MUSTERLÖSUNG: Reflexe und Reaktionszeit

Transkript

1 MUSTERLÖSUNG: Reflexe und Reaktionszeit 1. Welche Auswirkungen hat das Jendrassik-Manöver auf den myotatischen Reflex? Das Jendrassik-Manöver soll durch Ablenkung zu einer stärkeren Reflexausprägung führen. In der Folge werden inhibitorische zerebrale Neurone auf das Refelxzentrum im Rückenmark unterdrückt. 2. Welche Aussagen können Sie angesichts der Ergebnisse des Jendrassik-Manövers über einfache Reflexe machen? Aus den Ergebnissen lässt sich schließen, dass es möglich ist einfache Reflexe zumindest teilweise bewusst zu kontrollieren. 3. Wie reagieren die Pupillen, wenn Licht auf sie gerichtet wird? Sie ziehen sich zusammen. 4. Wie reagiert die Pupille des anderen Auges? Sie zieht sich auch zusammen (gekreuzte Reflexbahn!) 5. Wie wirkt es sich auf den Pupillendurchmesser aus, wenn das Auge auf Nahsicht fokussiert wird? Der Pupillendurchmesser vergrößert sich kurzfirstig. Dann wird die Pupille ganz klein. 6. Welchen offensichtlichen biologischen Vorteil hat der Pupillenreflex? Schutzfunktion. 7. Ergibt sich aus Ihren Daten unter allen Bedingungen die selbe mittlere Reaktionszeit? Nein. 8. Unter welchen Bedingungen verlängert sich die Reaktionszeit und unter welchen verkürzt sie sich? Verlängerung: Ablenkung. Verkürzung: Vorwarnung, vorhersehbare Signale, auditive Signale 9. Beruhen die unterschiedlichen Reaktionszeiten bei auditiven und visuellen Signalen Ihrer Ansicht nach wirklich auf unterschiedlichen Verarbeitungszeiten im Gehirn? Es gibt einige Untersuchungen, die belegen, dass eine einfache Reaktionszeit für auditive Reize schneller ist, als für visuelle Reize. Der Grund hierfür ist die unterschiedliche Geschwindigkeit der sensorischen Verarbeitung. Beispiel

2 In der Praxis führt eine auditive Präsentation im Gegensatz zu einer visuellen öfter zu schnellem jedoch fehlerhafterem Verhalten. Flugzeugdesigner verwenden daher auditive Signale meistens nur für die kritischsten Alarmsignale, bei denen Antwortgeschwindigkeit lebenswichtig ist. Visuelle Displays werden für Informationen größerer Präzision verwendet, die meistens zu einer genaueren Leistung führen. 10. Könnten die unterschiedlichen Reaktionszeiten nicht auch auf der inhärenten Variabilität in der Versuchsmethode beruhen? Ja, siehe Artefakte in der Elektroenephalographie 1. Nennen Sie drei Artefaktquellen bei EEG Aufzeichnungen und sagen Sie, in welchen Wellenformen diese am häufigsten vorkommen. Bewegen, Sprechen und Augenbewegungen gehören zu den Artefaktquellen. Am häufigsten sind sie in den Betawellen. 2. Unter welchen Bedingungen haben Sie die Alphawellen deutlicher gesehen? Bei geschlossenen Augen. 3. Wofür sollen Alphawellen ein Indiz sein? Für Entspannung. 4. Welche Wirkung hatte Kopfrechnen auf die Alphawellen-Aktivität? Geringere Frequenz, höhere Amplitude. 5. Wie können Sie ihre Beobachtung begründen? Kopfrechnen führt dazu, dass man weniger entspannt ist, wodurch sich die Frequenz der Alphawellen verringert und sich die Amplitude wiederum erhöht. 6. Welche Wirkung hatten die verschiedenen Musikarten auf die Alphawellen Aktivität? Klassik leise: hohe Frequenz, geringe Amplitude Klassik laut: geringere Frequenz, höhere Amplitude Rock leise: geringe Frequenz, hohe Amplitude Rock laut: geringere Frequenz, höhere Amplitude 7. Wie können sie ihre Beobachtung begründen? Ruhige Musik führt zu Entspannung, während Rock dagegen weniger entspannend ist. Laute Musik ist ebenfalls nicht so entspannend wie leise Musik.

