Verschiedene Nervensysteme 2 Nervensysteme der Wirbeltiere 3 Die Sinne des Menschen 3. Bau eines Nervensystems 4 Gliazellen 4

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1 Biologie SALI Library NERVENSYSTEME Verschiedene Nervensysteme 2 Nervensysteme der Wirbeltiere 3 Die Sinne des Menschen 3 ZELLEN DES NERVENSYSTEMS Bau eines Nervensystems 4 Gliazellen 4 ERREGUNGSLEITUNG Kontinuerliche und saltatorische Erregungsleitung 5 Synapse 6 Verrechnung des Aktionspotenzials 7 Neurotransmitter 8 Nervengifte 8 RÜCKENMARK Das Rückenmark 9 Eigen- und Fremdreflexe 9 VEGETATIVES NERVENSYSTEM Sympathicus und Parasympathicus 10 Unterschiede im Bau 10 Stefan Wittwer Dieses Dokument ist Teil der saliorel Library. saliorel.com/files

2 Nervensysteme Verschiedene Nervensysteme Tendenzen der Nervensystem von einfachen Mehrzellern zu Säugetieren Erregungsleitung geht rascher Komplexer und organisierter Verarbeitung erfolgt zunehmend zentralisiert (Gehirn) Radiärsymmetrisches Nervennetz Diffuses Nervennetz (Nesseltiere; Hydra) Nervenzellen gleichmässig im Körper verteilt (langsam) Komplexes Nervennetz (Stachelhäuter; Seestern) Zentraler Nervenring und radiäre Nervenstränge Zentralnervensystem Einfachstes ZNS Plattwürmer (Planarie) Konzentration der Nervenzellen zur Mitte und zur Frontseite (zweiseitig symmetrisch) Kleines Gehirn Mehrere längs liegende Nervenstränge Einfaches ZNS Ringelwürmer (Blutegel) Deutliches Gehirn Zwei verschmolzene Nervenstränge mit Ganglien Nervenpaare von jedem Ganglion weg Klares ZNS Gliederfüssler (Insekten, Spinnen, etc.; Ameise) Erhöhte Zentralisation Grosse, komplex organisierte Hirnregion Nervenstrang mit segmentalen Ganglien Ausgeprägte Nervennetze in Extremitäten Grosses, komplexes ZNS Wirbeltiere (Mensch) Grosses Gehirn und Rückenmark Starke Tendenz zur Gehirnbildung am Höhepunkt 2 von 10

3 Nervensystem der Wirbeltiere Unterteilungen in Zentralnervensystem (Gehirn und Rückenmark) Periphere Nervensystem Sensorik (Wahrnehmung) Motorik (Ausführung) Hauptorte der Reizwahrnehmung Sensorische Einheit Haupt-Erfolgsorgane Motorische Einheit Somatosensorisch Aussenwelt Somatisches NS Skelettmuskeln Haut Autonomes NS Innere Organe, Skelettmuskeln Drüsen Netzhaut Innenohr Viscerosensorisch Innenwelt Innere Organe Blutgefässe Riechschleimhaut Geschmacksknospen 5 Klassische Sinne Sinn Ort Wahrnehmung Rezeptor Sehsinn Auge Photonen, Lichtwellen Photorezeptor Gehörsinn Ohr Schallwellen Mechanorezeptor Tastsinn Haut Druck Mechanorezeptor Geruchssinn Nase Moleküle (gasförmig) Chemorezeptoren Geschmackssinn Zunge Moleküle (gelöst) Chemorezeptore Weitere Sinne Gleichgewichtssinn "Vestibulärer Sinn" Ohr Bewegung / Gravitationskraft Mechanorezeptor Sinnesgruppen Gruppe Ort Wahrnehmung Rezeptor 5 Klassische Sinne Peripherie Aussenwelt Exterozeptoren Weitere Sinne Stellung und Propriozeptoren Bewegung des Körpers Status und Milieu der Innere Druck, Interozeptoren inneren Organe Organe Stoffbilanz 3 von 10

