Nervenzelle

• Neuronen

• Gliazellen

• nehmen so viel Raum ein wie Neuronen

• Stütz- und Ernährungsfunktion

• bilden Myelinscheiden und die Blut-Hirn-Schranke

• nehmen an den erregungsprozessen modulierend teil

Zellkörper und ihre Fortsätze

• Im zentralen und peripheren NS bilden die NZ der Neurone die funktionell wichtigsten selbstständigen Grundeinheiten

• Größe und Form schwanken-> Grundplan ist derselbe

• Grundplan:

  • Zellkörper oder Soma

  • Fortsätze aus dem Zellkörper: Axon oder Neurit, und meist mehrere Dendriten

• Axon verbindet NZ mit anderen Zellen

• spezialisiert auf Empfang, Weiterleitung und Übertragung elektronischer Signale

• Vielfalt von Formen & Größen

Lipid - Doppelschicht ( Fettmoleküle)

• ein dichtes Kapillarnetz versorgt Neurone und Gliazellen mit Blut

• Alle Zellen und die Kapillaren sind voneinander durch interstitielle Spalträume getrennt

• Metabolite erweitern die Blutgefäße

• Die dadurch vermehrte Blutung wird in bildgebenden Verfahren gemessen

• Nervengewebe wird mit Silbernitrat gefärbt

• 1-2& der Neuronen nehmen Silbernitrat auf und werden gefärbt, der Rest bleibt unverändert

• Charakterisierung verschiedener Zelltypen

• Farbstoffe wie z.B Thionin binden sich an baso-phile Verbindungen (RNA, DNA) in den Zellorganellen

• Markierung der Zellkörper

  • -> Verbindungen bleiben ungefärbt

• Untersuchung der Größe und Dichte von Zellkörpern

  -> Überblick: Größe & anzahl

• Fluoreszierender Farbstoff

• Gesamtes Neuron wird durch anterograden bzw retrograden axonalen Transport gefärbt

• Untersuchung neuronaler Bahnen, Funktionalität von Neuronen nach Läsionen

1. Schaltneuronen

2. Pyramidenzelle

3. Purkinje-Zelle

4. pseudonipolare Nervenzelle (relativ selten)

5. unipolare Nervenzelle:

   • erzeugen Signale für andere Zellen

     -> Hirnschrittmacher

     -> geben den Rhytmus vor

-> Schaltneuronen, Pyramidenzelle, Purkinje-Zelle sind multipolare Nervenzellen :

• besitzen viele Eingänge, wenig Ausgänge

• besitzen ein Ende

• Hauptsächlich im Zentralnervensystem

• Das Ruhepotenzial ist in erster Linie ein K+ - Diffusionspotenzial, ergibt sich aus dem Gleichgewicht zwischen dem von innen nach außen gerichteten Diffusionsgefälle der K+Ionen

  und dem von außen nach innen gerichteten Ladungsgefälle

• K+- Diffusionspotenzial:

  Kalium gelangt durch die Poren der Membran ins außen Diffusionsgefälle

  -> führt zum Verlust positiver Ladung

  -> führt zu elektrischer Spannung

• Ruhepotenzial:

  • Die Zellmembran ist die dünne Lipiddoppelschicht, an der membranpotenziale, d.h Potenzialdifferenzen zwischen dem Zellinneren und dem Extrazellularraum auftreten

  • Membranpotenziale aller Art werden am genauesten mit einer intrazellulären Mikroelektrode gemessen

• Bedeutung der K+ Ionen für das Ruhepotenzial

  • Für die Entstehung eines Membranpotenzials sind geringfügige Ladungsverschiebungen an der Plasmamembran nötig

  • K+- , Na+ - und Cl- -Ionen verteilen sich sehr unterschiedl. im Intra - versus dem Extrazellulärraum

  • Dies ist Voraussetzung für die Entstehung der verschiedenen Membranpotenziale

• Das RP ist in erster Linie ein K+ - Diffusionspotenzial, dessen Größe sich aus dem Gleichgewicht zwischen dem von innen nach außen gerichteten Diffusionsgefälle der K+ - Ionen und dem von außen nach innen gerichteten Ladungsgefälle ergibt

• Für Na+-Ionen ist die Zellmembran in Ruhe ein wenig permeabel

• Es resultiert ein passiver Einstrom von (wenigen) Na+ - Ionen, wodurch das Ruhepotenzial weniger negativ wird