3 MUSTERLÖSUNG: Blutdruck 1) Was sind einige mögliche Fehlerquellen oder Variationen bei diesem Blutdruckmessverfahren? Breite der Manschette. Zu schmal- zu hohe Werte und umgekehrt Personen bedingte Fehler: Phänomen der auskultatorischen Lücke diastolischer Wert zu hoch ( dabei verschwinden die Geräusche in einem mittleren Druckbereich vorübergehend) Druckablassgeschwindigkeit zu hoch Weißkittelhypertonie, Person ist aufgeregt Werte werden verfälscht 2) Erläutern Sie die Ursache der Korotkoff-Töne, die Sie beim Nachlassen des Manschettendrucks erfasst haben Durch den Druck der Manschette wird die Arteria Brachialis (Armarterie) abgedrückt. Durch das darauf folgende Ablassen der Luft aus der Manschette wird die Kompression der allmählich reduziert. An einem bestimmten Druck beginnt das Blut wieder zu fließen, wobei zunächst ein turbulenter Blutstrom durch die teilweise abgedrückte Arterie entsteht. Er wird als dumpfes, klopfendes Korotkoff-Geräusch hörbar. Der Zeitpunkt des Geräuschbeginns entspricht dem maximalen arteriellen, d.h. dem systolischen Blutdruck. Irgendwann gibt es keine Kompression der Arterie mehr und das Blut fließt wieder laminar, somit nicht hörbar. 3) Stellen Sie einen Vergleich zwischen der Bestimmung des systolischen Drucks anhand von Auskultation und anhand von Pulsmessung für jeden einzelnen Probanden in Ihrer Gruppe auf. 4) Glauben Sie aufgrund Ihrer Ergebnisse, dass die Pulsmessung das Stethoskop bei der Bestimmung des diastolischen Drucks ersetzen kann? Nein, die Messung mit einem Stethoskop ist viel genauer. Die Abweichung beim Messen, bei indirekten Messungen von Hand (und Ohr) liegt deutlich über 5 mmhg 5) Erklären Sie die Druckunterschiede bei verschiedenen Armpositionen. Tipp: Der Druck in einer Flüssigkeitssäule ist von der Höhe abhängig. In einer Säule aus Blut entspricht ein Höhenunterschied von einem Meter einem Druckunterschied von 10,3 kpa oder 77 mmhg. Der hydrostatische Druck (p) errechnet sich aus der Erdbeschleunigung/dem Ortsfaktor g (g= 9,81m/s2) der Dichte der Flüssigkeit pfl (Einheit in kg/m3) und der Höhe der Flüssigkeitssäule h (Einheit in m) Es gilt: p= pfl x g x h Der hydrostatische Indifferenzpunkt liegt auf Höhe der Vorhöfe, je weiter entfernt die Messung davon stattfindet, desto verfälschter wird das Messergebnis.