4 Nervensysteme Bau eines Nervensystems Nerv Viele parallel verlaufende Nervenfasern Nervenfasern Axon mit Myelinscheide Neuron Nervenzelle mit Zellkörper (mit Zellkern), Dendriten und Axon Myelinscheide Lipidschicht, die Axone umgibt, um durch tieferen Leitwert die Erregungsleitung zu verschnellern; wird von Gliazellen gebildet Vorgeschaltetete Zellen eines Neurons Nachgeschaltete Zellen eines Neurons Neuronen Neuronen, Drüse, Muskel 4 von 10

5 Zellen des Nervensystems Gliazellen Schwann'sche Zellen Umwickeln Axone der peripheren Nervenzellen Isolieren Axone (Schnelle Erregungsleitung) Oligodendrocyten Umwickeln Axone der Nervenzellen des ZNS Isolieren Axone (Schnelle Erregungsleitung) Astrocyten Zwischen Blutgefässen und Axonen Aufrechterhaltung eines geeigneten Milieus Versorgen Nervenzellen mit Nährstoffen Halten Schadstoffe vom Hirn fern > Blut-Hirnschranke Mikrogliazellen Äusseres Milieu Gesundheitspolizei" Beseitigung von Zelltrümmern Mechanische Unterstützung Sicherstellung, dass während Entwicklung die richtigen Kontakte geknüpft werden Kontinuerliche und saltatorische Erregungsleitung Weiterleitung der Information in Nervenzellen Die Weiterleitung der Information in Neuronen erfolgt durch eine Ladungsumkehr durch Ionenströme entlang der Erregungsleitung. Ruhezustand Im Ruhezustand herrscht ein Überschuss an Anionen (-). Negative Spannung zwischen Innen und Aussen Anionen-Überschuss durch Gleichgewicht von: K+ werden vom negativen Zellinnern angezogen (viele Proteine [-]) Je mehr K+ im Innern, desto mehr spicken nach draussen 5 von 10

6 Erregungsleitung Erregung Wenn eine Nervenzelle erregt wird, entsteht eine Ladungsumkehr. Spannungsabhängige Na+ Kanäle an der Membran öffnen sich und Ionenströmchen entstehen. Dies führt zu einer weiteren Spannungsänderungen am nächstgelegenen Kanal, welcher sich dann ebenfalls öffnet und eine Ladungsumkehr verursacht. So läuft die Ladungsumkehr entlang der Erregungsleitung. Eine energieabhängige Ionenpumpe befördert die Na+ und K+ Ionen danach wieder nach draussen / bzw. drinnen. (trägt zur [Wieder-]Erhaltung des Ruhezustands bei) Wieso die Erregung nicht wieder rückwärts geleitet wird Die spannungsabhängigen Ionenkanäle sind refraktär, bleiben also nach Veränderung kurzweilig geschlossen, bis sie wieder durch Spannung geöffnet werden können. Saltatorische Erregungsleitung Eine saltatorische Erregungsleitung ist im Vergleich zu einer kontinuierlichen viel schneller. Die Ladungsänderung springt von Schnürring zu Schnürring, wo sich die spannungsabhängigen Kanäle befinden. Dicht isoliert von Gliazellen Bei Nervenzellen mit Myelinscheide (Schwann'sche Zelle / Oligodendrocyten) 6 von 10

7 Zellen des Nervensystems Synapse Erregungsleitung vom Neuron zu Neuron, Muskel- oder Drüsenzelle Das Aktionspotenzial (die Spannungsänderung), welche durch das Axon nun am Endknöpfchen angelangt, wird am synaptischen Spalt an die nächste Zelle weitergegeben. 1. Das Aktionspotenzial erreicht das Endknöpfchen. 2. Spannungsgesteuerte Ca2+ Kanäle öffnen sich. 3. Die Calcium-Ionen regen die Vesikel mit dem Neurotransmitter (Acetylcholin) an, mit der Membran zu verschmelzen. 4. Acetylcholin kommt in den synaptischen Spalt und aktivieren Rezeptorkanäle an der postsynaptischen Membran, sodass Na+ in die nächste Zelle einströmt (depolarisiert). 5. Ein Enzym spaltet Acetylcholin wieder in Cholin und Acetyl-CoA, sodass die Rezeptorkanäle wieder schliessen. 6. Das Cholin wird wieder im Endknöpfchen aufgenommen und reagiert mit Acetyl- CoA 7. Das neue Acetylcholin gelangt in die Vesikel Erregende und hemmende Synapsen und deren Verrechnung zum postsynaptischen Potenzial Erregende Synapsen Aktionspotenzial wird weitergegeben/neu ausgelöst, wenn an einer Synapse Transmitter abgegeben werden. Hemmende Synpasen Wenn die hemmenden Synapsen aktiv sind, wird die Postsynapse noch stärker polarisiert, damit es mehr benötigt, um sie zu depolarisieren. > Öffnen Chlorid und Kalium-Kanäle Erst wenn viele erregende Synapsen in kurzer Zeit aktiv werden, wird ein neues Aktionspotenzial ausgelöst. Die Verrechnung erfolgt beim Axonhügel. 7 von 10

