Was bezeichnet man als “Zeitgeber”?
Zeitreize aus der Umwelt (Hell-Dunkel-, Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen)
-> durch Kopplung an solche Zeitgeber werden Tiere entsprechend dem Tag-Nacht-Rhythmus reguliert und halten einen Aktivitätsrhythmus von genau 24h aufrecht
Was würden kleine Timingfehler von zB. 24,5h bewirken?
ein Tier würde zB. vollständig von der Tages- zur Nachtaktivtät wechseln
Was passiert, wenn Säugetiere von sämtlichen Zeitgebern abgeschnitten werden?
sie richten sich in einem Aktivitäts- und Ruherhythmus ein, der eine Periode von ca. 24h hat = freilaufend
Mäuse: 23h
Hamster: fast 24h
Mensch: 24,5-25,5
Was geschieht bei Isolationsstudien, die in Höhlen durchgeführt wurden?
beim Auftrag, einen eigenen Zeitplan zu ertsellen, stellen sich die Probanden auf einen Zyklus von ca. 25h ein
Aktivitätsrhythmus wird immer mehr freilaufend (30-36h)
ca. 20h wach
ca. 12h Schlaf
-> scheint ihnen normal
Wie verändern sich Verhalten und Physiologie innerhalb eines 24h Zyklus?
Körpertemperatur und andere physiologische Maße verändern sich, selbst wenn Personen mit künstlicher Beleuchtung auf einen 20-Stunden oder 28-Stunden-Tag hin reguliert werden
-> normale Rhythmen werden desynchronisiert
bei Höhlenexperimenten größere Unterschiede bei Erstellung eines eigenen Zeitplans
normalerweise Tiefstwert der Körpertemperatur direkt vor dem Aufwachen erreicht - bei Desynchronisierung verschiebt sich das Temperaturminimum auf einen früheren Zeitpunkt in der Schlafphase
-> Schlafqualität und Wohlbefinden benachteiligt
=> Körper hat mehr als nur eine biologische Uhr, da Schlaf-Wach- und Temperaturzyklen unabhängig voneinander und in eigenem Tempo ablaufen können
Wo kann eine Desynchronisation im Alltag auftreten?
beim Reisen = Jetlag (Körper muss einem neuen Schlaf-Wach-Zyklus folgen)
Was ist das beste Mittel gegen einen Jetlag?
helles Licht
Was ist der wichtigste Zeitgeber für Säugetiere?
Hell-Dunkel-Zyklus
Was ist bei einigen Säugetieren der allererste Zeitgeber?
Hormonkonzentrationen der Mutter
Welche Zeitgeber sind bei erwachsenen Säugetieren weiters relevant?
periodische Verfügbarkeit von Nahrung oder Wasser
soziale Kontakte
Umwelttemperaturzyklen
Lärm-Ruhe-Zyklen
Welche Komponenten beinhaltet eine biologische Uhr, die circadiane Rhathmen hervorruft?
Visuelle Eingangssignale (afferente Bahnen: regulieren die Uhr) -> Uhr (läuft auch ohne Eingangssignale weiter)-> Ausgangssignale (Efferente Signale: kontrollieren bestimmte Gehirn- und Körperfunktionen)
Welche Nervenzellgruppen fungieren als biologische Uhr?
die suprachiasmatischen Kerne (SCN)
Volumen < 0,3mm^3
kleinste Neuronen im Gehirn
Was passiert bei elektrischer Stimulation eines SCN?
die circadianen Rhathmen können in vorhersehbarer Weise verschoben werden
was passiert, wenn beide SCN Kerne entfernt werden?
die circadiane Rhythmik von Schlafen und Wachen, körperlicher Aktivität, Essen und Trinken verschwindet
-> bei Hamstern wiederherstellbar
innere Rhythmen können sich nicht wieder einstellen
Wie wirken sich Läsionen der SCN aus?
kein Schlafverlust
Hell-Dunkel-Rhythmus kann weiterhin koordiniert werden
Wovon hängt der Schlaf-Mechanismus ab?
von der Menge und dem Zeitmuster des vorhandenen Schlafs
Welche Aufgabe erfüllt der SCN über die Retina-Hypothalamus-Bahn?
