Nerven und Gehirn
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3 4. Steuerungs- und Regelungsvorgänge 4. 1 Nervenphysiologie Bau einer Nervenzelle (= Neuron) Bau eines Neurons – zeichnen können ( Dendrit – Zellkörper – Axonhügel Axon – Synapse - Myelinschicht - Ranviersche Schnürringe) Bedeutung der Mitochondrien und Gliazellen Ruhe- und Aktionspotential Passive und aktive Transportvorgänge Schwellenwert, Depolarisation, Repolarisation, Refraktärzeit Ruhepotential (Ionenverteilung – Membranaktivität - Spannung – Schwellenwert) Aktionspotential – Ionenkanäle – Öffnungszeiten für NA+ und K+ Auslösung eines Aktionspotentials – unterschwelliger und überschwelliger Reiz => alles oder nichts -Prinzip Entstehung eines Aktionspotentials– Depolarisation – Repolarisation Bedeutung der Natrium-KaliumIonenpumpe -=> Repolarisation => Wiederherstellung der Ionenkonzentration => Reaktionsbereitschaft der Axonmembranstelle 4 Erregungsleitung bei marklosen und markhaltigen Nervenzellen Erregungsleitung an einer marklosen Nervenfaser = kontinuierliche Erregungsleitung durch die Ausgleichsströmchen mit geringer Reichweite => nur bei dicken Axonen => hohe Geschwindigkeit, das höhere Reichweite 3 Vorteile der Erregungsleitung an einer markhaltigen Nervenfaser: 1) bessere Isolierung => geringere Axondicke 2) saltatorische Erregungsleitung durch Ranviersche Schnürringe 3) weniger ATP-Verbrauch für Wiederherstellung des Ruhepotentials an den wenigen Ranvierschen Schnürringen Reizweiterleitung an einem marklosen und markhaltigen Axon 5 Codierung der Information Vom Reiz zum Aktionspotential => Amplituden- und Frequenzmodulation = > Rezeptorpotential Aktionspotential AP => Erregung ist frequenzcodiert => Amplitude bleibt immer gleich hoch ! zB. unterschiedliche Frequenzen: IIIIIIII oder I I I I I oder I I I I I Synapsen Wirkung von erregenden Transmittern an Synapsen EPSP positive Amplitude Wirkung von hemmenden Transmittern an Synapsen IPSP negative Amplitude Verrechnung am Axonhügel (räumliche und zeitliche Summation der EPSP bzw. IPSP) => Schwellenwert wird nicht erreicht => Erregungsweiterleitung wurde gehemmt oder hohe Amplitude => hohe Frequenz der APs 6 Störungsmöglichkeiten der Synapsenfunktion Erregende und hemmende Synapsen Störung bei der Transmitterfreisetzung, am Rezeptor und am Transmitter spaltenden Enzym EPSP, IPSP, Codierung der Erregungsstäke amplitudenmoduliert, Verrechnung zu einem neuen AP am Axonhügel Synapsengifte – mögliche Wirkungen Störung der Transmitter Freisetzung z.B. Curare => keine Erregungsweiterleitung => Lähmung Störung am Rezeptors z.B. Nikotin => Anlagerung mit gleicher Wirkung wie Ach => starkes EPSP => starke Wirkung da hohes EPSP oder Blockade des Rezeptors => kein EPSP Hemmung des Transmitter spaltenden Enzyms Enzym – Acetylcholinesterase => z.B. bei E605 (Rattengift) => die Transmitter können nicht mehr ins Endknöpfchen aufgenommen werden zeitliche Summation Kurz hintereinander treffende APs an einem Endknöpfchen addieren sich in ihrer Wirkung (EPSP- oder IPSPAmlitude) 7 räumliche Summation An mehreren Endknöpfchen kommen APs an, deren EPSP bzw. IPSP-Kurven am Axonhügel verrechnet werden. 