In welchen Organen, beziehungsweise Geweben des Körpers finden die folgenden Prozesse statt (möglichstgenau!)?
Gastrulation
Meiose II
Befruchtung
Entstehung der Keimbahn
Diktyoän
Hatching
a. Gastrulation: Endometrium = Gebärmutterschleimhaut
b. Meiose II der Oozyte: Erst nach dem Eisprung im Eileiter, nachdem das Spermium eingedrungen ist
c. Befruchtung: noch im Eileiter, bevor die Eizelle Richtung Gebärmutterschleimhaut wandert
d. Entstehung der Keimbahn: Im Embryo entstehen bis zur 5. Woche aus Urkeimzellen die Genitalleiste, welche am Ort der späteren Geschlechtsorgane Mitose betreibt und so die Keimbahn entstehen lässt
e. Das Diktyotän: In den Ovarien, Pause bis zur Pubertät
f. Hatching: einen Tag vor dem Einnisten in die Gebärmutterschleimhaut, also in der Gebärmutter
Was ist das Akrosom, welche Funktion hat es und welche biologischen Aktivitäten entfaltet es?
- Ein Lysosom, welches den Kopf der Samenzelle unter der Zellmembran überzieht
- dient als Schutz vor Zersetzung
- Hyaluronase löst interzelluläre Matrix der Kumuluszellen
- Akrosin löst punktuell Zona pellucida auf
Was sind Polkörper, wie viele gibt es und wann entstehen sie?
- Werden während der Meiose gebildet und besitzen einen haploiden Chromosomensatz der Mutter
- Es gibt 3 Polkörperchen, in der Meiose I trennt es einen Chromosomensatz von der Oozyte, in der Meiose II teilt sich Polkörper selbst noch einmal
Beschreiben Sie den Aufbau einer Blastozyste!
- besteht aus einer mit Flüssigkeit gefüllten Blase (=Blastozystenhöhle) und einem geringen Teil an Zellmasse, dem Embryoblast
- Umschlossen wird dies durch den Trophoblast und der Zona pellucida
Welche Zelltypen in der Spermatogenese entstehen durch Mitose, welche durch Meiose 1 und welche durch die Meiose 2?
- Mitose: Entstehen von Spermatogonien A und B + Entstehung Spermatozyten I
- Meiose I: Spermatozyten II
- Meiose II: Spermatiden
Welche Vorgänge sind charakteristisch für die Prä-Implantation?
- In der Zeit, in der die befruchtete Oozyte durch den Eileiter in die Gebärmutter wandert, entwickelt sich durch Zellteilung eine Blastozyste, welche bereit zur Implantation in die Gebärmutterschleimhaut ist
- Nach der Befruchtung tritt eine Furchungsteilung ein, nach mehrfacher Teilung entsteht eine Blastopore und es kommt zur Gastrulation
- Einen Tag vor der Einnistung kommt es zum Hatching und die Blastocyste befreit sich aus der zona pellucida, da diese die Einnistung verhindern würde
- Die Blastozyste haftet dann mit dem embryonalen Pol ans Endometrium an
- Dieser Vorgang dauert nach der Befruchtung 6 Tage, bis sich die befruchtete Oozyte im Endometrium einnisten kann
Gentechnisch veränderte Mäuse, denen Telomerase in ihren somatischen Zellen fehlt, entwickeln in bestimmten Geweben seltener Krebs als der Wildtyp. Schalte man jedoch zusätzlich zu Telomerase auch noch p53 aus, so entwickeln die doppelt-mutanten Mäuse mehr Karzinome (die noch dazu CIN zeigen) als die Kontrollgruppe.
Erklären Sie knapp (Zeichnung eventuell hilfreich), wie es sein kann, dass das Abschalten der Telomerase je nach Situation die Krebsentstehung mal verhindert und mal begünstigt.
- Durch die Telomerase in Krebszellen kann die Chromosmenlänge erhalten bleiben, was Krebszellen die Möglichkeit bietet sich endlos zu teilen und zu vermehren.
