Funktionsprinzipien von Synapsen

Ähnliche Dokumente
Mechanismen der synaptischen Plastizitaet. Andreas Frick MPI fuer Medizinische Forschung Heidelberg

Exzitatorische (erregende) Synapsen

Das synaptische Interaktionsgeflecht

Das Gehirn wird aus Erfahrung klug:

Neuronen und Synapsen. Prof. Dr. Silvio Rizzoli Tel: ;

Erregungsübertragung an Synapsen. 1. Einleitung. 2. Schnelle synaptische Erregung. Biopsychologie WiSe Erregungsübertragung an Synapsen

Neurobiologie des Lernens. Hebb Postulat Die synaptische Verbindung von zwei gleichzeitig erregten Zellen wird verstärkt

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

Synaptische Übertragung und Neurotransmitter

Übertragung zwischen einzelnen Nervenzellen: Synapsen

Neurobiologie. Prof. Dr. Bernd Grünewald, Institut für Bienenkunde, FB Biowissenschaften

BK07_Vorlesung Physiologie. 05. November 2012

Die Nervenzelle Funktioneller Aufbau

Inhaltsfeld: IF 4: Neurobiologie

Biopsychologie als Neurowissenschaft Evolutionäre Grundlagen Genetische Grundlagen Mikroanatomie des NS

M 3. Informationsübermittlung im Körper. D i e N e r v e n z e l l e a l s B a s i s e i n h e i t. im Überblick

VL. 3 Prüfungsfragen:

Neurobiologische Grundlagen einfacher Formen des Lernens

Vorlesung Einführung in die Biopsychologie. Kapitel 4: Nervenleitung und synaptische Übertragung

Passive und aktive elektrische Membraneigenschaften

Neurobiologie. Prof. Dr. Bernd Grünewald, Institut für Bienenkunde, FB Biowissenschaften

Biologische Psychologie II

postsynaptische Potentiale graduierte Potentiale


Lernen und Gedächtniss

Fortleitung des Aktionspotentials

Dynamische Systeme in der Biologie: Beispiel Neurobiologie

Zelluläre Mechanismen des Lernens

Das Wichtigste: 3 Grundlagen der Erregungs- und Neurophysiologie. - Erregungsausbreitung -

Nanostrukturphysik II Michael Penth

Synaptische Transmission

Dynamische Systeme in der Biologie: Beispiel Neurobiologie

Neuronale Grundlagen bei ADHD. (Attention Deficit/Hyperactivity Disorder) Mechanismen der Ritalinwirkung. Dr. Lutz Erik Koch

Synapsen und synaptische Integration: Wie rechnet das Gehirn?

Die Entwicklung der Gefühle: Aspekte aus der Hirnforschung. Andreas Lüthi, Friedrich Miescher Institut, Basel

1 Bau von Nervenzellen

Vom Reiz zum Aktionspotential. Wie kann ein Reiz in ein elektrisches Signal in einem Neuron umgewandelt werden?

Das Gehirn: Eine Einführung in die Molekulare Neurobiologie. A. Baumann

Zelluläre Mechanismen des Lernens

Vorlesung: Grundlagen der Neurobiologie (Teil des Grundmoduls Neurobiologie) Synaptische Verbindungen. R. Brandt

Lernen und Gedächnis. Was ist Gedächtnis? Explizites vs implizites Gedächtnis Anatomisches Substrat Neuronale Mechanismen Plastizität

Entdeckungen unter der Schädeldecke. Jean-Marc Fritschy Institut für Pharmakologie und Toxikologie

the NAcc core or shell alone, without tetanus to the PP, would have an effect on baseline values after stimulating the DG. The results for these

abiweb NEUROBIOLOGIE 17. März 2015 Webinar zur Abiturvorbereitung

Ligandengesteuerte Ionenkanäle

Biophysik der Zelle Signalausbreitung Signalfortpflanzung im Axon, Kabelgleichung, Signalübertragung an den Synapsen

Die motorische Endplatte und die Steuerung der Muskelkontraktion

Erinnern und Vergessen am Beispiel der Alzheimer Erkrankung

Sympathikus. Parasympathikus. Supraspinale Kontrolle. Supraspinale Kontrolle Sympathikus. Parasympathikus. β1-rezeptor

Von der Synapse zum Lerneffekt

Das Gehirn: Eine Einführung in die Molekulare Neurobiologie. A. Baumann

Neurobiologische Grundlagen einfacher Formen des Lernens

Zellen des Nervensystems, Zellbiologie von Neuronen I

Neurale Grundlagen kognitiver Leistungen II

Die Sprache der Neurone: Lernen, Gedächtnis und Vergessen

Gelöste Teilchen diffundieren von Orten höherer Konzentration zu Orten geringerer Konzentration

Synaptische Transmission

Regulation der Signalübertragung an glutamatergen Synapsen in. Regulation of signal transmission at glutamatergic synapses in the cerebral cortex

Die Perspektive der Neuropsychotherapie

Das Ruhemembranpotential eines Neurons

Abteilung Neurophysiologie

Neurobiologie. Prof. Dr. Bernd Grünewald, Institut für Bienenkunde, FB Biowissenschaften

Prof. Dr. Silvio O. Rizzoli

Tutorium Medizinische Psychologie SS 05 Grundlagen von Lernen und Gedächtnis

Zelluläre Grundlagen von Lern- und Gedächtnisvorgängen Cellular principles of learning and memory

Signaltermination bei G-Protein gekoppelten Rezeptoren. Viele Schalter für ein Signal!

