05 Aktionspotentiale und Informationsweiterleitung

• Konzerntrationsgefälle -> Diffusionskräfte:

  • intrazellulär: K+ und A-

  • extrazellulär: Na+ und Cl-

• Ladungsgefälle -> elektrische Kräfte (entstehen für Konzentrationsgefälle + Permeabilität)

  • Permeablilität für Cl- (rein -> mehr negativ) und K+ (raus -> weniger positiv, am wichtigsten)

  • leak channels, stochastisches Öffnungsverhalten

• aktiver Ionentransport: Na-K-Pumpe

  • ATP-Verbrauch

  • 3Na raus, 2K rein

• Na-Kanäle: Kokain/Lidokain

• Blockierung der Na-K-Pumpe: Pfeilgift

• Eintreffen eines Reizes löst Depolarisation aus = Sensorpotential

• Überschreitet Schwellenwert nicht

• spannungssensitive Kanäle registrieren Depol (Na-/K-Kanal)

• Depol

  • schnelle spannungssensitive Na-Kanäle -> Na-Einstrom

  • werden bei pos Membranpotential inaktiviert (Globulus)

  • wieder in Ruhezustand bei Ruhemembranpot

• Repol

  • langsame spannungssensitive K-Kanäle -> K-Ausstrom

  • Öffnen bei Depol verzögert

  • schließen bei Wiederherstellung des Ruhemembranpotentials

• Repol

  • Wiederherstellung des RMP durch die NaKATPase

  
  

• unidirektional

• Refraktärzeit durch Inaktivierung der Na-Kanäle

• saltatorisch durch Myelinisierung

  • unter Myelinscheiden kaum Kanäle, dazwischen in hoher Dichte -> dort sehr schnelle elektronische Weiterleitung

  
  

• Nervenleitgeschwindigkeit

  • 120m/s vs. 1-3 (max 30) m/s

• Energieverbrauch

  • niedrig vs. hoch

• Vorkommen

  • weiße Substanz in ZNS vs. Innervierung innerer Organe, modulatorisch

• Nervenleitgeschwindigkeit

  • 120m/s vs. 1-3 (max 30) m/s

• Energieverbrauch

  • niedrig vs. hoch

• Vorkommen

  • weiße Substanz in ZNS vs. Innervierung innerer Organe, modulatorisch

• Verbindungsstelle zwischen zwei Neuronen oder Neuron zu Erfolgsorgan

  • Informationsweiterleitung, aber auch -verarbeitung

• Unterscheidung

  • Funktionsweise

    • chemisch

    • elektrisch

      
      

• gap junctions

  • Connexon aus Connexinen (Porenmoleküle)

• direkter Ionenaustausch entlang eines Potentialgefälles

• sehr schnell, fast keine Zeitverzögerung

• oftmals lokale Ansammlungen für flächendeckende, synchrone Ausbreitung

  • in Herzmuskel o. Uterus: schnell und synchron

  • oszillatorisch (evtl. Epilepsie)

• Neurotransmitter bindet an membranständigen R -> Postsynaptisches Potential (PSP)

• Verrechnung mehrerer PSPs -> Informationsverarbeitung

• nicht nach Alles-oder-nichts-Prinzip, da ligandengesteuert -> lokale, graduelle Änderung des Membranpotentials

• Neurotransmitter bindet an membranständigen R -> Postsynaptisches Potential (PSP)

• Verrechnung mehrerer PSPs -> Informationsverarbeitung

• nicht nach Alles-oder-nichts-Prinzip, da ligandengesteuert -> lokale, graduelle Änderung des Membranpotentials

• Rezeptor gibt Neurotransmitter wieder frei in synaptischen Spalt

• Reuptake

• Präsynaptische Autorezeptoren überwachen Transmitter-Konz in syn Spalt

Ionotrope R

• Kanalproteine

• Bindung Ligand (Neurotransmitter) -> Ionenkanal geöffnet -> direkte Wirkung

  • zB nACh-R o. Glu am NMDA

Metabotrope R

• sekundäre Prozesse in Zielzelle aus -> indirekte Öffnung von Ionenkanälen

• second-messenger

  • zB metabotrope Glu-R: G-Protein-gekoppelt (Alpha-Komplex an Effektor-Protein (zB cAMP)-> an Ionenkanal)

• AP -> Öffnung spannungsabhängiger Ca-Kanäle #8stab. SNARE-Komplexe) -> Verschmerlzen der Vesikel (SNARE-Komplexe) -> Exocytose -> Transmitterfreisetzung

• Depol

  • meistens durch ligandengesteuerte Na-Kanäle

• ACh und Glutamat

• meist ligandengesteuerte Cl-Kanäle -> Hyperpol -> Erregbarkeit herabgesetzt

• auch K-Kanäle

• zB GABA

• Konvergenz zB Retina

• Divergenz: großer Einfluss eines einzelnen Neurons

• räumliche Summation: EPSPs, die gleichzeitig oder sehr kurz nacheinander eintreffen, verstärken sich gegenseitig

• räumliche Bahnung: Summation führt tatsächlich zu AP

• Voraussetzung dafür: Konvergenz

• an Präsynapse: schnelle aufeinanderfolgende Impulse -> ausgeschüttete Transmittermenge erhöht sich -> postsynaptische Potentiale schaukeln sich auf

• zeitliche Bahnung: tetanische Potentierung

• wichtig im ZNS

• zweite inhib Synapse setzt auf excitator auf

• Vorwärts- / laterale Hemmung

• räumliche Summation

• zeitliche Summation

• Konvergenz/Divergenz (Retina, Muskel)

• präsynaptische Hemmung

• laterale Hemmung (Kontrast im vis System)

• LTP

• synaptische Depression