BP2 VL2

1.       Mechanosensoren

->  die größte Klasse der Sensoren

->  mechanische Veränderungen aus der Umwelt werden in Information umgewandelt

2.       Thermosensoren

3.       Chemosensoren

->  chemische Stoffe, Botenstoffe

4.       Nozisensoren

->  sind sensibel für spezifischen Schmerz

->  [von latein. nocere = schädigen, receptor = Empfänger], Nociceptoren, Nozirezeptoren, spezialisierte Nervenendigungen (freie Nervenendigung) zur Aufnahme und Weitermeldung potentiell schädlicher Reize (Nozizeption, Schmerz), sog. "Schadensfühler".

5.       Photosensoren

->  können Photonen aufnehmen

->  visuell

• nur 5, keine 9 spezialisierten Sensorzellen -> Energieeffizienz

• stark reduzierte Information aus der Umwelt

• entwickeln oder rekonstruieren des Sinneseindrucks

• sehr breite Erlebniswelt

-          A: sekundäre Sinneszelle -> erzeugt Sensorpotenzial, braucht aber ein nachgelagertes Neuron, das das AP bildet

-          C: primäre Sinneszelle -> einfacher Aufbau, können dies alles direkt selbst machen, AP muss vor SP gebildet werden

·        In jedem Sinnesorgan gibt es Rezeptor, deren Erregung den sensorischen Prozess auslösen 

·        Rezeptoren sind Molekülkomplexe in Zellmembranen, die mit anderen Molekülen spezifisch reagieren -> formt Reize in neuronale Information 

·        Sinnesphysiologischer Rezeptor => Sensor 

Primäre Sinneszellen 

„P.S. sind embryologisch gesehen Neurone des ZNS, die neuroektodermalem Ursprungs sind und im Laufe der Entwicklung in die Peripherie verlagert wurden.“ 

·        Embryologie: Lehre der Keimentwicklung 

·        Neuroektoderm: Teil des äußeren Keimblatts (Ektoderm), aus dem sich in Embryonalzeit das Nervensystem entwickelt 

·        Können Sensorpotentiale in APs umwandeln 

·        Leitet Information direkt ins Nervensystem 

·        Können Transduktion und Transformation vornehmen 

„S.S. sind aus embryologischer Sicht Zellen, die sich von Glia der Peripherie oder con den endo-/ektodermalen Epitheliten ableiten.“ 

·        Können Sensorpotential erzeugen, brauchen jedoch nachgelagertes Neuron, welches Bildung des APs übernimmt 

·        Können nur Transduktion vornehmen 

->   adäquater Reiz: jeder physikalische Reiz, der mit minimaler Energie einen Reiz erzeugt

Adäquater Reiz 

·        Evolution hat bestimmte Sinnesorgane herausgebildet, die darauf angelegt sind, auf bestimmte physikalische/chemische Reize optimal zu reagieren 

·        Meist ist das der Reiz, der die minimale Energie benötigt , um betreffende Organ zu erregen 

·        „Jede physikalische Veränderung, die von Sensorzellen verarbeitet werden kann“ 

Inadäquater Reiz 

·        Sensorzellen nicht nur vom a. Reiz aktiviert -> können AP bilden, obwohl Reiz unpassend 

o   Bsp. Kopfstoßen-SterneSehen -> Druck löst Aktivität in Photosensoren aus 

Nur bei sehr intensiven Reizen 

•   Sinneszelle bildet Sensorpotenzial aus für einen Reiz, für den sie nicht optimiert ist

•   aus dem, was uns objektiv umgibt (Reize), wird eine subjektive Wahrnehmung

•   im Normalfall passen die wahrgenommene Sinnesmodalität und der Reiz zusammen (?)