Inhaltsfeld: IF 4: Neurobiologie

Olfaktion. Das Gehirn

Neuronen und Synapsen. 1. Stunde: Übersicht über Eigenschaften des Neurons und des Axons. Elektrische Synapsen.

Synaptische Verschaltung

Biophysik der Zelle Erregung der Nervenmembran Aktionspotential, Huxley-Hodgkins Gleichung, spannungsabhängige Ionenkanäle

Zelluläre Signaltransduktion - Einleitung

Zelluläre Kommunikation

Neurobiologie. Prof. Dr. Bernd Grünewald, Institut für Bienenkunde, FB Biowissenschaften

Glutamat und Neurotoxizitaet. Narcisse Mokuba WS 18/19

Übungsfragen, Neuro 1

Vorlesung Neurophysiologie

Aufbau und Funktionweise der Nervenzelle - Wiederholung Vorlesung -

neuronale Plastizität

Membranen und Potentiale

Modulprüfung: BBio119, Neurowissenschaften und Verhaltensbiologie. Klausur zur Vorlesung: Theoretische Neurowissenschaften.

Junge Zellen lernen leichter: Adulte Neurogenese im Hippocampus

Die neuronale Synapse

Synaptische Verbindungen - Alzheimer

Expression und Funktion. von Neurotransmitterrezeptoren auf Astrozyten im intakten. Hirngewebe der Maus

Psychophysiologische Konzepte Messmethodische Grundlagen

Zelltypen des Nervensystems

Mark Hübener und Rüdiger Klein

Neuronen und Synapsen. 1. Stunde: Übersicht über Eigenschaften des Neurons und des Axons. Elektrische Synapsen.

Übung 6 Vorlesung Bio-Engineering Sommersemester Nervenzellen: Kapitel 4. 1

BMT301. Grundlagen der Medizinischen Messtechnik. Ergänzende Folien EF2. Prof. Dr. rer. nat. Dr. rer. med. Daniel J. Strauss

Organisatorisches. Klausur: grosser Hörsaal der Zoologie 12:50 Uhr

Computational Neuroscience Rezeptive Felder

Prof. Dr. Silvio O. Rizzoli

Generierung eines APs

Conotoxine. Von Dominic Hündgen und Evgeni Drobjasko

Biologische Psychologie II

Transkript:

17.3.2006 Funktionsprinzipien von Synapsen Andreas Draguhn

Aufbau Transmitter und präsynaptische Vesikel Postsynaptische Rezeptoren Funktion einzelner Synapsen Prinzipien der Informationsverarbeitung: i - ii - iii - Summation Hemmung und Erregung Plastizität von Synapsen (Ausblick)

Aufbau Transmitter und präsynaptische Vesikel Postsynaptische Rezeptoren Funktion einzelner Synapsen Prinzipien der Informationsverarbeitung: i - ii - iii - Summation Hemmung und Erregung Plastizität von Synapsen (Ausblick)

Das Dalesche Prinzip : eine Zelle ein Transmitter - Gute Merkregel - Gilt angenähert für SSV (small synaptic vesicles) -Umfasst nicht LDCV (large denses core vesicles mit Neuromodulatoren) Sir Henry Dale 1875 1968 Nobelpreis 1936

Ca 2+ -abhängige Freisetzung

Der Vesikelzyklus Readily releasable pool reserve pool

Aufbau Transmitter und präsynaptische Vesikel Postsynaptische Rezeptoren Funktion einzelner Synapsen Prinzipien der Informationsverarbeitung: i - ii - iii - Summation Hemmung und Erregung Plastizität von Synapsen (Ausblick)

Postsynaptische Rezeptoren Grundtypen: Ionenkanäle und GPCR

Porenbildende Proteine gating : E M oder Liganden passive Leitung des Stroms! Ionenselektivität Hemmung / Erregung Calcium-Einstrom

Untersuchung des Verhaltens einzelner Ionenkanäle mit Hilfe der patch clamp Technik B. Sakmann aus Neuron Vol. 25, S1 S55, 2000, Cell Press Erwin Neher Nobelpreis 1991 Bert Sakmann Nobelpreis 1991

Molekulare Physiologie der Ionenkanäle (1): Struktur-Funktions-Beziehungen Untereinheit mit Transmembrandomänen Schnitt durch die Achbindenden Untereinheiten Rezeptor als Ganzes aus fünf Untereinheiten

Molekulare Physiologie der Ionenkanäle (2): Genfamilien

Diversity of G Protein-Coupled Receptor Signal Signal Transduction Pathways SIGMA-ALDRICH

