at specific synapses Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 31

32 Classical Conditioning introduced by Pavlov From Molecules to networks J. Byrne 2004 Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 32

33 Hebb's principle (classical paper 1949) When an axon is near enough to excite a cell B and repeatedly or persistently takes part in firing it, some growth process or metabolic change will take place in one or both cells such that A s efficiency, as one of the cells firing B, is increased. The most obvious and I believe the most probable suggestion concerning the way in which one cell could become more capable of firing another is that synaptic knobs develop and increase the area of contact between the afferent axon and efferent soma. Hebb's principle and is often called `Hebbian learning'. Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 33

34 Study of the gill withdrawal reflex of Aplysia has provided insight into shortterm learning processes This simple behavior exhibits the most elementary forms of learning familiar in vertebrates: habituation, sensitization, and classical conditioning Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 34

35 Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 35

36 Facilitator neurons mediate sensitization of Aplysia withdrawal reflex Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 36

37 Synaptic changes that are driven by correlated activity of pre- and postsynaptic neurons. Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 37

38 Wenn dann ein Aktionspotential mit präynaptischer Facilitation zusammentrifft, wird die Adenylatcyclase aktiviert und die camp- Konzentration besonders hoch getrieben. Molekular findet in diesem Modell die Assoziation zweier Reize an der Adenylatcyclase statt. Nur wenn die Adenylatcyclase durch das G-Protein UND Ca2+/Calmodulin stimuliert wird, wird die camp- Konzentration eine kritische Höhe erreichen. Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 38

39 Coincidence detectors participate in classical conditioning and sensitization Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 39

40 Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 40

41 CREB links camp signals to transcription Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 41

42 Mustererkennung Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 42

43 Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 43

44 Rädler SS 08 Biophysik der Zelle 44

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