• Diese Schwächung des Potenzialgradienten bedingt einen ständigen Verlust an K+ - Ionen

• Das RP kann nur durch den aktiven Transport von Na+ - Ionen aus den und K+ Ionen in die Zellen aufrecht erhalten werden

• In Ruhe sind die passiven und aktiven Ionenströme durch die Membran in einem dynamischen Gleichgewicht

  -> verbraucht 20-25% SW Energie z.B lernen -> Heißhunger auf Zucker

• Funktionieren wie Ionen-Poren, d.h sie sind selektive gänge für kleine Ionen (Kalium, Natrium) durch die hydrophobe Membran

• Manche Kanäle sind immer offen und benutzen die kinetische Energie der Ionen

• Manche Kanäle haben eine Schlossfunktion, d.h sie werden durch spezifische Reize oder Spannungszustände an der membran geöffnet und geschlossen

  

• Größe, Form und Zeitverlauf von Aktionspotenzialen sind bei allen Säugetieren sehr ähnlich:

  einem schnellen Aufstrich mit Overshoot folgt eine je nach Gewebe unterschiedl. langsame Repolarisation

• Aktionspotenziale haben immer ein Alles-oder-Nichts-Verhalten

• Die durch AP zu übermittelnde Information ist daher in ihrer Impulsfrequenz und ihrer Rhytmizität verschlüsselt

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• Der Aufstrich des AP wird durch eine plötzliche und kurzzeitige Erhönhung von gna und den daraus resultierenden Einstrom von Na+ Ionen in die Zelle verursacht

• Die Repolarisation ist folge des Rückgangs der Na-Leitfähigkeit und des Anstiegs von Gk, die zu einem Ausstrom von K+-Ionen führt

• Myelinisierte Nervenfasern haben eine hohe Leitungsgeschwindigkeit, da die Erregung sich sprunghaft von Schnürring zu Schnürring fortpflanzt.

• Diese saltatorische Erregungsleitungbesitzt, je nach Durchmesser des Axons und der Markscheide, Geschwindigkeiten bis zu 120 m/s. (statt 1 m/s bei unmyelinisierten Fasern)

• Am Axonhügel wird über die Genese des Aktionspotentials entschieden

• Spannungszustand am Axonhügel > -55mV?

• Hier werden die eintreffenden exzitatorischen postsynaptischen Potentiale (EPSP) und inhibitorischen postsynaptischen potentiale (IPSP) verrechnet

Aktionspotential öffnet Ca-Kanäle in der präsynaptischen Membran, Ca++ strömt ein. Vesikel verschmelzen mit der Membran und der Inhalt wird in den synaptischen Spalt freigesetzt

Re-Uptake: Unmittelbare Aufnahme der Neurotransmitter in den präsynaptischen Endknöpfchen

Enzymatischer Abbau: Neurotransmitter wird durch ein spezifisches Enzym abgebaut.

• Glutamat=Hirneigenes Glutamat -> häufigster erregender (exzitatorischer) Neurotransmitter, Hirnerregend

• Glycin= im rückenmark und Hirn verbreiteter hemmender Transmitter

• GABA = häufigster hemmender (inhibitorischer) Transmitter

• Catecholamine:

  • tyrosin

  • l-Dope

  • Dopamin

  • Noradrenalin

  • Adrenalin

• Indolamine:

wird aus der Aminosäure Tryptophan synthetisiert

• Acetylochlin:

  • neuromuskulären Synapsen

  • im autonomen NS

  • ZNS

• Endorphine = endogene Opiate

• Transmittersysteme ziehen sich durch viele Hirnregionen

•  Die Wirkung eines Neurotransmitters hängt von vielen Einflussfaktoren ab.

• Für ein bestimmtes Verhalten sind meist mehrere Transmittersysteme verantwortlich.

Kohonen-Netzwerke:

• Inputschicht, Outputschicht (Kohonenschicht)

• Jedes Neuron der Inputschicht ist mit jedem Neuron der Kohonenschicht verbunden.

• Jedes Neuron der Kohonenschicht ist mit den anderen verbunden, räumlich nahe liegende werden erregt, weiter entfernt liegende gehemmt.

Hopfield-Netzwerke (autoassoziative Netzwerke) :

Bestehen aus einer einzigen Schicht, in alle Neuronen mit allen anderen verbunden sind.