- Andererseits, wenn die Telomerase nicht vorhanden ist, wird mit jeder Zellteilung die Chromosomenlänge abnehmen und die Zelle mit der Zeit teilungsunfähig
a. Wofür steht die Abkürzung MPF?
b. MPF setzt sich wie zusammen und hat welche katalytische Aktivität?
c. Nennen Sie zwei Regulationsmechanismen über die MPF aktiviert wird.
a. Wofür steht die Abkürzung MPF? Mitosis promoting factor
Cdk1 wird in einem Komplex mit Cyclin B aktiv und treibt die Mitose an.
Cdk1 wird in eine dephosphorylierte Form umgewandelt und Cyclin in eine phosphorylierte Form, dadurch können die beiden Komponenten zum MPF zusammenlagern und aktivieren.
In sich teilenden Frosch-, Seeigel- oder Muschelembryonen steigt die Konzentration an M-Phase Cyclin kontinuierlich, aber langsam an. Demgegenüber steigt die MPF-Aktivität zu Beginn der Mitose sprunghaft an (siehe untenstehende Abbildung). Erklären Sie, warum das so ist! (Zeichnung u.U. hilfreich)
- Für Cdk1 Aktivierung wird Cyclin B bis zu einem gewissen Menge angelagert, wenn ein kritischer Punkt überschritten wird steigt die MPF Aktivität sprunghaft an.
1. a. APC steht für xxx; hierbei handelt es sich um XXX, welche die späten mitotischen Ereignisse steuert.
b. Benennen Sie die beiden APC-Substrate, die Sie in der Vorlesung kennengelernt haben; was ist ihre jeweilige biologische Funktion?
APC steht für Anaphase-Promoting-Complex; hierbei handelt es sich um E3, eine Ubiquitin-Ligase, welche die späten mitotischen Ereignisse steuert.
b. Cyclin A/B: Aktivierung von Cdk1 Securin: Inibiert die Separase, welche für die Chormosomen-Separation verantwortlich ist
1. a. Was ist ein CKI? Welche Klassen und Vertreter von CKIs haben Sie kennengelernt und wie unterscheidet sie sich in ihrer Wirkweise?
b. p16INK4A ist in mehr und in aggressiveren Tumoren mutiert als das nah verwandte p15INK4B. Welcher besondere genetische Umstand ist hierfür verantwortlich?
a.
- Cdk Inhibitoren
- 2 Klassen: Cip Familie und p16INK4 Familie
- Cip: bindet an Cyclin-Cdk Komplex, dafür wird Cyclin gebraucht
- p16INK4 : verhindert Bindung von Cyclin indirekt durch Konformationsänderungen an der Bindestelle von Cyclin
b.
- durch die Überlappung zweier Tumor-Suppressor Gene entsteht eine Schwachstelle, da p16 und ARF beide wichtige Funktionen innerhalb der Stressantwort sind. P16 inhibiert über mehrere Schritte die Zellteilung und ARF inhibiert p53 welches entweder zur Zellteilung oder Zelltod führt. Bei Krebs sind häufig diese beiden inakiviert, was zu einer Überstimulation in der Zellteilung führt.
p53 ist in >50% aller menschlichen Tumoren mutiert. Gleichzeitige Beteiligung an Apoptose und welchem wichtigen Prozess macht p53 zu dieser „Achillesferse“? Warum häufen sich bei p53- Verlust sekundär weitere Mutationen?
- P53 spielt eine zentrale Rolle in der Kontrolle der DNA auf Schäden. Durch eine Mutation und einen Ausfall von p53 werden Schäden und Mutationen seltener erkannt.