4 6) Aufgrund der Druckvariation je nach Höhe wird in der klinischen Medizin der menschliche Blutdruck in der Regel mit Bezug zur Herzhöhe gemessen. Hat dies tatsächlich Auswirkungen auf den Druck, der am Oberarm gemessen wird? hydrostatischer Druck EEG und Herztöne 1) Was können Sie über die Amplitude der verschiedenen Wellen in unterschiedlichen Herzzyklen aussagen? Die P-Welle und der QRS-Komplex stellen die Depolarisation des Vorhofs bzw. des Ventrikelmuskels dar. T-Welle Repolarisation 2) Die P-Welle und der QRS-Komplex stellen die Depolarisation des Vorhofs bzw. des Ventrikelmuskels dar. Warum hat der QRS-Komplex die größte Amplitude? Zeigt die Erregungsausbreitung im Ventrikelmyokard des Herzens von seiner Basis zur Spitze bis hin ins Ventrikelseptum. 3) in den Schritten 7 und 8 wurde die Herzfrequenz anhand der R-Zacken-Intervalle berechnet. Gab es zwischen den Schlägen eine Variabilität? Würden Sie erwarten, dass die Intervalle zwischen den Schlägen gleich sind? Warum bzw. warum nicht? Ein Herzschlag wird beim gesunden Individuum durch einen Impuls des Sinusknotens als zentralem Taktgeber des autonomen Erregungssystems des Herzens ausgelöst. Dieses steht seinerseits unter dem Einfluss des übergeordneten vegetativen Nervensystems, wobei über den Sympathikus ein aktivierender Einfluss ausgeübt wird, der u. a. eine Erhöhung der Herzfrequenz zur Folge hat. Körperliche und psychische Belastungen gehen mit einer Steigerung der Aktivität des Sympathikus einher, parallel zu der vom Vagus regulierte Körperfunktionen wie etwa Verdauung reduziert werden. Äußere Einflüsse (Reize), psychische Vorgänge (Gedanken) oder mechanische Abläufe (Atmung) greifen dabei komplex ineinander, können sich dabei aber je nach eigenem Gewicht auch unterschiedlich auf den Herzschlag auswirken. 4) Der normale Ruheherzfrequenzbereich liegt bei 60 bis 90 bpm. Ein durchtrainierter Athlet kann eine Ruheherzfrequenz von 45 bis 60 bpm haben. Warum hat eine durchtrainierte Person eine niedrigere Herzfrequenz als jemand mit durchschnittlichem Fitness-Niveau? Größeres Schlagvolumen bei weniger Aufwand, geringer HF. EKG Variation 5) Sind die Amplituden und die Dauer der verschiedenen Wellen von Person zu Person ähnlich oder sehr unterschiedlich? Ähnliche aber abhängig von der HF 6) Welche Variationen im Hinblick auf die Herzfrequenz haben Sie zwischen den einzelnen Personen bemerkt? Unterschiedlich hoch

5 7) Erklären Sie, warum gleich nach dem QRS-Komplex die Ventrikelkontraktion (Systole) und der erste Herzton auftreten? 8) Erklären Sie, warum nach der T-Welle die Ventrikelerschlaffung (Diastole) und der zweite Herzton auftreten Das Schließen der Herzklappen ist für das typische, vom Herzen erzeugte Geräusch verantwortlich. Der leisere Herzton ist in der frühen Phase der Ventrikelkontraktion zu hören. Dieser wird durch das Schließen der Atrioventrikularklappen (Mitral- und Trikuspidalklappe) erzeugt. Diese Klappen verhindern den Blutrückfluss in die Vorhöfe. Während der Ventrikelentspannung sinkt der Blutdruck unter den arteriellen Druck, woraufhin sich die Semilunarklappen (Aorten- und Pulmonalklappe) schließen und damit den lauteren Herzton hervorrufen. Störungen dieser Herzklappenfunktionen erzeugen oft ein mit einem Stethoskop hörbares Geräusch.

