Sensorik und Sinnesorgane
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Sensorik und Sinnesorgane Sensorik und Sinnesorgane • Das Verhalten der Tiere wird durch die Fähigkeit des Nervensystems bestimmt, sensorische Informationen über die interne und externe Umwelt zu verarbeiten und in geeignete Antworten der Muskeln und anderer Effektoren umzusetzen. • Als sensorische Erregung bezeichnet man Aktionspotentiale, die entlang sensorischer Neuronen in die unterschiedlichen Teile des Gehirns geleitet werden, wo sie verarbeitet werden. • Sensorische Rezeptoren sind modifizierte Neuronen oder Epithelzellen, die Umweltreize wahrnehmen und in elektrochemische Veränderungen ihrer Membran umsetzen können. • Als Rezeption bezeichnet man die Fähigkeit der Rezeptoren, die Energie eines Reizes zu absorbieren. • Transduktion ist die Umsetzung der Reizenergie in eine Veränderung des Membranpotentials des Rezeptors. Sensorik und Sinnesorgane Sinneszellen als Reizwandler Sensorik und Sinnesorgane Sinneszellen als Reizwandler Sensorik und Sinnesorgane Rezeptortypen Primäre Sinneszelle Geruchsrezeptoren, Mechanorezeptoren Haut, Muskelspindel Sekundäre Sinneszelle Rezeptoren Hörsinnesorgan, Photorezeptoren Netzhaut, Geschmackszellen Sinnesnervenzelle Schmerzrezeptoren Haut Sensorik und Sinnesorgane Vom Reiz zum Aktionspotenzial Alle Reize – ganz gleich ob es sich um Lichtreize, chemische Reize, mechanische oder andere Reize handelt – führen in den für sie jeweils adäquaten Rezeptoren zur Ausbildung von Aktionspotentialen. Sensorik und Sinnesorgane Reiz-Reaktion von Sinneszellen Tonische Sinneszellen Impulsfrequenz ändert bei Dauerreizung nicht; keine/geringe Adaptation Reizstärkewird exakt codiert Stellungs- und Positions-Rezeptoren Phasische Sinneszellen Impulsfrequenz fällt bei Dauerreizung auf Null ab; „biologische Warnanlage“ Rezeptoren, welche Geschwindigkeit messen Phasisch-tonische Sinneszellen Impulsfrequenz fällt bei Dauerreizung zuerst stark ab, bleibt dann aber auf einem konstanten Niveau erhalten; ausgeprägte Adaptation die meisten Sinneszellen Sensorik und Sinnesorgane Sensorische Transduktion Sensorik und Sinnesorgane Rezeptoren Rezeptoren können nach der Art der Energie, die sie wahrnehmen, klassifiziert werden. Sie werden nach der Reizart , für die sie besonders empfindlich sind, eingeteilt. Sensorik und Sinnesorgane Gemeinsamkeiten von Rezeptoren Auch wenn die verschiedenen Rezeptortypen auf unterschiedliche Reize ansprechen, lassen sich viele gemeinsame Funktionsprinzipien erkennen: • Alle Rezeptoren sind hoch selektiv. Jeder Rezeptortyp ist nur für eine Reizart besonders empfindlich. Die Reizart - auch Modalität genannt -, für die ein Rezeptor besonders empfindlich ist, nennt man seinen adäquaten Reiz. • Rezeptoren wandeln Reize in elektrische Erregung um. Auf einen adäquaten Reiz reagieren sie stets mit einer Veränderung des Membranpotenzials. • Rezeptoren sind leistungsfähige Verstärker. Selbst sehr schwache Reize können in deutliche elektrische Signale umgewandelt werden. Sensorik und Sinnesorgane Informationsübertragung an das Gehirn • Sinneszellen sind über Synapsen mit Nervenzellen verbunden, die die Information über die Erregung der Sinneszellen ans Gehirn weiterleiten. • Solche zum Zentralnervensystem führenden Nervenzellen nennt man sensorische oder afferente Neurone. • Da alle Aktionspotenziale gleich sind, gelingt die Zuordnung zur dazugehörigen Reizmodalität nur dadurch, dass die Sinnesorgane mit jeweils unterschiedlichen Hirnregionen verknüpft sind. • Die Empfindung und Wahrnehmung eines Umweltreizes ist erst im Gehirn möglich. Sensorik und Sinnesorgane Informationsübertragung an das Gehirn Signalübertragung an einer chemischen Synapse Bei der Erregungsleitung von einem Neuron zum nächsten wird die Information über die Erregung mehrfach umkodiert. Sensorik und Sinnesorgane Wahrnehmung im Gehirn Bau des menschlichen Großhirns und Funktion der Rindenfelder Sensorik und Sinnesorgane Rindenfelder Körperfühlsphäre und primäres motorisches Rindenfeld mit den dort repräsentierten Körperteilen. Sensorik und Sinnesorgane Fünf Sinne Sensorik und Sinnesorgane Mechanorezeptoren Mechanorezeptoren reagieren auf Druck, Berührung, Dehnung, Bewegung und Schall. Sie senden elektrische Signale aus, wenn sie verformt werden. Diese Sinneszellen sind in einer Vielzahl von Sinnesorganen enthalten. Sie ermöglichen unter anderem das Hören, den Gleichgewichtssinn, den Tastsinn und die Wahrnehmung der Körerstellung. Haut Sensorik und Sinnesorgane Chemorezeptoren Chemorezeptoren sind Sinneszellen, die auf bestimmte chemische Substanzen ansprechen. Sie sind Grundlage für den Geruchs- und Geschmacksinn. Sensorik und Sinnesorgane Fotorezeptoren Fotorezeptoren sind lichtempfindliche Sinneszellen, die das Sehen ermöglichen. Sie reagieren auf elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge. Sensorik und Sinnesorgane Thermorezeptoren Thermorezeptoren sind Sinneszellen, die auf Temperaturunterschiede reagieren. Sie bilden die Grundlage für das Wärme- und Kälteempfinden der Haut. Sensorik und Sinnesorgane Infrarotrezeptoren bei Schlangen Labialgruben (Baumphyton) Grubenorgan (Klapperschlange) Das Grubenorgan besteht im wesentlichen aus einer dünnen Membran, in welcher sich die Thermorezeptoren befinden. Hinter dieser Membran liegt eine luftgefüllte Kammer. Mit dem Grubenorgan können Temperaturänderungen von 0,003 °C erkannt werden. Die Labialgruben haben einen stark durchbluteten Grund, auf dem sich die Infrarotrezeptoren befinden. Mit diesen Gruben können die Schlangen Temperaturdifferenzen bis zu 0,026 °C registrieren. Sensorik und Sinnesorgane Elektrorezeptoren Elektrorezeptoren reagieren sehr empfindlich auf Veränderungen im elektrischen Feld. Sie kommen beim Menschen nicht vor, aber zum Beispiel beim Elefantenfisch und einigen anderen Fischgruppen.
