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5. Biophysikalische Grundlagen neuronaler Modelle

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by Elena N.

Was sagt die LÀngskonstante aus und welche Parameter lassen sich optimieren, um eine möglichst weite Signalweiterleitung in einem Dendriten/Axon zu erreichen?

LĂ€ngskonstante:

  • StĂ€rke des exponentiellen Abfalls des Membranpotentials wird durch die LĂ€ngskonstante bestimmt

  • Wert wo das Potential um 63% bzw. Auf 37% abgesunken ist

Verbesserung der elektrotonischen Fortleitung/optimierbare Parameter:

  • Verkleinerung des axonalen Widerstands

    • mit zunehmendem Durchmesser eines Dendriten/Axons erhöht sich die LĂ€ngskonstante -> Potential nimmt auf die Entfernung weniger ab

    • VergrĂ¶ĂŸerung des Axondurchmessers -> Verkleinerung des axonalen Widerstands

  • VergrĂ¶ĂŸerung des passiven Membranwiderstands

    • Myelinisierung von Nervenfasern erhöht den spezifischen Membranwiderstand -> es geht weniger Strom verloren

    • Passive Ausbreitung ĂŒber ca. 2mm auch bei kleinen Faserquerschnitten möglich

    • Nebeneffekt: Durch Ummantelung der Membran verringert sich deren KapazitĂ€t

-> GrĂ¶ĂŸer Durchmesser (=kleineres ra) oder Myelinisierung (=kleineres Cm) erhöht die Fortleitungsgeschwindigkeit

Welche Faktoren beeinflussen die passive Weiterleitung von Depolarisation im Axon? Wie kann die Weiterleitung optimiert werden?

Faktoren:

  • AbschwĂ€chung des elektrischen Signals in longitudinaler Richtung

    -> die StromstÀrke entlang der Strecke nimmt exponentiell ab

  • abhĂ€ngig von VerhĂ€ltnis von Membran- zu axonalem Widerstand

Optimierung:

  • Erhöhung des Durchmessers der Zellen

    -> axonaler Widerstand steigt schneller als Membranwiderstand

  • Myelinisierung von Nervenfasern

    -> erhöht ebenfalls den spezifischen Membranwiderstand

    -> VerlÀngerung der Fortleitung

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Elena N.

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