8 Zellen des Nervensystems Neurotransmitter Unterschied zwischen Synapsen mit Acetylcholin und anderen Synapsen (z.b. Serotonin) Acetylcholin wird durch ein Enzym in Acetyl-CoA und Cholin gespalten nur Cholin wird wieder aufgenommen Serotonin wird wieder aufgenommen Synapsengifte Agonisten Dauererregung Nicotin Zigaretten Setzt sich an Acetylcholin-Rezeptoren an. Kanäle bleiben dauergeöffnet Adrenalinausschüttung Ausschüttung von Serotonin und Endorphine (Belohnungssystem) Sarin Chemische Waffe; anorganisch Blockiert Enzym, welches Neurotransmitter spaltet Dauerhafte Erregung der Postsynapsen Lähmung von Atem- und Herzmuskulatur Antagonisten Blockierung der Erregung Curare In Lebewesen als Gifte (Pilze, ) Setzt sich an Acetylcholin- Rezeptoren an, ohne sie zu öffnen. Kanäle werden nie geöffnet Muskellähmung Atemstillstand Botulinumtoxin Bakterien, schlecht konservierte Lebensmittel, Botox Verhindert Verschmelzung der Versikel mit der Membran. Lähmungen bzw. " Verkrampfung 8 von 10

9 Rückenmark und Reflexe Rückenmark und Reflexe Das Rückenmark liegt geschützt in der Wirbelsäule. Bei jedem Wirbelpaar treten Spinalnerven auf beiden Seiten aus. Weisse Substanz: Axone und Myelinscheiden Graue Substanz (Schmetterling): Zellkörpern Der schmalere, hintere "Schmetterlingsflügel" ist das Hinterhorn, der dickere das Vorderhorn. Reflexe Bereits im Rückenmark findet eine erste Verarbeitung von Nervenimpulsen statt. Die Signale werden auch mit Neuronen verschaltet, die zum Hirn führen. Reflexe laufen schnell und autonom ab und dienen als Schutzfunktion und resultieren aus den ersten Verarbeitungen im Rückenmark. Eigenreflex Beim Eigenreflex wird der Reflex am selben Ort ausgeführt, an dem er wahrgenommen wurde (z.b. Kniesehnen-Reflex) Fremdreflex Beim Fremdreflex liegen Rezeptor und die Ausführung des Reflexes an unterschiedlichen Orten. (z.b. stechen, auf etwas spitziges treten) 9 von 10

10 Vegetatives Nervensystem Vegetatives Nervensystem Das vegetative Nervensystem VNS kann in die zwei Gegenspieler Sympathicus und Parasympathicus unterteilt werden. Sympathicus Der Sympathicus ist dazu da, bei Gefahr eine optimale körperliche Leistung für Kampf oder Flucht zu erbringen. Parasympathicus Der Parasympathicus ist dazu da, den Körper in der Lage zu halten, sodass bei Bedarf die optimale Leistung für Kampf oder Flucht erbracht werden kann. Unterschiede im Bau Ort, an welchem die Signale das Rückenmark verlassen Neurotransmitter beim Zielorgan (Noradrenalin / Acetylcholin) Ganglien Beim Sympathicus liegen die Ganglien nahe beim Rückenmark Beim Parasympathicus nahe / im Zielorgan Beim Sympathicus sind viele Ganglien zu Grenzsträngen verbunden 10 von 10