Nennen Sie drei weit verbreitete assays, mit denen die veränderten Eigenschaften von Krebszellen im Labor typischerweise nachgewiesen werden. (jeweiliges Schlagwort genügt)
- Kontaktinhibitionsassay
- Soft-Agar-Assay
- Xenograft Modell
a. Unten ist ein Schema einer Brustdrüsenzelle gezeigt. Was ist ErbB2 und wie wirkt dementsprechend Lapatinib?
b. In der Vorlesung haben Sie drei weitere Therapeutika kennengelernt, die sehr erfolgreich gegen Brustkrebs eingesetzt werden. Zeichnen Sie im obigen Diagramm ein, welchen Schritt der angedeuteten Signaltransduktionswege diese jeweils inhibieren, und nennen Sie die entsprechenden Wirkstoffe oder Handelsnamen.
c. Die Mortalitätsrate nimmt beim Kolon-Karzinom mit dem Alter stetig zu. Demgegenüber flacht bei Brust- und Gebärmutterhals-Krebs der altersabhängige Anstieg der Mortalitätsrate im Alter von ca. 50 Jahren stark ab. Erklären Sie!
- Her2 ist ein Wachstumsfaktor-Rezeptor, welcher bei Brustkrebszellen enorm wichtig ist, da bei deren Wachstum die nachgeschaltete Signalkaskade permanent aktiv sein muss. Lapatinib unterbricht die Signalverstärkung von Her2 und blockiert somit die Signalweiterleitung. Dadurch hören Brustkrebszellen auf sich zu teilen und töten sich oft auch selbst ab in diesem Prozess.
- Taxomifen: Nimmt Östrogen die Bindungsstellen- Wirkt gegen Hormon-abhängige Brustkrebs Typen
- Anastrozole: Inhibitor für Aromatase, dieses Ist verantwortlich für die Umwandlung von Androgenen zu Östrogenen
- Avastin: verhindert die Angiogenese, da es VEGF abfängt und der Tumor so die Blutgefäßbildung nicht anregen kann und dadurch erstickt
c.
- Mit der Menopause wird die Östrogen-Produktion eingeschränkt, wodurch die hormonellen Schwankungen reduziert werden. Außerdem wird hierbei weniger hormonell gesteuert, wodurch Brust- und Gebärmutterhalskrebs, welche oft die hormonelle Signaltransduktion benötigen, verringert auftreten.
Welche wichtigen Anforderungen sollte an ein evolutionär weit entwickeltes Immunsystem erfüllen?
- Selektivität zwischen Eigen und Fremd
- Spezifität -> reagiert nur gegen Pathogene
- Schnelligkeit -> Erreger daran hindern sich im gesamten Körper zu verteilen
- Gedächtnis mittels Gedächtniszellen, damit sich Körper bei erneuter Erkrankung schneller & effektiver gegen Erkrankung wehren kann
Für welche Leistungen aus dem Bereich der Angewandten Immunologie ist Edward Jenner bekannt?
- Jenner stellte die Hypothese auf, dass der Eiter in den Blasen, die beim Menschen bei der Krankheit Pocken entstehen, den infetiösen Erreger enthielten
- Er führte die standartisierte Impfungsprozedur gegen die Pocken ein
o Die Pocken waren die erste Erkrankung, die durch einen Impftoff vollständig eliminiert wurde (letzter offizieller Pockenfall 1978)
Definieren sie den Begriff „Parasit“.
- Biologische Definition: Organismus, der für bestimmte Zeit der Lebenszeit in einem anderen Organismus lebt und diesen zur Fortpflanzung benötigt; der Parasit ist vollkommen abhängig von seinem Wirt
o Dabei: Schädigung des Wirts, kann auch zum Tod des Wirts führen
Welche grundsätzlichen Mechanismen können Parasiten anwenden, um im Wirt überleben zu können?
- Modulation: Modulation des Immunsystems
- Sequestration: Parasit versteckt sich, z.B. innerhalb einer Zelle
- Antigen-Variation: z.B. VSG (Variant Surface Glycoprotein) von Trypanosoma brucei
Wie entzieht sich der Parasit Trypanosoma brucei der Elimination durch das menschlichen Immunsystem?
- Oberfläche ist bedeckt mit einem speziellen Protein (VSG)
- Durch die sehr dichte Stellung kann Immunsystemzellen nicht eindringen und den Parasit schädigen
- Immunsystem bildet Antikörper, dadurch reduziert sich die Anzahl, aber durch Mutationen in VSG kann das Immunsystem Parasit nie vollständig eliminieren
Beschreiben sie den grundsätzlichen Aufbau der „surface knobs“ auf von Plasmodium falciparum infizierten Erythrozyten und erläutern sie deren Rolle bei der Pathologie von Malaria?
