KURS 3: NEUROBIOLOGIE

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Maximilian Zimmermann
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1 Inhalt 1 KURS 3: NEUROBIOLOGIE Allgemeines - eine kleine Zusammenfassung der Neurobiologie Das Gehirn Der Cortex Das Kleinhirn Neurogenese - Der Hippocampus Neurodegenera@on - Morbus Alzheimer Berit Jungnickel und Angelika Schmidt

2 Allgemeines 2 Nervenzellen und ihre Funk3on Ak3onspoten3al Dendriten Soma mit Nukleus Axon Variable Länge Axonhügel spannungsgesteuerte Na + - und K + - Kanäle Ini@a@on von Ak@onspoten@alen Neurone (= Nervenzellen) bestehen aus Zellkörper (Soma), einem Axon und vielen Dendriten. Dendriten bringen Informa@on in die Zelle, die sie von Synapsen anderer Zellen empfangen. Das Neuron integriert diese Informa@onen / Signale und generiert ggf. ein Ak3onspoten3al. Das Axon leitet dieses Ak@onspoten@al, d.h. die Informa@on, weiter an andere Zellen.

3 Allgemeines 3 Nervenzellen und Gliazellen Dendriten Soma mit Nukleus Axon Myelin (z.b. Schwann- Zelle) Ranvier- Ring Saltatorische Erregungsleitung Variable Länge Axonhügel Querschni[ einer Schwann- Zelle Myelin- schneide Axon der Nervenzelle Myelinscheiden werden von Oligodendrozyten (im ZNS) bzw. Schwann- Zellen (im PNS) gebildet. Durch die elektrische Isola@on springt die Erregung zum nächsten Ranvier- Schnürring. Die elektrischen Signale können sich schneller entlang des Axons ausbreiten.

Allgemeines 4 Nervenzellen und Gliazellen Synapse Dendriten Soma

Kontakte zu anderen Neuronen oder zu Muskelzellen.

Signal) in den synap@schen Spalt und bewirkt über

4 Allgemeines 4 Nervenzellen und Gliazellen Synapse Dendriten Soma mit Nukleus Axon Variable Länge Axonhügel Synapsen bilden die Kontakte zu anderen Neuronen oder zu Muskelzellen. Die präsynap@sche Zelle sezerniert NeurotransmiFer (chemisches Signal) in den synap@schen Spalt und bewirkt über transmi[ergesteuerte Ionenkanäle an der post- synap@scher Zelle ein synap3sches Poten3al (elektrisches Signal).

Allgemeines 5 Nervenzellen - funk3onelle Einteilung Funk3onell werden Neurone nach ihrer Aufgabe klassifiziert: Sensorische Neuronen nehmen Sinnesinforma@onen auf z.b. Licht, Geruch, Schmerz etc.

5 Allgemeines 5 Nervenzellen - funk3onelle Einteilung Funk3onell werden Neurone nach ihrer Aufgabe klassifiziert: Sensorische Neuronen nehmen Sinnesinforma@onen auf z.b. Licht, Geruch, Schmerz etc. Führt sie ins Rückenmark / Gehirn Motorische Neuronen senden Signale an ausführende Muskelzellen Vom Rückenmark ausgehend Interneuronen regulieren, modulieren, synchronisieren die Informa@onen anderer Neurone im Rückenmark / Gehirn

6 Allgemeines 6 Nervenzellen - morphologische Einteilung Morphologisch werden Neurone nach ihrer Polarität klassifiziert: Unipolar - nur ein Ausläufer = Axon (Sinneszellen der Netzhaut) Bipolar - Ausläufer nach 2 Seiten, Dendrit und Axon (viele weitere Sinneszellen) Pseudounipolar - ein sich in Dendrit und Axon teilender Ausläufer (Neurone der Spinalganglien) Mul3polar - ein Axon, viele Dendriten (häufigster Zelltyp, z.b. motorische Nervenzellen)

7 Das Gehirn 8 A) Das Gehirn (lat. Cerebrum) SchniFebenen: Sagittalebene: Transversalebene: Frontalebene:

8 Das Gehirn 9 Mouse Brain Atlas SchniF anfer3gen, SchniFebene festlegen sequen3elle SchniFe: weitere Funk3onen: Daten zur embryonalen Gehirnentwicklung, 3D- Anima@on von Gehirn- strukturen, Genexpressions- karten

Der Cortex 10 B) Die Großhirnrinde (lat.