6 LabTutor Lunge Atemfluss und -volumen 1. Kommentieren Sie die Unterschiede zwischen den Mess- und erwarteten Werten für VC, FRC und TLC in der obenstehenden Tabelle. Wodurch können solche Unterschiede ggf. entstehen? Messfehler Luft entweicht aus dem Schlauch Ungewohnt mit Mundstück zu atmen 2. Bei ruhiger Atmung werden die Muskeln vorwiegend beim Einatmen beansprucht. Das Ausatmen ist aufgrund der elastischen Eigenschaft der Lunge größtenteils ein passiver Vorgang. Können Sie diese Tatsache mit dem exspiratorischen und inspiratorischen Flussmuster in Zusammenhang bringen? Inspiratorisches Flussmuster eher schneller und steiler, exspiratorisches Flussmuster eher langsam abflachend (?!) 3. Erklären Sie, warum RV nicht durch gewöhnliche Spirometrie ermittelt werden kann? RV kann nicht willkürlich ausgeatmet werden, bleibt immer als Reserve in der Lunge 4. Kommentieren Sie die Unterschiede zwischen den Mess- und erwarteten Werten für FVC, FEV1 und das FEV1/FVC-Verhältnis in der obenstehenden Tabelle. Wodurch können solche Unterschiede ggf. entstehen? Messfehler wie z.b. unter Frage 1 aufgezählt Proband leidet unter einer Lungenkrankheit Erwarteter Wert unterscheidet keine Faktoren wie Geschlecht, Körpergröße, Trainiertheit (?!) 5. Beschreiben Sie mit eigenen Worten die physiologische Bedeutung des FEV1/FVC- Verhältnisses. Das FEV1/FVC-Verhältnis stellt die relative Einsekundenkapazität dar, also das maximal exspirierte Volumen innerhalb der ersten Sekunde und beträgt im Normalfall 75%. Liegt der Wert unter dieser Angabe ist dies ein Indikator für eine obstruktive Atemwegserkrankung, wie z.b. Asthma bronchiale oder COPD. 6. Waren die Ergebnisse für die forcierte Atmung in allen drei Versuchen konsistent? Falls nicht, warum nicht? (leider keine Daten vorhanden) 7. Welche Werte wurden angesichts Ihrer Daten durch die stimulierte Atemwegsobstruktion beeinflusst und warum? FVC, FEV1 und FEV1/FVC Atemwege sind verengt, es kann also weniger Luft in der gleichen Zeit ausgeatmet werden als bei gesunden Probanden

7 8. Erklären Sie mit eigenen Worten, welche physiologischen Ereignisse während des simulierten Asthmaanfalls auftraten. Hinweis: Denken Sie daran, wie Sie sich dabei gefühlt haben und welche Auswirkungen dies auf ihr allgemeines Wohlbefinden und Ihre Aktivitäten hatte. Der simulierte Asthmaanfall führte bei vielen Probanden zu einem gesteigerten Unwohlsein und zu einem schnelleren Puls Atmung 1. Beschreiben Sie die normalen Atmungsbewegungen. Geben Sie die Merkmale der Datenaufzeichnung an, wie z.b. die Atmungsrate und die relative Dauer der Inspiration (Einatmen) und der Exspiration (Ausatmen). (leider keine Daten vorhanden) Verhältnis Inspiration/Exspiration ca. 1/3. Die Exspiration dauert also etwa doppelt so lange, wie die Inspiration. 2. Erklären Sie mit eigenen Worten die Auswirkungen des Luftanhaltens auf das darauffolgende Atmungsmuster. (leider keine Daten vorhanden) Deutlich schnellere Atmung, um CO 2 ab zu atmen (?!) 3. Während welcher Phase der Atmung kann der Atem länger angehalten werden? Nach dem Einatmen 4. Besteht nach dem Luftanhalten ein Drang zum Einatmen oder Ausatmen? Ausatmen 5. Gab es Unterschiede bei der Erholung nach dem Luftanhalten in der exspiratorischen bzw. inspiratorischen Phase? (leider keine Daten vorhanden) 6. Definieren Sie mit eigenen Worten den Begriff Hyperventilation. Eine Hyperventilation ist eine deutlich beschleunigte und flache Atmung, bei welcher kaum frischer Sauerstoff in die Lunge transportiert wird und besonders CO 2 abgeatmet wird 7. Kann der Atem nach der Hyperventilation länger oder kürzer angehalten werden, verglichen mit dem Luftanhalten nach normaler Atmung? Der Atem kann nach einer Hyperventilation länger angehalten werden, da CO 2 abgeatmet und somit die Schwelle des Atemreizes verschoben wird und dieser erst deutlich später wieder einsetzt 8. Wann kann Hyperventilation einen entscheidenden Vorteil bieten? (z.b. bei athletischen Leistungen? Wenn ja, wie?) Zum Beispiel beim Tauchen Grund hierfür ist wie in Frage 7 schon aufgeführt, die Verschiebung der Atemreiz- Schwelle CAVE: Gefahr der spontanen Ohnmacht