Aufbau Transmitter und präsynaptische Vesikel Postsynaptische Rezeptoren Funktion einzelner Synapsen Prinzipien der Informationsverarbeitung: i - ii - iii - Summation Hemmung und Erregung Plastizität von Synapsen (Ausblick)

Quanten

Die nmj ist ein Schalter hier wird nicht verrechnet

Beendigung synaptischer Potentiale: Cholinesterase (CHE)

Aufbau Transmitter und präsynaptische Vesikel Postsynaptische Rezeptoren Funktion einzelner Synapsen Prinzipien der Informationsverarbeitung: i - ii - iii - Summation Hemmung und Erregung Plastizität von Synapsen (Ausblick)

Mehrere tausend (bis x*10 4 ) Synapsen enden an einzelnen Neuronen Unterschiedliche Transmitter, Lokalisation und Effizienz Überlagerung der Eingänge Informationsverarbeitung

Summation zeitlich räumlich

synaptische Hemmung

Alle ZNS-Kerne enthalten inhibitorische (Inter)-Neurone Kandel, Schwartz, Jessel Principles of Neural Science McGraw-Hill, 4 2000

Ohne Inhibition führt die positive Rückkopplung in hochvernetzten Kerngebieten zur Epilepsie

GABA-A-Rezeptoren leiten selektiv Cl - GABA-B-Rezeptoren erhöhen g K+

Fokale Epilepsien Kandel, Schwartz, Jessel Principles of Neural Science McGraw-Hill, 4 2000

Potenzierung von GABA A R

Blockade des GABA-uptake Na+ Na +

Hemmung des GABA-Katabolismus

Negatives feedback durch präsynaptische (Auto)-Rezeptoren

Aufbau Transmitter und präsynaptische Vesikel Postsynaptische Rezeptoren Funktion einzelner Synapsen Prinzipien der Informationsverarbeitung: i - ii - iii - Summation Hemmung und Erregung Plastizität von Synapsen (Ausblick)

Zeitabhängiges Verhalten von Synapsen Bahnung (Facilitation) Depression

Mechanismen 1. Grösse des Vesikel-Pools und Freisetzungswahrscheinlichkeit 2. Rest-Kalzium (besonders nach Tetani = posttetanische Potenzierung)

Langzeitpotenzierung (LTP) Bliss, T.V.P., and Lømo, T. (1973). Long lasting potentiation of synaptic transmission in the dentate area of the anaesthetized rabbit following stimulation of the perforant path. J. Physiol. 232, 331 356.

Langzeitpotenzierung (LTP)

Der NMDA-Rezeptor: ein molekularer Koinzidenz-Detektor Öffnen nur bei Vor-Depolarisierung Ca2+-permeabel

gating Gap junctions werden geöffnet durch i) Ca 2+ ii) ph iii) verschiedene Transmitter / Hormone

Beispiele für elektrische Kopplung: i) glatte Muskulatur (single unit-typ) ii) Herzmuskulatur iii) Gliazellen iv) Neurone, besonders im unreifen NS

Schematic Representation of the GABA B Receptor Receptor SIGMA-ALDRICH

Mechanismen synaptischer Plastizität: Einfache nicht-assoziative Gedächtnisprozesse i- Bahnung, Depression und posttetanische Potentizierung ii- Habituierung und Sensitisierung Assoziative Mechanismen i- Die Hebb-Regel ii- klassische Konditionierung in Aplysia Iii- LTP und LTD Langfristige Engramme: i- Entwicklung und Lernen ii- Kortikale Plastizität

Markram Faczili versus Depress

Einfache nicht-assoziative Mechanismen: Habituierung und Sensitisierung

Effekte von 5-HT: K+-Leitfähigkeit Ca 2+ -Leitfähigkeit Vesikel-Exocytose (PKA) (PKC, PKA) (MAPK)

Mechanismen synaptischer Plastizität: Einfache nicht-assoziative Gedächtnisprozesse i- Bahnung, Depression und posttetanische Potentizierung ii- Habituierung und Sensitisierung Assoziative Mechanismen i- Die Hebb-Regel ii- LTP und LTD Langfristige Engramme: i- Entwicklung und Lernen ii- Kortikale Plastizität

Donald O. Hebb 1904-1985 When an axon of cell A is near enough to excite a cell B and repeatedly or persistently takes part in firing it, some growth process or metabolic change takes place in one or both cells such that A s efficiency, as one of the cells firing B, is increased. Koinzidenz!

Klassische Konditionierung

Eigenschaften von LTP Kooperativ grosser Effekt bei gleichzeitiger Aktivierung vieler Synapsen Assoziativ Gleichzeitige aktivierte Pfade werden gleich verändert Spezifisch nur die Synapsen werden stimuliert, die während der Induktion von LTP aktiv waren

Effekte von LTP Erhöhung der Wahrscheinlichkeit von Exozytose (prä) Erhöhung der postsynaptischen Rezeptoraktivität (post) Einbau von Rezeptoren (post) Extremfall: silent synapses Neubildung / Stabilisierung von Synapsen Veränderungen in Schaltkreisen (Netzwerken)

LTP oder LTD? Timing Ca 2+ -Konzentration Vorgeschichte (Metaplastizität)