9 Der Cortex 10 B) Die Großhirnrinde (lat. Cortex) Morphologische Einteilung in 5 Lappen Funk3onelle Einteilung (nach Brodman) Die 4 Lappen an der Gehirnoberfläche werden getrennt durch Spalten (Fissuren). Insellappen liegt seitlich unterhalb Frontal-, Parietal- und Temporallappen Cortex von Kleinnagern: Ohne Lappung, aber ähnliche Einteilung

10 Der Cortex Schichtung und Verschaltung 11

11 Der Cortex 12 Mikroskopie I stratum moleculare - II stratum granulosum externum- III stratum pyramidale externum- IV stratum granulosum internum- V stratum pyramidale internum- VI stratum mul5forme-

12 Der Cortex 12 Mikroskopie keine eingerandeten Bereiche selber suchen! Unterschiedliche Größen, Dichte (nicht Fortsätze) darstellen

Auch die Planung unbewusster Bewegungen und

13 Das Kleinhirn 13 C) Das Kleinhirn (lat. Cerebellum) Funk3on: Aufgaben des Cerebellums ist die Koordina3on und Fein- abs3mmung der Motorik. Auch die Planung unbewusster Bewegungen und das Erlernen Bewegungsabläufe wird im Kleinhirn gesteuert.

14 Das Kleinhirn 14 Mikroskopie

15 Das Kleinhirn 14 Mikroskopie Zellen im Verband + Fortsätze zuordnen

Neurogenese 15 D) Der Hippocampus Hippocampus- Forma3on: Gyrus dentatus (DG) Cornu ammonis (CA) Funk3on: Überführung von Gedächtnisinhalten in den Langzeitspeicher!

16 Neurogenese 15 D) Der Hippocampus Hippocampus- Forma3on: Gyrus dentatus (DG) Cornu ammonis (CA) Funk3on: Überführung von Gedächtnisinhalten in den Langzeitspeicher! aus verschiedenen sensorischen Systemen werden verarbeitet und in den Cortex überführt Verschaltung: Die Afferenzen kommen vom entorhinalen Cortex. Die laufen über den DG und die verschiedenen CA- Regionen bis zum Subiculum. Von dort führen Efferenzen zum Cortex.

17 Neurogenese 16 Adulte Neurogenese Defini3on: Bildung von reifen Neuronen aus Stamm- oder Vorläuferzellen im ausgewachsenen (lat. adult) Alter Lokalisa3on: Adulte neuronale Stammzellen kommen nur in wenigen Regionen im adulten Gehirn vor, eine davon ist die Subgranulären Zone (SGZ) im Gyrus dentatus (DG) des Hippocampus Neuronale Stammzellen: Diese Zellen besitzen eine große Selbst- erneuerungskapazität und können durch Signalen über mehrere Stufen (sog. Vorläuferzellen) zu Neuronen, Astrozyten und Oligodendrozyten heranreifen.

18 Neurogenese 17 Mikroskopie GD suchen, dunkelbraune Zellen in beiden Hemisphären zählen, alle SchniFe (zentral)

Neurodegenera3on 18 E) Neurodegenera3ve Erkrankungen Defini3on: Prozess fortschreitenden Verlustes der Struktur und Funk@on von Nervenzellen.

19 Neurodegenera3on 18 E) Neurodegenera3ve Erkrankungen Defini3on: Prozess fortschreitenden Verlustes der Struktur und von Nervenzellen. Morbus Alzheimer ist die häufigste Demenzerkrankung und zählt zu den primären Demenzen, d.h. sie ist auf degenera3ve Veränderungen im Gehirn zurückzuführen

Neurone Störung des intra- zellulären Ionenmilieu Veränderte

20 Neurodegenera3on 21 Ursachen für Morbus Alzheimer Aβ- Aggrega3on Bildung von Plaques Schädigung der umliegenden Neurone Störung des intra- zellulären Ionenmilieu Veränderte Kinase- / Phosphatase- Ak@vität Bildung von Neurofibrillen (Tangles)

21 21 Neurodegenera3on Mikroskopie Gehirn von Normalmaus und Alzheimer Modellmaus anschauen, Plaque Frage! Aβ- Aggrega3on Bildung von Plaques Schädigung der umliegenden Neurone Störung des intra- zellulären Ionenmilieus Veränderte Kinase- / Phosphatase- Ak@vität Bildung von Neuroﬁbrillen (Tangles)

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