Transduktion
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Sinnesphysiologie Prof. Dr. Silvio Rizzoli Tel: 39 33630; email [email protected] Lehrbücher Klinke/Pape/Kurtz/Silbernagl Physiologie Thieme, 2009 Kap. 17, 18, 22 Schmidt/Lang/Heckmann Physiologie des Menschen Springer, 2010 Kap. 13, 14, 15, 19 Sinnesphysiologie 1. Stunde: Das zentrale Nervensystem: Grundlage bewussten Menschseins: Neurone, Synapsen, Rezeptoren 2. Stunde: Subjektive Sinnesphysiologie: Weber – Fechner – Stevens 3. Stunde: Das Somatosensorische System: Bahnsysteme, somatosensorische Neurone 4. Stunde: Mechanorezeption und Propriozeption 5. Stunde: Thermorezeption, Viszerozeption 6. Stunde: Nozizeption (Schmerz) 7. Geschmackssinn 8. Geruchssinn Funktionelle Bereiche eines Neurons Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Gliazellen Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Informationsleitung Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Synapsen Alberts, Johnson, Walter, Lewis. Molecular Biology of the Cell, Taylor & Francis, 2007 Wahrnehmungsprozess Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Reizleitung: Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Sensortypen Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Adäquat vs. inadäquat Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Reiztransduktion: Analog! Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Reiztransduktion: Analog! Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Reiztransformation: Digital! Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Reizkodierung (1): Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Reizkodierung (2): vs. Adaptation Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Rezeptorpotenzialen vs. Aktionspotenzialen Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Rezeptorpotenzialen vs. Aktionspotenzialen Antwortverhalten: Einige Rezeptoren reagieren stark, wenn der Reiz rasch zunimmt. Sie signalisieren die Geschwindigkeit der Reizänderung. Dieser Antworttyp => dynamische = phasische = differenziale Antwort. Rezeptoren, die unabhängig von der Geschwindigkeit reagieren, signalisieren nur die Reizgröße. Diese Antworttyp => statische = tonische = proportionale Antwort. Die meisten Rezeptoren übermitteln Informationen über die Reizgröße, aber auch über die Geschwindigkeit => Proportional-differenziales Antwortverhalten (PD). Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Rezeptive Felder Primaere? Sekundaere? Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Reizverarbeitung: Konvergenz, Divergenz Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Reizverarbeitung: Hemmung Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Lateralen Inhibition (Hemmung) Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Mehr über Reizmodulation Reizmodulation: • Disinhibition (der inhibitorische Einfluss auf ein Neuron von Seiten hemmender Synapsen fällt weg) • Disfazilitation (Unterdrückung einer tonischen Exzitation führt zu eine relativen Hyperpolarisation) • Habituation (Anpassung an einen wiederholten, für den Organismus als unwichtig erkannten Reiz) •Adaptation? Zusammenfassung: Reiz Sinnesrezeptoren Reiztransduktion Reiztransformation AP Kodierung Primäre/Sekundäre rezeptive Felder Divergenz/Konvergenz Laterale Hemmung Sinnesphysiologie 1. Stunde: Das zentrale Nervensystem: Grundlage bewussten Menschseins: Neurone, Synapsen, Rezeptoren 2. Stunde: Subjektive Sinnesphysiologie: Weber – Fechner – Stevens 3. Stunde: Das Somatosensorische System: Bahnsysteme, somatosensorische Neurone 4. Stunde: Mechanorezeption und Propriozeption 5. Stunde: Thermorezeption, Viszerozeption 6. Stunde: Nozizeption (Schmerz) 7. Geschmackssinn 8. Geruchssinn Wahrnehmungsprozess Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Sinnesphysiologie Definitionen: Subjektive Sinnesphysiologie Psychophysiologie Psychophysik: Johannes Müller (1837) => „Gesetz der spezifischen Sinnesenergien“ = die Empfindung einer bestimmten Sinnesmodalität hängt nur vom gereizten Sinneskanal und nicht von der Art des Reizes ab Epfindung: von Rezeptoren