4.2 Nervensysteme Gliederung des Gehirns in seine 5 Gehirnteile und deren Funktion im Überblick Vegetatives Nervensystem Antagonistisches Prinzip durch Sympathikus und Parasympathikus Aufbau des menschlichen Gehirns Beschriftung des ZNS Gehirnteile und je eine Funktion: 1 Großhirn, 2 Zwischenhirn 3 Thalamus - Hypothalamus 4 Hypophyse 5 Mittelhirn 6 Nachhirn 7 Kleinhirn Das vegetative (=autonome) Nervensystem Sympathikus und Parasympathikus Wirkungsbeispiele Unterschiedliche Umschaltungen am Zielorgan: Sympathikus (Ach–Noradrenalin) Parasympathikus (Ach – Ach) Folge => Die beiden Transmitter Acetylcholin und Noradrenalin reagieren an den Zielorganen mit jeweils zu ihnen passenden Rezeptoren. Damit können sie die Organe unterschiedlich beeinflussen. Glossar Nerven-Gehirn Acetylcholin Neurotransmitter z.B. an den motorischen Endplatten der Skelettmuskulatur und im Gehirn Adrenalin Neurotransmitter und Hormon der Nebenniere Aktionspotential Kurzfristige Ladungsänderung am Axon ausgehend vom Ruhepotential bei Reizung des Neurons Axon = Neurit; langer Fortsatz der Neuronen 8 Axonhügel Übergangsbereich vom Perikaryon ins Axon bei Neuronen Dendrit kurzer Fortsatz der Neuronen Depolarisierung Änderung der Membranpolarität bei Neuronen im Ruhezustand (wird innen positiver) Endknöpfchen Verdickung am Ende des Axons EPSP excitatorisches postsynaptisches Potential Gehirn - ZNS Großhirn,Zwischenhirn,Thalamus,Hypothalamus,Hypophyse,Mittelhirn,Nachhirn,Kleinhirn Grenzstrang Nervenstrang beidseitig des Rückenmarks (Sympathicus) Großhirnrinde Äußerer, gefurchter Bereich (Cortex) des Großhirns Hyperpolarisierung Kurzfristige Überpolarisierung beim Herstellen des Ruhepotentials durch viel positive Ladung außen kontinuierliche Erregungsleitung langsame Erregungsleitung bei marklosen Axonen limbisches System Funktionseinheit im Gehirn aus Teilen des Großhirns, Mittel- und Zwischenhirns; für besondere geistige Fähigkeiten wie rationales oder emotionales Handeln, einsichtiges Verhalten, abstraktes Denken und Lernfähigkeit aus. motorische Endplatte Endknöpfchen eines Neurons am Muskel motorische Nerven führen vom ZNS zu Muskel und Drüsen Na+/K+-Pumpe Tunnelprotein in Zellmembranen, das unter ATP-Verbrauch Na+-Ionen aus der Zelle und K+Ionen in die Zelle transportiert Neurit = Axon; langer Fortsatz der Neuronen Neuronen Nervenzellen Neurotransmitter Überträgerstoff an chemischen Synapsen Noradrenalin Neurotransmitter im Gehirn bei Streßbewältigung Parasympathicus Teil des vegetativen Nervensystems, dient der Entspannung räumliche Summation Gleichzeitiges Senden von APs über mehrere Synapsen erhöht die Depolarisierung am postsyn. Neuron Ranviersche Schnürringe sich wiederholende Einschnürungen an der Schwannschen Scheide Refraktärperiode Bis das RP vollständig wieder regeneriert ist, kann ein Axon nicht erregt werden, diese Zeit heißt Refraktärperiode Rezeptoren Sinnesorgane Ruhepotential Ladungsverteilung an der Membran innen-außen Ruhespannung Membranspannung (innen-außen) an Neuronen, die gerade keine Information leiten; ca. 70mV saltatorische Erregungsleitung schnelle – sprunghafte - Erregungsleitung bei markhaltigen Neuronen Schwannsche Scheide = Myelinscheiden = Markscheide; segmentieret Hülle um Axone Schwellenwert Membranspannung von ca. -50 mV am Neuron, ab der eine Depolarisierung zur vollständigen Öffnung aller Na+-Kanäle führt. sensorische Nerven führen vom Körper zum ZNS Sympathicus Teil des Veg. NS, dient der Leistungssteigerung Synapse Kontaktstelle zwischen Nervenzellen oder Nervenzellen und Muskelzellen oder Nervenzellen und Sinnenszellen zeitliche Summierung AP-Frequenzen eines Neurons, die schnell in kurzer Folge entstehen führen ebenfalls zu einer Aufsummierung der Depolarisation am postsyn. Axon ZNS Zentralnervensystem bestehend aus Gehirn und Rückenmark