- Bildung von PfEMP1, welches aus dem roten Blutkörperchen an den surface knobs herausschaut und als Haftorgan dient, dieses ist verankert durch KAHRP
- Formung einer Rosette mit gesunden Blutkörperchen um das Infizierte Blutkörperchen um eine „Schutzhülle“ zu bilden oder an der Wand der Blutgefäße haften bleiben, was zu Verstopfungen führen kann
- Entstehen dieser „knobs“ durch die Nahrungsvakuole des Parasiten, da diese Häm kristallisieren lassen, welches für Plasmodium sonst giftig wäre, da sie Sauerstoffradikale bilden
—> Dieser Zyklus von Immunabwehr und antigener Variation kann über lange Zeiträume aufrechterhalten werden, da der Parasit eine sehr große Anzahl (1000-2000) unterschiedlicher VSG-Gene besitzt
Beschreiben sie die immunologischen Vorgänge, die während einer Entzündung ablaufen.
- Es kommt zu Rötungen und Schwellungen nach einer Infektion. Diese treten auf, wenn Pathogene Muster (PAMPs) durch PRRs erkannt werden und Botenstoffe (Cytokine) abgeben werden
- Durch diese chemischen Stoffe werden auch weiße Blutzellen ‚angelockt‘ und um diese und weitere Zellen des Immunsystem in das Gewebe der Infektion zu entlassen, muss die Membran der Blutgefäße durchlässig für diese werden. Hier tritt auch Flüssigkeit aus und eine Schwellung tritt auf
Erläutern sie Mechanismen des angeborenen Immunsystems zur Erkennung von Pathogen-spezifischer Mustern und deren Effektorfunktionen.
- Erkennung durch: freie Rezeptoren im Plasma (z.B. Lectine), Membrangebundene phagozytotische Rezeptoren und Signalisierende Rezeptoren, Cytoplasmatisch signalisierende Rezeptoren
- Zellen des Angeborenen Immunsystem: Macrophagen, Granulocyten, Dendritische Zellen, Natürliche Killer Zellen- alle in Weißen Blutzellen mit Lymphozyten und Platelets - Bekämpfung durch:
o Ansäuerung: Änderung des pH-Werts auf 3,5-4,0
o Sauerstoff-Radikale
o Nitrogen-Oxide: wie z.B.: NO
o Antimicrobial Peptide: z.B.: Cathelicidin, α-/β- Defensin
Welche wesentlichen molekularen Schritte führen zur Vielfalt der Antikörper?
- Vielfalt entsteht durch Toll-Like-Rezeptors (TLRs), diese sind transmembrane Protein, die durch wenige Veränderungen der LRRs verschiedene Pathogene erkennen können
- In adaptiven Immunsystemen werden Antikörper zu einem Y zusammengesetzt, wobei die oberen Teile Variabel sind, wodurch eine große Vielfalt entsteht
- Antikörper Diversität kann in 4 Level unterteilt werden:
o 1 und 2: Kombinatorische Diversität
o 3: Verknüpfungsdiversität
o 4: Somatische Hyper-Mutationen
Sie entdecken bei einer Zimmerpflanze kreisrunde braune Flecken auf den Blättern und vermuten, dass der Schaden durch eine Infektion bedingt ist. Wie können Sie überprüfen, ob diese Infektion durch Bakterien oder Viren verursacht wird?