8 Elektromyografie (EMG) 1. Im Gegensatz zu der diskreten Wellenform eines Elektrokardiogramms ist die Wellenform des Elektromyogramms unregelmäßig. Was ist Ihrer Meinung nach der Grund dafür? Im Gegensatz zum Herzen (Sinusknoten!) kann die Skelettmuskulatur willkürlich angesteuert werden. Dabei gibt es teils Tausende Aktionspotenziale, mit denen man die Muskelkraft feinabstimmen kann. Das EMG zeichnet diese APs auf. 2. Erklären Sie mit eigenen Worten, wie sich die EMG-Spur bei Belastung des Arms veränderte. Was geschieht angesichts der erfassten Daten mit den Muskeln, wenn sie belastet werden? Je höher die EMG-Spur, desto höher ist auch die generierte Muskelkraft 3. Definieren Sie mit eigenen Worten den Begriff Koaktivierung. Wie lässt sich dieses Phänomen Ihrer Ansicht nach erklären? Koaktivierung bedeutet, dass beim Anspannen des Agonisten auch Muskelfasern des Antagonisten aktiviert werden. Der physiologische Mechanismus ist noch nicht gänzlich untersucht. Allerdings scheint das Phänomen zur Stabilisierung einzelner Gelenke zu dienen. 4. Die Koaktivierung von Bauchmuskeln und Muskeln, die zur Stützung der Wirbelsäule dienen, ist erwiesenermaßen unerlässlich für die aufrechte Haltung des Menschen. Ist Ihren Daten zufolge die Koaktivierung des Trizeps für die ordnungsgemäße Funktion des Bizeps nötig und umgekehrt Die Koaktivierung des Trizeps dient zur Gelenkstabilisation des Ellenbogengelenks. 5. Listen Sie die physiologischen Ereignisse auf, die zwischen dem Reiz und dem Beginn der aufgezeichneten Reaktion auftreten (d. h. während der Latenzperiode). - Reizweiterleitung durch das Axon - Das AP erreicht das Motoaxon - An der Motorischen Endplatte Signalübertragung - Elektromechanische Kopplung - Kontraktion 6. Welches der an der Latenzperiode beteiligten Ereignisse (die Sie in oben stehender Frage 1 aufgelistet haben) hängt von der Position der Reizelektrode ab?

