03_Biologische Grundlagen _Druck
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Biologische Grundlagen Sinnesorgane & Rezeptoren • Reizinformation wird über Rezeptoren aufgenommen – – – – Photorezeptoren Mechanorezeptoren Thermorezeptoren Chemorezeptoren z.B. Licht auf Retina à Rezeptoren erregt à typisches Reizmuster Reizmuster kodiert Lichtmenge, Farbe, „Größe“ Selektivität • Wahrnehmungsbereich (sensory space) • auditives System – 20 bis 16.000 Hz • visuelles System – 400 bis 700 nm rezeptive Felder • Rezeptoren verbunden mit nachgeschalteten Neuronen – z.B. Photorezeptoren verbunden mit Ganglienzellen • Damit Neuron reagiert, muss Reiz auf einen bestimmten Bereich auftreffen. • rezeptives Feld = Bereich von Rezeptoren, der Informationen an ein nachgeschaltetes Neuron weiterleitet. Adaptation & Habituation • Bei wiederholter Reizung à Empfindlichkeit des Rezeptors nimmt ab – Sinnesorgan passt sich an Reiz an • Jede Sinnesmodalität kann sich an Umgebung anpassen – z.B. Rezeptoren passen sich an Lichtverhältnisse an • ? Habituation – Form des Lernens – lernen, auf bestimmte Reize nicht zu reagieren Transduktion, neuronale Signale • Umwandlung der Reizmuster in bioelektrisches Signal – Selektion u. Verarbeitung • Signal als Nervenimpuls (Spike) ans Gehirn weitergeleitet – einheitliche Sprache des Gehirns – ermöglicht Kommunikation zwischen den Sinnesmodalitäten – auch Integration anderer Prozesse Weiterleitung • über Nerven ans Gehirn • Nerven bestehen aus Neuronen • Neuron – Zellkörper – Dendriten – Axone • Axone zu Nerv gebündelt Weiterleitung • Ruhepotential – Spannungsdifferenz = - 70 mV • Reizung des Rezeptors (Licht, Druck…) à Nervenimpuls • durch Einströmen von Na+ – positive Ladung im Innern nimmt zu • Ka+ strömt aus – positive Ladung nimmt wieder ab • setzt sich über Axon fort Messung Spannungsänderung • Nervenimpuls lässt sich messen • Messung 1 – kein Druck auf Rezeptor – Ruhepotential Messung Spannungsänderung • Messung 2 – Rezeptor gereizt – Na+ strömt ein à Anstieg der Spannung – K+ strömt aus à Abfall der Spannung • Rückkehr zum Ruhepotential Nervenimpuls • Reize unterschiedlicher Stärke • Erhöhung der Reizintensität à Erhöhung der Feuerungsrate • Obergrenze: 500 – 800 Impulse/Sekunde • ohne Reizung à Spontanaktivität • Impuls enthält also unmittelbar Information über Reizstärke Synapse • verbindet Axon mit Dendriten • durch chemischen Prozess – Signalübermittlung durch Neurotransmitter – Spannungsänderung am postsynaptischen Neuron – muss nicht gleich sein – exitatorische Transmitter erhöhren Impuls – inhibitorische Transmitter hemmen Impuls Erregung & Hemmung nur erregend à Signal verstärkt viel erregend + etwas hemmend à Signal leicht verstärkt erregend + hemmend à Signal unverändert etwas erregend + hemmend à Signal abgeschwächt nur hemmend à Signal gelöscht Das Gehirn • Reize werden erst bedeutsam, wenn sie im Gehirn verarbeitet werden! • Kortex lässt sich in Lappen aufteilen – – – – Stirnlappen (Frontallappen) Scheitellappen (Parietallappen) Schläfenlappen (Temporallappen) Hinterhauptslappen (Okzipitallappen) primäre sensorische Areale • primär visueller Kortex – hintere Spitze des Okzipitallappens • primär somato-sensorischer Kortex – Parietallappen – für Schmerz, Temperatur, Berührung • primär auditorischer Kortex – primäre Hörrinde – im oberen Gyrus des Temporallappens – differenzierbar in Bereiche für verschiedene Frequenzbänder Thalamus • Struktur im Zentrum des Gehirns – Anzahl an Nuclei – Neuronen der verschiedenen Sinne verschaltet • Filter à entscheidet welche Information an Kortex weitergeleitet wird – Bewusstwerdung – „Tor zum Bewusstsein“ • Geruch ohne Umweg über Thalamus – Gerüche immer bewusst! Ebenen der Verarbeitung • bis zum Thalamus: Verarbeitung unidirektional • ab Thalamus: bidirektional • auf jeder Ebene Modifikation des Signals – Signal wird verfeinert – nur relevante Information wird verarbeitet Methoden Elektroenzephalogramm Funktionale MagentresonanzTomographie Einzelzellableitung Positronenemissions -Tomographie Zusammenfassung • Reize werden über Rezeptoren aufgenommen à Empfindung • Rezeptoren sind selektiv (Wahrnehmungsbereich, rezeptive Felder) • Anpassung und Habituation • Umwandlung in elektrische Signale + Weiterleitung in den Kortex • Jedes Sinnesorgan hat ein Verarbeitungsareal im Kortex • Verarbeitung ist hierarchisch à Signale werden laufend modifiziert • Diese Grundlagen für alle Sinnesmodalitäten gültig