= Mechanismus, der die Gehirnuhr immer wieder neu einstellt
Axone aus Ganglienzellen in der Netzhaut gehen direkte Verbindung mit den Dendriten der SCN-Neuronen ein
notwendig, damit Schlaf-Wach-Zyklus und Nact-Tag-Rhathmus übereinstimmen
Wie unterscheiden sich SCN-Neuronen von anderen Neuronen der Sehbahn?
sie haben sehr große, nichtselektive rezeptive Felder und reagieren auf Helligkeit, nicht auf Orientierung oder Bewegungsrichtung von Lichtreizen
Netzhautzellen sinnd weder Zapfen noch Stäbchen
-> Orientierung am Licht
Welches Photopigment, das nicht in Zapfen und Stäbchen enthalten ist, wurde neu entdeckt?
Melanopsin
sehr langsam durch Licht aktiviert
Axone senden direkt ein Signal an SCN, wo die circadiane Uhr eingestellt werden kann
Was wird durch Ausgangssignale des SCN innnerviert?
zuerst nahe gelegene Abschnitte des Hypothalamus, sie reichen aber zum Teil ins Mittelhirn und in andere Teile des Zwischenhirns
-> da fast alle SCN-Neuronen GABA als NT verwenden, hemmen sie wsl. die Neuronen, die sie innervieren
-> sie sezernieren auch Adiuretin
Wozu führen ausgeprägte Läsionen in den efferenten SCN-Bahnen?
Unterbechung der circadianen Rhythmen
Woher wissen die SCN-Neuronen, wie spät es ist?
jede Zelle = winzige Uhr
Isolationsexperiment: Neuronen wurden aus dem SCN entfernt und getrennt vom Gehirn und voneinander in Gewebekulturschale gezüchtet
=> Raten von APs, Glucoseverbrauch, Adiuretinsynthese und Proteinsynthese fluktuierten in 24h-Rhythmen wie im intakten Gehirn
=> SCN-Zellen können nicht mehr auf Hell-Dunkel-Zyklen hin reguliert werden
=> grundlegende Rhythmik intakt und ähnlich wie bei den Tieren, denen der Zeitgeber entzogen wurde
Wie läuft der SCN-Mechanismus weiter ab?
Wie lässt sich erklären, dass die SCN-Uhr auch ohne APs verlaufen kann?
behandelt man SCN-Zellen mit Tetrodoxin, wird das AP zwar blockiert, aber die Rhythmik der Funktionen wird nicht beeinflusst
wird das Tetrodoxin entfernt, läuft der Rhythmus normal weiter
-> vgl. Zeiger einer Uhr: entfernt man die Zeiger, läuft die Uhr trotzdem weiter
Warum kann eine Uhr überhaupt ohne APs fuktionieren?
Was sind die wichtigsten Gene bei Säugetieren?
period (per)
cryptochrome
clock
-> grundlegendes Schema ist immer eine Feedbackschleife
Wozu dienen clock-Gene?
sie werden transkripiert, um mRNA zu produzieren
die daraus produzierten Proteine senden dann ein Feedback und interagieren mit dem Transkriptionsmechanismus, wodurch die Genexpression abnimmt
=> weniger Proteine produziert
=> Genexpression steigt weiter
=> neuer Zyklus
Dauer: 24h (circadianer Rhytmus)
Wozu dienen Lichtinformationen aus der Retina?
die Uhren der SCN-Neuronen jeden Tag neu zu stellen, aber Neuronen kommunizieren auch direkt miteinander
Auf welche Bereiche übt der SCN einen stakren Einfluss aus?
vegetatives NS
Kerntemperatur
Nebennierenrindenhormone, wie Cortisol
neuronale Schaltkreise zur Koordination von Nahrungsaufnahme, Beweguung und Stoffwechsel
-> regulieren wiederum viele der circadianen Uhren im Körper (z.B. Einfluss der Körpertemperatur auf Uhren im peripheren Gewebe: sinkt jede Nacht 1Grad)
Wodurch können circadiane Uhren desynchronisiert werden?
ungewöhnliche Essenszeiten
chronische Dosen Metamphetamin
extreme Lebensbedingungen
Last changed2 years ago