9 Die Latenzperiode hängt davon ab, an welcher Nervenfaser man die Reizelektrode positioniert. Deshalb ist der erste Punkt, das Axon (bzw. Nervenfaser), die gesuchte Antwort. 7. Wie lange braucht ein Nervenimpuls Ihren Ergebnissen und der berechneten Nervenleitgeschwindigkeit zufolge, um vom Rückenmark zum großen Zeh zu gelangen? Nehmen Sie an, dass die zurückgelegte Strecke einen Meter beträgt. Wir nehmen an, dass die Nervenleitgeschwindigkeit unserer Nervenfaser 50ms beträgt. Der Nervenimpuls muss eine Distanz von etwa 0,5m überwinden. Hierbei würde es demnach eine Latenzzeit von 10ms geben. 8. Gab es unter den Mitgliedern Ihrer Gruppe Abweichungen bei der Nervenleitgeschwindigkeit? Nennen Sie einige Erklärungen dafür. Es gibt bekanntlich verschiedene Nervenfasern, welche teil unterschiedlich schnell Impulse weiterleiten können. Bei den Mitgliedern wurden möglicherweise verschiedene Fasern stimuliert. Muskel War bei einem Reiz von 0 ma eine messbare Zuckung festzustellen? Was sagt dies über die Anzahl der Muskelfasern aus, die bei diesem Reizstrom kontrahieren? Keine Faser wurde adäquat gereizt, das Schwellenpotenzial wurde nicht überwunden. Antwort Welche Stromstärke war mindestens erforderlich, um eine Kontraktion zu erzeugen (Schwellenstrom)? Wie groß musste Ihrer Ansicht nach der Anteil der kontrahierenden Fasern im Muskel sein, um diese kleine Reaktion hervorzurufen? Das kommt auf den Probanden an, eine Reaktion ist allerdings bei 4-8 ma zu erwarten. Hierbei wird bereits ein beträchtlicher Teil der Muskelfasern aktiviert, welcher um die 60% liegt. Antwort Welche Stromstärke war mindestens erforderlich, um die maximale (größte) Kontraktion zu erzeugen? Wie groß muss Ihrer Ansicht nach der Anteil der kontrahierenden Fasern im Muskel gewesen sein, um diese maximale Reaktion hervorzurufen? Das kommt wieder auf den Probanden an. Wenn die maximale Kontraktion erreicht wurde, spricht das dafür, dass alle Fasern kontrahierten. Antwort

10 Wie wirkte sich Ihren Schlüssen zufolge die Steigerung der Stromstärke vom Schwellenwert bis zu dem Wert, der eine maximale Kontraktion erzeugt, auf die Anzahl der Fasern aus? Der Kurvenverlauf kann als sigmoid bezeichnet werden. Bereits wenige ma mehr nach der ersten Kontraktion führen dazu, dass die Kraftkurve exponentiell wächst. Irgendwann flacht die Steigung der Kurve jedoch wieder ab, wenn sie sich an die maximale Reaktion annähert. Warum hängt die Zuckungskraft von der Stärke des Reizes ab? Das Reizintervall hat entscheidende Auswirkungen auf die Kontraktionskraft des Muskels. Erklären Sie mit eigenen Worten, was geschah, wenn der Muskel mehrmals schnell hintereinander gereizt wurde. Welche Zeit war mindestens erforderlich, bis sich die Muskelzuckungen des Probanden zu einer Einzelzuckung addierten (Summation)? Je höher der Reiz ist, desto höher ist auch die Reizantwort, also die Kontraktion. Wenn ein Muskel mehrmals schnell hintereinander gereizt wird, werden die Einzelzuckungen aufsummiert, wodurch die Kontraktion stärker wird. Irgendwann verschmelzen die Zuckungen zu einer einzelnen. Das geschieht bei etwa ms. Bei den Einzelzuckungen werden jeweils unterschiedliche Muskelfasern aktiviert, bei der Summation kontrahieren dann diese unterschiedlichen Muskelfasern zeitlich gleich, wodurch letztlich eine größere Kraft generiert wird Antwort Wenn Sie die Reizfrequenz erhöhen, lässt sich eine dauerhafte Kontraktion der Muskelfasern beobachten (Tetanus). Chemische Stoffe können die motorischen Neuronen stören und dadurch Tetanus verursachen. Zu diesen Stoffen gehört ein Toxin, das vom Bodenbakterium Clostridium tetani erzeugt wird. Eines der Symptome dieser Stoffe ist die so genannte spasmische Lähmung. Erklären Sie mit eigenen Worten, warum diese Stoffe für Sie und Ihre Muskeln schlecht sind. Das Bakterium sondert Toxine ab, die über den Blutweg oder periphere Nervenbahnen in das Gehirn gelangen. Dort hemmt es im Vorderhirn muskelrelaxierende Synapsen, was Lähmungen und Muskelkrämpfe verursacht. Das Bakterium verhindert so an den motorischen Neuronen, dass ein Signal für die Beendigung der Kontraktion ausgesendet wird.