•   wenn nicht: Bsp. „Sterne sehen“-> ein mechanischer Reiz kann dafür sorgen, dass Bewegung in die Netzhaut gelangt, welche Aktivität in den Photosensoren hervorruft -> inadäquater -> die wahrgenommene Sinnesmodalität ist hier unabhängig davon, ob ein mechanischer oder visueller Reiz vorliegt

-          Wahrgenommene Sinnesmodalität wird nicht durch physikalischen Reiz bestimmt, sondern allein durch das gereizte Sinnesorgan/Aktivierung der Sensorzellen -> System entscheidet 

-          Veränderungen im inneren Milieu der Zelle sind als Potenzial messbar

-          AP verändern das Prinzip der direkten Kodierung (?)

-          eine Sensorzelle kann auch Schaden nehmen

-          Membranpotenziale: AP, postsynaptisches Potenzial, SP

-          Schwelle: bestimmte Reizschwelle, damit ein SP ausgelöst wird -> Filterfunktion

-          Plateau: ab einem bestimmten Punkt reagiert die Sensorzelle nicht mehr mit einer Verstärkung der Aktivität

-          zwischen Schwelle und Plateau: Reaktionsfenster

-          je nach Sensortyp stärkeres oder schwächeres SP

-          Potential bilden, damit AP gebildet werden kann 

-          Reizung von Sensoren führen zu lokalen Änderungen des Membranpotentials, dem SP 

-          Veränderungen in physischen Umwelt können in Veränderungen im inneren Milieu der Zellen übertragen werden (Kopplung Um-/Innenwelt) 

-          Direkte Codierung: starker Druck erzeugt stärkeren Reiz 

-          Nicht jede Veränderung ist SP auslösend -> Reizschwelle 

-          Sensortypen unterscheiden sich in ihren Schwellen/Plateaus/Reaktionsstärken 

-          Ab bestimmter Stärke entsteht Plateau -> keine erhöhte Reaktion der Sensorzelle möglich 

-          Schutzfunktion: präventiert Schaden der Sensorzelle 

Übertragung eines mechanischen Reizes in ein SP -> „Übersetzung in die Sprache des Nervensystems“

-          SP wird in AP übertragen -> verlustfreie Transportierung der Information in ZNS oder PNS

Transduktion & Transformation

nur Transduktion (nachgelagerte Zelle notwendig)

Kanal öffnet sich, wenn Druck darauf ausgeübt wird (weniger Druck -> weniger Kanäle und andersherum)

-          bei deren Öffnung verändert sich die Ladung -> SP (?)

-          Physikalischer Reiz -> Sensorpotential

Anpassung und Veränderung auf der Ebene der Sensorzelle -> Sensorzelle bestimmt, ob die Information ins System kommt

-          findet im Neokortex (ZNS) statt -> einfacher Lernmechanismus -> Information ist schon im System) -> wo Schwelle/Plateau?

-          Veränderungen sind wichtiger als das Vorhandensein eines Reizes -> Energieeffizienz

-          wenn kein Reiz anliegt -> kein AP (untypisch)

->  Besitzen keine Baseline

->  Zeigen nach Adaptation noch statische Antwort

->  Bei Beendigung des Reizes endet auch ihre Aktivität

->  Proportional-Differential-Fühler

->  Bspw. Mechanorezeptoren

->  Druckempfindung adaptiert

-          größere Bandbreite an Informationskodierung, Grundrhythmus der selbstgenerierten APs -> Grundaktivität, Abnehmen eines Reizes wird auch wahrgenommen

->  Keine statische Reizantwort (d.h. keine Aktionspotenziale während der Plateauphase)

->  Reiz erzeugt kein AP, sondern moduliert seine Frequenz

->  Reine Differenzialfühler 

->  Bspw. Mechanorezeptoren

->  Typischer Weise im ZNS Grundrythmus, selbst wenn kein Reiz da

-          Sensorzellen können schneller/langsamer adaptieren

 „Bereich von Sinnesrezeptoren, der an ein einziges nachgeschaltetes Neuron Infos weiterleitet“ 

·        Bereich, wo verarbeitet wird 

·        Großes Rezeptives Feld -> viele Neurone hinverschaltet  

o   Arbeitet gröber; Zelle A “vergisst”, von welcher Synapse Information kommt 

o   Durch höhere Konvergenz nimmt jedoch auch Fähigkeit zu, wahrzunehmen 

-          Ermöglicht frühe Vorverarbeitung, bevor Information ZNS erreicht 

-          Bestimmt die Größe der rezeptiven Felder bei nachgeschalteten Neuronen im ZNS 

