Nervensysteme und neuronale Koordination
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- Irma Fleischer
- vor 7 Jahren
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1 Nervensysteme und neuronale Koordination Sensorischer Input Sensorische Filterung Funktionelle Hauptteile des Zentralnervensystems Sensorische Zentren Neuronale Verschaltung Genetische Information Erfahrung Assoziative Schaltkreise Mustergeneratoren Motorischer Output Motorische Zentren Eckert 1
2 Die Wahrnehmung ist ein schöpferischer Prozess Spektrum Neurowissenschaften Spektrum Neurowissenschaften 2
3 Identifizierte Neurone Heuschrecke Säugetier Synaptische Übertragung Elektrische Synapsen Chemische Synapsen 3
4 Sehr schnelle, unverzerrte Übertragung von Aktionspotentialen Selten zwischen Neuronen des erwachsenen ZNS von Wirbeltieren. Häufig zwischen Gliazellen (Kommunikationskontakt) Bear Campbell 4
5 Schritte der synaptischen Übertragung Ca++ 1. Aktionspotential depolarisiert die präsynaptische Membran Ca++ Einstrom über spannungsabhängige Ca-kanäle Campbell Synapt. Vesikel mit Neurotransmitter Synapt. Spalt 2. Vesikelfusion mit präsynapt. Membran 3. Neurotransmitterfreisetzungmitter bindet 4. Neurotrans- Diffusion über an Rezeptor synapt. Spalt Präsynapt. Membran Subsynapt. Membran Rezeptormolekül mit Ionenkanal Campbell 5
6 5. Öffnung des Ionenkanals. Ioneneinstrom Campbell Ionenkanal 5. Öffnung des Ionenkanals. Ioneneinstrom Neurotransmitter Rezeptor Ionen Ionenkanal Neurotransmitter Rezeptor Ionen 6. Spaltung des Neurotransmitters. Schließung des Ionenkanals Campbell 6
7 Neurotransmitterrezeptoren 1. Ionotrope Rezeptoren LIGANDENGESTEUERTE Ionenkanäle Beispiel: nikotinischer Acetylcholinrezeptor ((2. Metabotrope Rezeptoren Rezeptorprotein aktiviert Enzymkaskade; Bildung second messenger ; Steuerung Ionenkanal)) Tierphysiologie Ionotrope Neurotransmitterrezeptoren Lodish 7
8 Zitterrochen (Torpedo) - Modelltier für synaptische Übertragung Gzimek; Starck Elektrische Organe (modifizierte Muskelplatten) Verstärkungsfunktion der Kaskade 8
9 Exzitatorische (erregende) Synapsen Exzitatorische Neurotransmitter Glutamat Acetylcholin Öffnung von Na+ Kanälen Membran- Potential (mv) -70 Graduierte Depolarisation der subsynaptischen Membran = Erregendes postsynaptisches Potential (EPSP) Zeit (ms) Bear Inhibitorische (hemmende) Synapsen Inhibitorische Neurotransmitter z.b. Gamma-aminobuttersäure (GABA) Glyzin Öffnen Chloridkanäle Membran- Potential (mv) -70 graduierte Hyperpolarisation inhibitorisches postsynaptisches Potential (IPSP) Zeit (ms) Bear 9
10 Einzelereigniss Räumliche Summation Synaptische Integration Zeitliche Summation Bear Lage von Synapsen Axodendritisch 2. Axosomatisch 3. axoaxonisch Dorrit Immunzytochemie Lodish 10
11 Ultrastruktur von Synapsen Raster-EM Transmissions EM Lodish; Dorrit Kandel 11
12 Einfache neuronale Schaltkreise Hypothetischer Ausgangszustand Rezeptorneuron Einfache neuronale Schaltkreise Effektorzelle Monosynaptischer Reflexbogen Polysynaptischer Reflexbogen Rezeptorneuron Interneuron Sensorisches Neuron Motoneuron Effektorzelle Effektorzelle Rezeptorneuron Moto- Neuron Eckert 12
13 Divergenz Konvergenz Feedback Spektrum Neurowiss Positives feedback (direkt exzitatorisch) 2. Negatives Feedback (inhibitorisches Interneuron) Verschiedene Typen von Nervensystemen 13
14 Diffuses Nervensystem Zentralisierte Nervensysteme Gehirn Gehirn Gehirn + Markstränge Strickleiternervensystem Zentralnervensystem Süßwasserpolyp Ganglien Kommissuren Rückenmark Konnektive Remane/Storch/Welsch Plattwurm Ringelwurm Wirbeltier Zentralnervensystem der Wirbeltiere Rückenmark 14
15 Campbell Graue Substanz (Neurone) Weiße Substanz (Axone) Querschnitt Rückenmark Hinterhorn (sensorisch) Vorderhorn (motorisch) Ross 15