abhängig Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Intensitätmessung Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Psychometrische Funktion Grenzmethode Konstantreizmethode Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Psychometrische Funktion Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Weber-Gesetz: Unterschiedsschwelle Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Weber-Gesetz: Unterschiedsschwelle ΔΦ =„just noticeable difference“ oder „difference limen“ (Differenzlimen) a beschreibt die Größe des Rauschens im Sinneskanal Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Fechner Formel: Wahrnehmungsintensität Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Stevens Formel: Empfindungsstärke Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Unterschiedliche Übertragungspräzision Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Unterschiedliche Übertragungspräzision Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Zusammenfassung: Empfindungen Psychophysik Reizintensität Schwelle Webers Gesetz Fechners Formel Stevens‘s Formel Psychophysiologie Sinnesphysiologie 1. Stunde: Das zentrale Nervensystem: Grundlage bewussten Menschseins: Neurone, Synapsen, Rezeptoren 2. Stunde: Subjektive Sinnesphysiologie: Weber – Fechner – Stevens 3. Stunde: Das Somatosensorische System: Bahnsysteme, somatosensorische Neurone 4. Stunde: Mechanorezeption und Propriozeption 5. Stunde: Thermorezeption, Viszerozeption 6. Stunde: Nozizeption (Schmerz) 7. Geschmackssinn 8. Geruchssinn Das Somatosensorische System Somatoviszerale Sensibilität (Somatosensorik) = Sinnesleistungen, deren Sinnesorgane über den gesamten Körper verteilt sind (inklusive der inneren Organe). Verschiedene Submodalitäten: Mechanorezeption: Vermittelt die Qualitäten Druck, Berührung, Vibration Propriozeption: Lage, Bewegung und Kraft Thermorezeption: Wärme und Kälte (Veränderungen der Hauttemperatur) Nozizeption: Schmerz Viszerozeption: Verschiedene Qualitäten von viszeralem Schmerz zu Hunger, Durst oder Atemnot Das Somatosensorische System Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Die Bahnen des Somatosensorischen Systems Das somatosensorische System nutzt zwei Bahnsysteme: Das Lemniskale System für Mechanorezeption und Propriozeption. Das spinotalamisches System (= extralemniskales System) für Thermorezeption, Nozizeption, Viszerozeption. Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Das Brown-Sequard Syndrom Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Nervenfasern Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Die Bahnen des Somatosensorischen Systems Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Sinneszellen im Spinalganglion Transduktion? Transformation? Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Somatosensorische Bahnen im Rückenmark Reflex? Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Dermatome Überlappung? Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Thalamus vs. Großhirnrinde Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Schlaf-Wach-Rhythmus Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Großhirnrinde Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Großhirnrinde Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Großhirnrinde Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Großhirnrinde Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Zusammenfassung Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Sinnesphysiologie 1. Stunde: Das zentrale Nervensystem: Grundlage bewussten Menschseins: Neurone, Synapsen, Rezeptoren 2. Stunde: Subjektive Sinnesphysiologie: Weber – Fechner – Stevens 3. Stunde: Das Somatosensorische System: Bahnsysteme, somatosensorische Neurone 4. Stunde: Mechanorezeption und Propriozeption 5. Stunde: Thermorezeption, Viszerozeption 6. Stunde: Nozizeption (Schmerz) 7. Geschmackssinn 8. Geruchssinn Mechanorezeption Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Druckschwelle Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Vibrationsschwelle Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Adaptation Langsam adaptierende (slowly adapting), SA: kodieren die Reizstärke. Sie zeigen nach der Adaptation noch eine statische Antwort, die nur bei Beendigung des Reizes endet. SA1 Rezeptoren = Merkel-Endigungen. Umgewandelte Epithelzellen (Merkel-Zellen), die rezeptive Endigungen umgeben. Kleine rezeptive Felder (~3 mm). Kodieren die Stärke von länger andauerndem Druck. Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Adaptation Langsam adaptierende (slowly adapting), SA: kodieren die Reizstärke. Sie zeigen nach der Adaptation noch eine statische Antwort, die nur bei Beendigung des Reizes endet. SA1 Rezeptoren = Merkel-Endigungen. Umgewandelte Epithelzellen (Merkel-Zellen), die rezeptive Endigungen umgeben. Kleine rezeptive Felder (~3 mm). Kodieren die Stärke von länger andauerndem Druck. SA2 Rezeptoren = Ruffini Körperchen. Sensorische Endigungen sind umschlungen von einem kolbenförmigen Gebilde. Weniger empfindlich, langsamer adaptierend als SA1. Kodieren tangentiale Dehnung der Haut => lang andauernden Druck und Spannung. Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Adaptation Langsam adaptierende (slowly adapting), SA: kodieren die Reizstärke. Sie zeigen nach der Adaptation noch eine statische Antwort, die nur bei Beendigung des Reizes endet. SA1 Rezeptoren = Merkel-Endigungen. Umgewandelte Epithelzellen (Merkel-Zellen), die rezeptive Endigungen umgeben. Kleine rezeptive Felder (~3 mm). Kodieren die Stärke von länger andauerndem Druck. SA2 Rezeptoren = Ruffini Körperchen. Sensorische Endigungen sind umschlungen von einem kolbenförmigen Gebilde. Weniger empfindlich, langsamer adaptierend als SA1. Kodieren tangentiale Dehnung der Haut => lang andauernden Druck und Spannung. Schnell adaptierende (rapidly adapting), RA: kodieren die Veränderung der Reizstärke => sie sind Geschwindigkeitssensoren RA = Meißner Körperchen. Lamellen-artig angeordnete Schwannzellen mit einer perineuralen Kapse, von mehreren sensorischen Endigungen innerviert. Kodieren die Geschwindigkeit eines Druckreizes und langsame Vibrationen. Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Adaptation Langsam adaptierende (slowly adapting), SA: kodieren die Reizstärke. Sie zeigen nach der Adaptation noch eine statische Antwort, die nur bei Beendigung des Reizes endet. SA1 Rezeptoren = Merkel-Endigungen. Umgewandelte Epithelzellen (Merkel-Zellen), die rezeptive Endigungen umgeben. Kleine rezeptive Felder (~3 mm). Kodieren die Stärke von länger andauerndem Druck. SA2 Rezeptoren = Ruffini Körperchen. Sensorische Endigungen sind umschlungen von einem kolbenförmigen Gebilde. Weniger empfindlich, langsamer adaptierend als SA1. Kodieren tangentiale Dehnung der Haut => lang andauernden Druck und Spannung. Schnell adaptierende (rapidly adapting), RA: kodieren die Veränderung der Reizstärke => sie sind Geschwindigkeitssensoren RA = Meißner Körperchen. Lamellen-artig angeordnete Schwannzellen mit einer perineuralen Kapse, von mehreren sensorischen Endigungen innerviert. Kodieren die Geschwindigkeit eines Druckreizes und langsame Vibrationen. Sehr schnell adaptierende (Pacini), PC: funktionieren als Beschleunigungssensoren. PC = Pacini Körperchen. Ovale Korpuskeln; das Ende einer sensorischen Nervenfaser wird von vielen Schichten umgewandelter Schwannzellen und Perineuralzellen eingehüllt. Kodieren die Geschwindigkeitswechsel von Reizen (Beschleunigung), Vibrationen. Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Mechanorezeptoren der Haut Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Mechanorezeptoren der Haut Tastscheibe = +/- Merkel Haarfollikels ensor = +/Meissner Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Adaptation Welche? Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Mechanorezeptoren der Haut Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Räumliches Auflösungsvermogen Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Räumliches Auflösungsvermogen Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Räumliches Auflösungsvermogen Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Lateralen Inhibition (Hemmung) Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Räumliches Auflösungsvermogen Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Bewegungskodierung Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Vibrationskodierung Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 