Zusammenlaufen von verschiedenen Neuronen auf ein Neuron -> Datensparsamkeit (Energieeffizienz)

„Unterschiedlich viele primär afferente Neurone entsenden Nervenfasern, die auf ein zentrales Zielneuron konvergieren und synaptische Kontakte mit einzelnen zentralen sensorischen Neuronen haben.“ - > mehrere Zellen konvergieren auf gemeinsame nachgeschaltete Sensorzelle 

Flut an eingehender Information wird reduziert, sodass Signale leichter bearbeitet werden können (Energieeffizienz) 

ein Neuron wird von mehreren Rezeptoren angeregt -> Signal wird durch Konvergenz verstärkt -> Empf. bei höherer Konvergenz größer 

nachgeschaltete Neurone nicht aktiviert, wenn zu geringer Teil angeregt 

Information wird verbreitet -> ermöglicht bereits eine relativ frühe Vorverarbeitung (divergieren: aufteilen)

·         Aufteilung -> eine vorgelagerte Zelle kann mehrere nachgelagerte Zelle erreichen

·        “Lateral”: seitlich/auf der Seite liegend 

·        Verschaltungsmuster von Neuronen; Überlagerung zweier rezeptiver Felder 

o   Z.B.: Neuron wird vom Zentrum seines rezeptiven Feldes her erregt, von einem mehr oder minder regelmäßig geformten Umfeld hingegen gehemmt 

o   Hemmende Felder durch Verbindung der primären Afferenzen mit Interneuronen, die an betreffenden zentralen sensorischen Neuronen hemmende Synapsen bilden 

•   Afferenzen: alle Zuflüsse von Information zu einer definierten Struktur 

•   Interneurone 

·       Inhibitorisch: Glycin, y-Aminobuttersäure, Serotonin, Dopamin 

·       Exzitatorisch: Acetylcholin, Noradrenalin 

o   Da Hemmung von sozusagen „seitwärts“ liegenden Neuronen derselben Sinnesbahn ausgeht, wird von lateraler Hemmung gesprochen 

-          Zelle kann ihre Nachbarzellen daran hindern, sich in gleicher Weise zu differenzieren wie sie selbst -> so kann System erkennen, ob Information von verschiedenen Orten kommt 

Auge z.B. bis Neokortex (im visuellen System)

-          erste Verschaltung auf der Ebene des Gehirns („Tor zum Bewusstsein“)

·        Sensorische Bahnen besteht aus Kette von zentralen Neuronen, die durch Impulse der betreffenden Sensoren erregt werden und durch Synapsen miteinander verbunden sind 

·        Alle neuronalen Verschaltungen innerhalb sensorischer Bahn/verbundener Hemmsysteme bilden gemeinsam ein Sinnessystem 

Weiterleitung der Informationen besitzt typische Abfolge 

·        Primär afferenten Nervenfasern enden nach ihrem Eintritt ins Rückenmark/Hirnstamm an sekundären sensorischen Neuronen 

o   Deren Axone sammeln sich zu sensorischen Bahnen, die in höheren Kerngebieten enden 

o   Hirnstamm/Rückenmark als Weiterleiter/ “Kabel” 

·        Letzte Station bei fast allen Sinnen sind die Neurone im Projektionsfeld der Hirnrinde 

o   Diesen sind meistens Neurone in einem thalamischen Projektionskern vorgeschaltet 

o   Erste Verschaltungen im Thalamus 

·        Hierarchischer Aufbau 

o   Rezeptoren 

o   Thalamische Relaiskerne 

o   Primärer sensorischer Cortex 

o   Sekundärer sensorischer Cortex 

o   Assoziationscortex 

·        Funktionelle Trennung der Ebenen 

·        Parallele Verbindungen zwischen Ebenen 

·        Zahlreiche Feedback-Bahnen