Neurobiologie

1. Dendriten = Signalaufnahme: empfängt elektrische Signale anderer Nervensignale

2. Axonhügel = Verrechnung der ankommenden Reize

3. Soma = Zellkörper als Ort des Stoffwechsels

4. Axon = Nervenfaser; Weiterleitung des Reizes

5. Ranviersche Schnürringe = freiliegende Axonmembran -> schnellere Erregungsleitung

6. Synapse = chemische Übertragung des Reizes durch Transmitter auf nächste Nervenzelle

7. Synaptisches Endknöpfchen = Kontakt zur Zielzelle; Übertragung der Informationen

8. Schwann`sche Zelle = Isolation des Axons durch Myelinbildung

1. Ruhepotenzial -70mV

   • spannungsabhängige K+ und Na+ Kanäle geschlossen

2. Reiz am Axonhügel gesammelt

3. Wenn Reiz stark genug ist, öffnen sich Na+ Kanäle (Schwellenpotenzial -55 mV)

   • Alles oder nichts Gesetz

4. Na+ Ionen strömen in Innenraum (Depolarisation -30mV)

5. Na+ Kanäle schließen sich

6. K+ Kanäle öffnen sich (transportieren positive Ladung aus Zellinneren) (Repolarisation)

7. K+ Kanäle schließen sich zeitverzögert, sodass mehr K+ Ionen nach außen zu strömen (Hyperpolarisation)

8. Zelle nicht erregbar für kurze Zeit (relative Refraktärzeit)

• Zellmembran aus Lipid-Doppelschicht (Barriere für Fluss von Ionen und anderen geladenen Molekülen)

• Innerhalb der Zelle höhere Konzentration an K+ und niedrigere Konzentration an Natrium

• Höhere Konzentration an negativ geladenen Proteinen innerhalb der Zelle

• Bestimmte Kanäle für bestimmten Ionen (Natrium-Kanäle erlauben nur Na+ den Eintritt in die Zelle)

• Mehr Kaliumionen verlassen die Zelle, weshalb das Innere negativer wird als das Äußere

  • Ladungsverschiebung erzeugt Ruhepotenzial Bei -70mV

• Wenn Zelle durch Reiz aktiviert wird, werden Na+ Kanäle geöffnet -> Depolarisation

• bei unmyelisierten Nervenfasern

• Erregungsleitung breitet sich gleichermaßen entlang des Axons aus

• Natriumkanäle öffnen sich im Bereich des Aktionspotenzials

• Natriumionen strömen in Zelle -> Depolarisation verstärkt und Erregung breitet sich entlang des Axons aus

• Langsamer und weniger energieeffizient

• Bei myelisierten Nervenfasern

• Myelinscheiden sind Schichten von Fettzellen, die die Nervenfasern umgeben und isolieren

• Elektrische Erregung springt von Ranvier-Schnürring zum nächsten

  • Effekt der Erregungsleitung schneller und effizienter Mit weniger Energieverlust

• Schnelle Übertragung von Nervenimpulsen im Gehirn und peripheren Nervensystem

• Wichtig bei Funktionen wie Reflexen

1. Aktionspotenzial erreicht Endknöpfchen -> Membran depolarisiert

2. Spannungsgesteuerte Calciumionenkanäle öffnen sich

   • Calciumionen strömen in Endknöpfchen (mehr Ca+ im Spalt als im Inneren)

3. Calciumanstieg sorgt für Signal für Vesikel im präsynaptischen Endknöpfchen

4. Vesikel verschmelzen mit präsynaptischen Membran

5. Neurotransmitter (Acetylmoleküle) in Spalt ausgeschüttet (Exozytose)

6. Acetylcholin zum postsynaptischen Teil

7. Postsynapse depolarisiert -> Stärke der Potenzialladung hängt von Transmittermenge ab

   • überschreitet die Menge den Schwellenwert entsteht Aktionspotenzial

8. Inaktivierung des Neurotransmitters Acetylcholin

9. Cholinergen diffundiert zurück in Präsynapse -> zu Acetylcholin synthetisiert

• blockiert Aktivität des Neurotransmitters Acetylcholin an Rezeptoren der Skelettmuskelatur

• Kanäle bleiben geschlossen, kein Na+ in die Zelle

• Keine Signalweiterleitung

• Muskelerschlaffung oder Atemstillstand

• exzitatorisches postsynaptische Potenzial

• Kurzzeitige depolarisierende Veränderung der elektrischen Ladung an postsynaptischen Membran

• an Synpase zwischen zwei Neuronen wird ein exzitatorischer Neurotransmitter freigesetzt, der an Rezeptoren auf postsynaptischen Membran bindet

• Ionensenitive Kanäle öffnen sich

• Wenn mehr positive Ionen ins Zellinnere eindringen als negative Ionen austreten