20102 Propriozeption Propriozeption: Vermittelt die Qualitäten Lage, Bewegung, Kraft. Lagesinn: Information über die Stellung der Gelenke. Bewegungssinn: Vermittelt die Geschwindigkeit der Bewegung Kraftsinn: Vermittelt das Ausmaß der Muskelkraft Ergorezeption: Ein grober Kraftsinn, vermittelt durch freie Nervendigungen im Muskel Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Propriozeption Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Propriozeptoren Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Muskelspindeln und Sehnenorgan Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Muskelspindeln und Sehnenorgan Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Zusammenfassung Mechanorezeption Rezeptoren: •SA1 (Merkel) •SA2 (Ruffini) •RA (Meißner) •PC (Pacini) Räumliche Diskrimination Formkodierung Bewegungskodierung Vibrationskodierung Propriozeption Thermorezeption, Viszerozeption 1. Stunde: Das zentrale Nervensystem: Grundlage bewussten Menschseins: Neurone, Synapsen, Rezeptoren 2. Stunde: Subjektive Sinnesphysiologie: Weber – Fechner – Stevens 3. Stunde: Das Somatosensorische System: Bahnsysteme, somatosensorische Neurone 4. Stunde: Mechanorezeption und Propriozeption 5. Stunde: Thermorezeption, Viszerozeption 6. Stunde: Nozizeption (Schmerz) 7. Geschmackssinn 8. Geruchssinn Thermorezeption Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Mechanorezeption vs. Thermorezeption Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Mechanorezeption vs. Thermorezeption Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Thermorezeption: 2 Arten von Rezeptoren Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Thermorezeptoren Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Thermorezeptoren Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Thermorezeptoren Proportional? Differential? Proportional-Differential? Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Antwortkurven Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Antwortkurven (2) Aber: -Detektionsschwellen hängen von der Geschwindigkeit der Temperaturänderung, der Größe der gereizten Hautfläche und der Ausgangstemperatur ab (im Kaltbereich wird eine Abkühlung leichter erkannt als eine Erwärmung; im Wärmebereich wird eine Erwärmung leichter erkannt). -Adaptation ist sehr wichtig für Thermorezeptoren: Webers „Zwei-SchalenVersuch“. Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Antwortkurven (3) Paradoxe Kälteempfindung Thermische Indifferenzzone Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Adäquat vs. inadäquat Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Capsaicin-Rezeptoren: TRPV1 Grandl et al., Nature Neuroscience, 2010 Capsaicin-Rezeptoren: TRPV1 Caterina et al., Nature, 1997 Capsaicin-Rezeptoren: TRPV1 Einzelmoleküle Einzelmoleküle 4 Moleküle 4 Moleküle Obenansicht Seitenansicht Grimm et al., Channels, 2011 Grandl et al., Nature Neuroscience, 2010 Somatosensorische Bahnen im Rückenmark Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Somatosensorische Bahnen im Rückenmark Cold = Kalt-Neurone = durch Kälterezeptorafferenzen (A-delta) erregt und dürch Wärmerezeptorafferenzen gehemmt [Kälteempfindung] HPC = heat-pinch-cold Neurone = durch Hitze, kneifen und Kälte (CFasern) erregt [Wärmeempfindung] NS = nozizeptiv-spezifisch [Schmerzempfindung] Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Zentrale Neurone der Thermorezeption Cold = Kalt-Neurone = durch Kälterezeptorafferenzen (A-delta) erregt und dürch Wärmerezeptorafferenzen gehemmt [Kälteempfindung] HPC = heat-pinch-cold Neurone = durch Hitze, kneifen und Kälte (CFasern) erregt [Wärmeempfindung] NS = nozizeptiv-spezifisch [Schmerzempfindung] Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Zentrale Neurone der Thermorezeption Cold = Kalt-Neurone = durch Kälterezeptorafferenzen (A-delta) erregt und dürch Wärmerezeptorafferenzen gehemmt [Kälteempfindung] HPC = heat-pinch-cold Neurone = durch Hitze, kneifen und Kälte (CFasern) erregt [Wärmeempfindung] (Thalamokortikale Verarbeitung der ausgangssignale durch Kalt-Neurone gehemmt) NS = nozizeptiv-spezifisch [Schmerzempfindung] Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Zentrale Neurone der Thermorezeption Cold = Kalt-Neurone = durch Kälterezeptorafferenzen (A-delta) erregt und dürch Wärmerezeptorafferenzen gehemmt [Kälteempfindung] HPC = heat-pinch-cold Neurone = durch Hitze, kneifen und Kälte (CFasern) erregt [Wärmeempfindung] (Thalamokortikale Verarbeitung der ausgangssignale durch Kalt-Neurone gehemmt) NS = nozizeptiv-spezifisch [Schmerzempfindung] Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Zentrale Neurone der Thermorezeption Cold = Kalt-Neurone = durch Kälterezeptorafferenzen (A-delta) erregt und dürch Wärmerezeptorafferenzen gehemmt [Kälteempfindung] HPC = heat-pinch-cold Neurone = durch Hitze, kneifen und Kälte (CFasern) erregt [Wärmeempfindung] (Thalamokortikale Verarbeitung der ausgangssignale durch Kalt-Neurone gehemmt) X NS = nozizeptiv-spezifisch [Schmerzempfindung] Paradoxe Hitzeempfindungen Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Sinnesleistungen der Viszerozeption Verschiedene Qualitäten von viszeralem Schmerz zu Hunger, Durst oder Atemnot. Generell nicht bewusst wahrgenommen: Empfindungen entstehen bei Abweichungen von der normalen physiologischen Funktion => unangenehm oder schmerzhaft. Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Sinnesleistungen der Viszerozeption Mechanorezeptoren: •Mechanorezeptoren in der Bauchwand; Dehnungrezeptoren im Gastrointestinaltrakt vom Ösophagus bis zum Rektum (für die Kontrolle der Peristaltik). Struktur: Unmyelinisierte Endigungen, die von myelinisierten afferenten Nervenfasern gebildet werden. •Herz-Kreislauf System: Mechanorezeptoren, die Blutdruck oder intravasale Volumina messen. Mechanorezeptoren auch in Thoraxwand (um Herzaktivität zu detektieren). •Dehnungrezeptoren in der Harnblase (=>Harndrang), Lungendehnungsrezeptoren, Mechanorezeptoren in den Mammillen der stillenden Mutter (für den Milchejektionsreflex). •Chemorezeptoren: •Chemorezeptoren der Glomera carotica und aortica. Registrieren die Veränderungen des O2- und CO2-Partialdrucks. Für CO2 auch Rezeptoren in der Medulla oblongata und Area postrema. •Glucose-Rezeptoren im Duodenum/Dünndarm. •Chemorezeptoren in der Schleimhaut von Bronchien, Pharynx, Nase => zur Steuerung des Hustenreflexes, Würgereflexes und Niesreflexes. •Nozizeptive Afferenzen aus dem Herzen oder den Blutgefäßen, die chemisch gereizt werden können => Schmerz. Dehnungsrezeptoren Proportional? Differential? ProportionalDifferential? Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Somatosensorische Bahnen im Rückenmark Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Fehllokalisierung Angina pectoris Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Fehllokalisierung Angina pectoris Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Zusammenfassung Thermorezeption Kaltrezeptoren Warmrezeptoren Proportional-Differential Sensoren Adaptation Indifferenzzone Paradoxe Kälteempfindung Paradoxe Hitzeempfindung Viszerozeption Mechanorezeptoren Chemorezeptoren Nozizeption 1. Stunde: Das zentrale Nervensystem: Grundlage bewussten Menschseins: Neurone, Synapsen, Rezeptoren 2. Stunde: Subjektive Sinnesphysiologie: Weber – Fechner – Stevens 3. Stunde: Das Somatosensorische System: Bahnsysteme, somatosensorische Neurone 4. Stunde: Mechanorezeption und Propriozeption 5. Stunde: Thermorezeption, Viszerozeption 6. Stunde: Nozizeption (Schmerz) 7. Geschmackssinn 8. Geruchssinn Nozizeption Schmerz: „ein unangenehmes Sinnes- und Gefühlserlebnis, das mit aktueller oder potenzieller Gewebsschädigung verknüpft ist oder mit Begriffen einer solchen Schädigung beschrieben wird“ (International Association for the Study of Pain, IASP). Nozizeption: objektive Vorgänge, mit denen das Nervensystem noxische Reize aufnimmt und verarbeitet. Nozizeption Physiologischer Nozizeptorschmerz Pathophysiologischer Nozizeptorschmerz Neuropatischer Schmerz (Schädigung von Nervenfasern oder im Zentralnervensystem) Psychische Phänomene (sensorische, psychologische und soziale Faktoren) Nozizeption Schwelle? Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Mechanorezeption vs. Nozizeption Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Mechanorezeption vs. Nozizeption Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Mehrere Arten von Fasern Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Nozizeptoren ~1 cm Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Nozizeptoren ~1 cm Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktion: Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktion: Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktion: Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktion: Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktion: Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktion: Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktion: Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Transduktion: Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Das nozizeptive System Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Somatosensorische Bahnen im Rückenmark ReflexBewegungen? Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Konvergenz von nozizeptiven Afferenzen „übertragenen Schmerz“ Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Fehllokalisierung Angina pectoris Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Fehllokalisierung Angina pectoris Kandel, Schwartz, Jessel. Principles of Neural Science, Mcgraw-Hill Professional, 2000 Dermatome und Head-Zonen Henry Head (1861-1940) Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Synaptische Übertragung im Rückenmark Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Synaptische Übertragung im Rückenmark Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Synaptische Übertragung im Rückenmark Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Synaptische Übertragung im Rückenmark Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Synaptische Übertragung im Rückenmark Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Synaptische Übertragung im Rückenmark Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Synaptische Übertragung im Rückenmark Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Klinisch relevante Schmerzen Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Klinisch relevante Schmerzen Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Entzündungsschmerzen Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Spinale Sensibilisierung Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Spinale Sensibilisierung Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Schmerz als Lernprozess? Bear, Paradiso, Connors. Neuroscience: Exploring the Brain, Principles of Neural Science, Lippincott Williams & Wilkins, 2006 Schmerz durch kortikale Reorganisation Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Schmerztherapie Kausale Schmerztherapie Symptomatische Schmerztherapie (medikamentös, Akupunktur, neurochirurgische Maßnahmen) Analgetika Non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAID), wie Azetylsalizylsäure. Hemmen die Bildung von Prostaglandinen. Opiate, wie Morphin. Lokalanästhetika, wie Procain Antikonvulsiva (hemmen die Erregbarkeit von Nervenzellen) Antidepressiva (stärken die endogene Schmerzhemmung) Physikalische Methoden Massage, Krankengymnastik, Bewegungstherapie Kälte- und Wärmebehandlung (Entzündungsbekämpfung, Förderung von Heilungsprozessen) Akupunktur Zusammenfassung Nozizeption vs. Schmerz Nozizeptoren Transduktionsmechanismen Nozizeptive Rückenmarkneuronen Klinisch-relevante Schmerzen Schmerztherapie Geschmakssinn 1. Stunde: Das zentrale Nervensystem: Grundlage bewussten Menschseins: Neurone, Synapsen, Rezeptoren 2. Stunde: Subjektive Sinnesphysiologie: Weber – Fechner – Stevens 3. Stunde: Das Somatosensorische System: Bahnsysteme, somatosensorische Neurone 4. Stunde: Mechanorezeption und Propriozeption 5. Stunde: Thermorezeption, Viszerozeption 6. Stunde: Nozizeption (Schmerz) 7. Geschmackssinn 8. Geruchssinn Fragen (21.05.2012) Fragen (21.05.2012) Fragen (21.05.2012) Fragen (21.05.2012) Fragen (21.05.2012) Fragen (21.05.2012) Geschmakssinn Chemosensibilität: Steuerung des Ess- und Trinkverhaltens soziale Funktionen Abwehr gegen verdorbene Lebensmittel, Gifte Spezifische Chemosensibilität: Geschmackssinn + Geruchssinn. Chemische Substanzen interagieren mit Membranmolekülen => Rezeptorpotenziale in Sinneszellen (Geschmackspapillen, Riechepithelium). Unspezifische Chemosensibilität: Afferenzen der Nervus trigeminus, Nervus vagus und Nervus glossopharyngeus (in hinterer Zungenregion, Epiglottis, Ösophagus); reagieren auf Reizstoffe (z.B. Capsaicine, Meerrettich). Ermöglichen Reflexe wie Niesen, Husten, Wügen, Erbrechen, vermehrte Speichel- und Tränensekretion. Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Geschmakssinn Chemosensibilität: Steuerung des Ess- und Trinkverhaltens soziale Funktionen Abwehr gegen verdorbene Lebensmittel, Gifte Spezifische Chemosensibilität: Geschmackssinn + Geruchssinn. Chemische Substanzen interagieren mit Membranmolekülen => Rezeptorpotenziale in Sinneszellen (Geschmackspapillen, Riechepithelium). Unspezifische Chemosensibilität: Afferenzen der Nervus trigeminus, Nervus vagus und Nervus glossopharyngeus (in hinterer Zungenregion, Epiglottis, Ösophagus); reagieren auf Reizstoffe (z.B. Capsaicine, Meerrettich). Ermöglichen Reflexe wie Niesen, Husten, Wügen, Erbrechen, vermehrte Speichel- und Tränensekretion. Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Geschmakssinn Chemosensibilität: Steuerung des Ess- und Trinkverhaltens soziale Funktionen Abwehr gegen verdorbene Lebensmittel, Gifte Spezifische Chemosensibilität: Geschmackssinn + Geruchssinn. Chemische Substanzen interagieren mit Membranmolekülen => Rezeptorpotenziale in Sinneszellen (Geschmackspapillen, Riechepithelium). Unspezifische Chemosensibilität: Afferenzen der Nervus trigeminus, Nervus vagus und Nervus glossopharyngeus (in hinterer Zungenregion, Epiglottis, Ösophagus); reagieren auf Reizstoffe (z.B. Capsaicine, Meerrettich). Ermöglichen Reflexe wie Niesen, Husten, Würgen, Erbrechen, vermehrte Speichel- und Tränensekretion. Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Geschmakssinn Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Geschmakssinn Umami Glutamat 0,005 Fett (?) Lipiden (?) Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Innervation und Lage der Papillen Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Innervation und Lage der Papillen Wallpapillen (Papillae vallatae) 7-12, ~100 Geschmacksknospen Blattpapillen (Papillae foliatae) 1520, ~ 50 Geschmacksknospen Pilzpapillen (Papillae fungiformes) 200-400, ~3-4 Geschmacksknospen [Fadenpapillen, Papillae filiformes, haben keine Geschmacksfunktion! Nur taktile Funktion] Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Innervation und Lage der Papillen Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Innervation und Lage der Papillen 10-15 Tagen Lebenszyklus Nachbarzellen! Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Geschmackssensoren: Struktur, Lokalisation Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Geschmackssensoren: Struktur, Lokalisation Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Spezifizität (Fasern) Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Spezifizität (Fasern) Die afferenten Fasern kontaktieren mehrere Sinneszellen (oft aus verschiedenen Geschmacksknospen), aber hauptsächlich Sinneszellen, die auf eine bestimmte Geschmacksqualität reagieren. Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktionsmechanismen: APs (+/-) keine APs… Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Transduktionsmechanismen: Synaptisch! Nicht synaptisch! Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Transduktionsmechanismen: Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Transduktionsmechanismen: TRP-Kanäle Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktionsmechanismen: Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktionsmechanismen: Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktionsmechanismen: T1-Rezeptoren ER Gustducin Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktionsmechanismen: Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktionsmechanismen: Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktionsmechanismen: Fett => Glycoprotein CD36 (?) Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Abhängigkeit von Konzentration Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Abhängigkeit von Konzentration Adaptation: schneller bei z.B. salzig-schmeckenden Stoffen als bei Bitterstoffen Negative Nachbilder: Rezeptoren z.B. auf süß adaptiert => destilliertes Wasser wird danach sauer schmecken. Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Afferenzen Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Afferenzen Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Zusammenfassung Chemosensibilität Spezifische / Unspezifische Chemosensibilität Geschmackspapillen Geschmacksknospen Geschmackssinzellen Transduktion/Transformation von Geschmacksreizen Zentrale Verarbeitung Geruchssinn 1. Stunde: Das zentrale Nervensystem: Grundlage bewussten Menschseins: Neurone, Synapsen, Rezeptoren 2. Stunde: Subjektive Sinnesphysiologie: Weber – Fechner – Stevens 3. Stunde: Das Somatosensorische System: Bahnsysteme, somatosensorische Neurone 4. Stunde: Mechanorezeption und Propriozeption 5. Stunde: Thermorezeption, Viszerozeption 6. Stunde: Nozizeption (Schmerz) 7. Geschmackssinn 8. Geruchssinn Geruchssinn Chemosensibilität: Steuerung des Ess- und Trinkverhaltens soziale Funktionen Abwehr gegen verdorbene Lebensmittel, Gifte Spezifische Chemosensibilität: Geschmackssinn + Geruchssinn. Chemische Substanzen interagieren mit Membranmolekülen => Rezeptorpotenziale in Sinneszellen (Geschmackspapillen, Riechepithelium). Unspezifische Chemosensibilität: Afferenzen der Nervus trigeminus, Nervus vagus und Nervus glossopharyngeus (in hinterer Zungenregion, Epiglottis, Ösophagus); reagieren auf Reizstoffe (z.B. Capsaicine, Meerrettich). Ermöglichen Reflexe wie Niesen, Husten, Wügen, Erbrechen, vermehrte Speichel- und Tränensekretion. Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Geruchssinn Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Schmatischer Aufbau der Riechsschleimhaut Riechepithel ~30 000 000 Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Lebenszyklus einer Riechzelle Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Schmatischer Aufbau der Riechsschleimhaut Nervus olfactorius Bulbus olfactorius Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Schmatischer Aufbau der Riechsschleimhaut Axonen oder Dendriten? Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Schmatischer Aufbau der Riechsschleimhaut Interneuronen Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Musterbildung Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Musterbildung Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Musterbildung Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2009 Dendrodendritische Synapsen Greer und Halasz, 1987, J Comp Neurol Zentrale Verschaltung Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Zentrale Verschaltung Elektroolfaktogramm (EOLG) Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Zentrale Verschaltung Hedonik Lernprozesse Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Zentrale Verschaltung Wahrnehmungsschwelle: Niedrig Erkennungsschwelle: Niedrig Unterschiedsschwelle: relativ groß (~25%) Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Duftklassen ~10.000 Düfte konnen diskriminiert werden Jeder Duftstoff aktiviert eine besondere Auswahl von Riechrezeptoren Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Anosmien Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Rezeptorproteine G-Protein-gekoppelter Rezeptoren (~350) über fast alle Chromosomen verteilt 1 Riechzelle: 1 oder wenige Typen von Rezeptorproteinen Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Rezeptorproteine Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Rezeptorproteine Wie kommen wir am 10.000 Düfte? Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktion Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktion Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transduktion Adaptation! Schmidt, Lang, Heckmann. Physiologie des Menschen, Springer, 2010 Transformation? Vomeronasalorgan (Jacobson‘s Organ) Vomeronasalorgan (Jacobson‘s Organ) Doving and Trotier, Journal of Experimental Biology, 1998 Zusammenfassung Riechsinneszellen Riechepithel Mitralzellen, Interneuronen => Glomeruli Geruchsdiskriminierung Signaltransduktion Adaptation EOLG