16 Motoneurone im Vorderhorn des RM Soma + Dendriten Graue Substanz Weiße Substanz Pia mater Axon Muskel Ross Polysynaptischer Reflexbogen Spinalganglienzelle (sensorische Afferenz) verschaltet mit Interneuron 2. Interneuron verschaltet mit Motoneuron 3. Axon des Motoneurons (motorische Efferenz) verschaltet mit Effektor 3. Eckert 16
17 Sensorisch Markierung der Sensorischen Eingänge und der motorischen Ausgänge des RM Spektrum Neurowissenschaft Motorisch Verschaltung Rückenmark/Gehirn Aufsteigende Axone von sensorischen Neuronen des RM (Tast-, Temperatur-, Schmerzsinn) Absteigende Axone von motorischen Zentren des Gehirns Ross (Ansteuerung der Motoneurone des RM) 17
18 Zentralnervensystem der Wirbeltiere Gehirn Das älteste geschriebene Wort für Gehirn (Edwin smith surgical papyrus 17.Jahrhundert vor Christus) Campbell 18
19 Zwischenhirn Endhirn Diencephalon Telencephalon Hinterhirn Metencephalon Mesencephalon Nachhirn Myelencephalon Vorderhirn Mittelhirn Rautenhirn Prosencephalon Mesen- Rhombencephalon cephalon Campbell Endhirn Telencephalon Zwischenhirn Diencephalon Mesencephalon Hinterhirn Metencephalon Nachhirn Myelencephalon Vorderhirn Mittelhirn Rautenhirn Prosencephalon Mesen- Rhombencephalon cephalon Campbell 19
20 Tel Pro Mes Rhomb Di Met Myel Dorsalansicht Embryo Bear Starck 20
21 Rückenmark: - Reflexbögen für Bewegungsapparat - Verschaltung somatosensorischer Information nach zentral Medulla oblongata -Reflexzentren für vegetative Funktionen (Schlaf-Wach Zustand; Atmung; Kreislauf); - Ursprung von Gehirnnerven, z.b.: Nervus vagus Geschmacksnerven Gleichgewichts- und Hörnerv Campbell; Wehner, Gehring Cerebellum (Kleinhirn) Koordination von Haltung und Bewegung Erhält Informationen 1. Aus allen Sinnesorganen, insbes. Auge, Gleichgewichtsorgan, Muskel- und Sehnenspindeln (i.e. über aktuelle Körperstellung im Raum) 2. Aus der Großhirnrinde (i.e. über geplante Bewegung) Tätigkeit des Kleinhirns ist unbewußt Campbell; Wehner, Gehring 21
22 Mittelhirn Tectum (Mittelhirndach) Tegmentum (Mittelhirnboden) Niedere Wirbeltiere: Tectum und Tegmentum Wichtigste Auswertstation der Somatosensorik; Lichtsinn; Gehör. Umschaltung zu Motorik Säugetiere: Tegmentum und Vierhügelplatte. Colliculus superior (= Tectum) und Colliculus inferior (Hörzentrum) Campbell; Wehner, Gehring Zwischenhirn (Diencephalon) Thalamus Hypothalamus Thalamus: Bei Säugetieren wichtigste Schalt- Station zwischen Sinnesorganen (außer Geruch) und Großhirn Hypothalamus: Steuerzentrum vegetativer Funktionen Homöostase; Freß-; Abwehr- und Sexualverhalten. Anhangsdrüsen: Epiphyse Hypophyse Campbell; Wehner, Gehring 22
23 Cerebrum (Großhirn) Fische: hauptsächlich Riechzentrum Höhere Wirbeltiere: übergeordnetes Integrationszentrum sensorischer und motorischer Funktionen; Bewußtsein Paarige Hemisphären: Basalkerne: motorische Funktionen Rinde (Pallium): sensorische und Motorische Felder Campbell; Wehner, Gehring Anpassung an unterschiedliche Sinneswelten 23
24 Absolute und Relative Hirngrößen bei Säugetieren Bear Spezifität von Sinnesbahnen Sehrinde Riechrinde Somatosensorik Großhirn Hörrinde Körper Somatosensorik Nase Auge Thalamus Mittelhirn Medulla oblongata Ohr Rückenmark 24
25 Bear Bear 25
26 PET-Scans des menschlichen Gehirns Spektrum Neurowissenschaften Somatosensorische und motorische Homunculi Somatosensorischer Cortex motorischer Cortex Thalamus Medulla oblongata Rückenmark Rückenmark Sinneszellen (Haut:Tast, Thermo, Schmerz; Muskel-, Sehnenspindeln) quergestreifte Muskulatur 26
27 27
Exzitatorische (erregende) Synapsen
Exzitatorische (erregende) Synapsen Exzitatorische Neurotransmitter z.b. Glutamat Öffnung von Na+/K+ Kanälen Membran- Potential (mv) -70 Graduierte Depolarisation der subsynaptischen Membran = Erregendes
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