  • Kurzzeitige depolarisierende Veränderung der elektrischen Ladung in der Zelle

• Aktionspotenzial wird ausgelöst

• Weiterleitung der Erregung entlang des Neurons

• inhibitorisches postsynaptischen Potenzial

• An Synapse zwischen zwei Neuronen wird inhibitorischer Neurotransmitter freigesetzt

• Wenn mehr negative Ionen ins Zellinnere eintreten oder positive Ionen aus Zellinneren austreten als bei Ruhepotenzial

  • Kurzzeitige hyperpolarisierende Veränderung der elektrischen Ladung in Zelle

• Membranpotenzial weiter weg von Schwellenwert

• Hemmender Mechanismus

Summation von Signalen, die von mehreren präsynaptischen Neuronen an einer einzigen postsynaptischen Zelle ankommen

Frequenz des Signals maßgeblich über Wirkungsstärke

1. Noradrenalin bindet an beta-adrenergen Rezeptor an postsynaptischen Membran, der an Enzym G-Protein gekoppelt ist

2. Dadurch wird GDP durch GTP am G-Protein ersetzt

3. G-Protein aktiviert

4. G-Protein aktiviert weiteres Enyzm: Adenylatzyklase

5. Adenylatzyklase wandelt ATP in cAMP um

6. cAMP stimuliert Proteinkinase

7. Proteinkinase überträgt Phosphatgruppen auf K+ Ionenkanäle

8. Dadurch K+ Ionenkanäle geschlossen

9. K+ Ionen können nicht mehr aus postsynaptischen Neuron strömen

10. Wert des PSPs verringert sich/wird positiver

11. Neuron ist leichter erregbar las zuvor, da das Membranpotenzial näher am Schwellenwert liegt

Second-Messenger-Kaskade (ein Transmitter, der das Öffnen und Schließen von mehreren Ionenkanälen bewirkt)

1. Noradrenalin bindet an beta-adrenergen Rezeptor an postsynaptischen Membran, der an G-Protein gekoppelt ist

2. GDP durch GTP am G-Protein ersetzt

3. G-Protein aktiviert

4. G-Protein aktiviert Adenylatzyklase

5. Adenylatzyklase wandelt ATP in cAMP um

6. cAMP stimuliert Proteinkinase

7. Proteinkinase überträgt Phosphatgruppen auf K+ Ionenkanäle

8. K+ Ionenkanäle geschlossen

9. K+ Ionen strömen nicht aus postsynaptischem Neuron

10. Wert des PSPs verringert sich/wird positiv

11. Neuron leichter erregbar als zuvor, da Membranpotenzial näher am Schwellenwert liegt

1. Licht trifft auf Rhodopsin (besteht aus Retinal und Opsin); Retinal absorbiert Licht und verändert seine Form

2. Veränderung der Retinal-Form: Form von Cis-Retinal zu trans-Retinal verändert; Opsin-Molekül ändert auch seine Form

3. Aktivierung des Transducin: Opsin verändert Form und aktiviert G-Protein (Transducin)

4. Aktivierung der Phosphodiesterase (PDE)

5. Verminderung des cGMP-Spiegels: PDE spaltet cGMP; wenn cGMP gespalten wird, sinkt cGMP-Spiegel in Zelle -> Schließung von Natriumkanäle

6. Hyperpolarisation der Photoreptorzelle: Freisetzung von Glutamat reduziert -> Hemmung der benachbarten Zelle in Netzhaut

7. Erregung eines elektrischen Signals: bipolare Zellen integrieren Signale aus mehreren Photorezeptoren und leiten Signal an Ganglien weiter

8. Weiterleitung des Signals an Gehirn: über Sehnerv an Gehirn; Signale werden verarbeitet und interpretiert, um Sehrvermögen zu ermöglichen

Gesamtheit der miteinander verknüpften Nervenzellen

• Gehirn und Rückenmark

• Neuronen, die innerhalb des ZNS liegen, heißen Interneuronen

• Neuronen, die Erregungen von Rezeptoren vom PNS zum ZNS leiten, heißen sensorische Neuronen

• Efferente Neuronen leiten Erregung von ZNS zu Effektoren (Motoneuronen)

• zuständig für Schwarz-Weiß-Sehen

• arbeiten bei geringen Lichtmengen

• Fällt Licht auf Sehpurpurmolekül zerfällt dieses -> Freisetzung von Spannungsimpuls

• Spannungsimpuls wird zu Schaltzellen weitergeleitet und über Sehnnerv ins Gehirn

• Reagieren nur auf verschiedene Grauabstufungen

• Für Farben sind Stäbchen blind

• zuständig für Farbensehen

• Arbeiten bei größeren Lichtmengen

• Drei verschiedene Zapfentypen

  • Rotes Licht

  • grünes Licht

  • Blaues Licht

• Werden mehrere Zapfentypen gleichzeitig angeregt, werden diese Infos im Gehirn zu einem Gesamteindruck verrechnet

  • Beispiel: gleichzeitig starke Anregung aller Zapfen = Farbeindruck weiß