- Blatt abschneiden und schauen, ob sich Infektion weiter ausbreitet, da Viren sich nur innerhalb lebender Zellen replizieren können
- Unter dem Lichtmikroskop sind Viren nicht sichtbar- Infektion unter dem Mikroskop betrachten, falls nicht sichtbar, kann es sich um Viren handeln
- Alternativ: Extrakt aus erkranktem Gewebe herstellen & durch einen bakteriendichten Filter filtrieren, mit dem Filtrat Blätter einer gesunden Pflanze behandeln
HIV-Infektionen können mit Medikamenten gut in Schach gehalten werden. Dabei wird häufig ein Wirkstoffcocktail eingesetzt, der verschiedene Phasen des retroviralen Lebenszyklus hemmt. Ein wichtiger Bestandteil sind Hemmstoffe der reversen Transkriptase, einem Enzym, das für das Umschreiben des viralen RNA-Genoms in cDNA essenziell ist. SARS-CoV-2 hat ebenfalls RNA als Genom. Treffen Sie eine Aussage, ob Hemmstoffe der reversen Transkriptase auch bei einer Coronavirus-Infektion helfen können und begründen Sie Ihre Antwort.
- Nein diese würden hierbei nicht helfen, da SARS-CoV-2 keine reverse Transkriptase besitzt
- Der Corona-Virus repliziert RNA direkt aus der eigenen RNA-Polymerase
Um die Gefahr einer Coronavirus- oder Influenza-Infektion zu verringern, wird der Bevölkerung zu Recht geraten sich regelmäßig und gründlich die Hände mit Seife zu waschen. Dadurch werden diese Erreger effektiv inaktiviert. Auch wenn generell bei allen Infektionskrankheiten das Waschen der Hände eine Infektionsgefahr verringert, so ist diese Prozedur bei manchen Viren, die auf gleichem Wege übertragen werden wie die Grippeviren oder Coronaviren, weniger effektiv als z.B. bei Influenza. Worin könnte das begründet sein?
- Durch die Seife werden die Hüllen/ Kapside, welche dem Schutz dienen zerstört, wodurch der Virus abgetötet wird
- der Corona-Virus hat ebenfalls eine Schutzhülle, diese besteht aus vier Strukturproteinen, dadurch ist diese stabiler als z.B. Influenza Kapside
o da Proteine in der Membran sitzen, die für das Andocken an die Zielzellen notwendig sind, können diese Viren ohne ihre Membran die Zielzellen nicht infizieren. Es gibt auch Viren ohne eine solche Membranhülle und die sind widerstandsfähiger gegenüber Detergentien
daneben Ändert SARS-CoV-2 die Oberflächenmoleküle durch Mutationen schnell „Immune Escape
Aciclovir ist ein etablierter Wirkstoff bei Infektionen mit Herpes simplex Viren. Warum kann Aciclovir nicht zur Behandlung von Zellen verwendet werden, die von Retroviren befallen sind? Und warum wird Aciclovir trotzdem AIDS Patientien verabreicht?
- Aciclovir wird von der Thymidinkinase des Herpes simplex Virus (HSV) phosphoryliert & das Produkt hemmt in der Folge bevorzugt die virale DNA-Polymerase
o Wirken spezifisch auf virale Proteine oder behindern den Lebenszyklus
- Retroviren: RNA+ mit reverser Transkriptase (?)
Es herrscht auch in der Fachwelt Uneinigkeit darüber, ob Viren als Lebewesen einzustufen sind. Recherchieren Sie, welche typischen Eigenschaften eines Lebewesens den Viren fehlen!
- Können sich nicht allein Fortpflanzen, brauchen den Wirt
- Besitzen keine Reizbarkeit, keine Mitochondrien, Ribosomen oder Zellplasma- bestehen nur aus dem eigenen Erbgut-> keine Voraussetzung für Zellstoffwechsel
1. Welche der folgenden Aussagen treffen zu? (mit richtig oder falsch markieren):
- Virale Genome können als Nukleinsäure doppelsträngige oder auch einzelsträngige DNA oder auch RNA enthalten.
- Viren mit Membranhülle benötigen die Membran ausschließlich, um mit der Membran einer Zielzelle verschmelzen zu können; die spezifische Erkennung der Zielzelle geschieht über Proteine, die im Proteinkapsid der Virionen verankert sind.
- Viren benutzen für die Expression ihrer Gene die Translationsmaschinerie der Wirtszellen.
- Das einzelsträngige RNA-Genom von Retroviren wird durch eine reverse Transkriptase in DNA umgeschrieben, wobei das Enzym aus dem Virion eines Retrovirus bei der Infektion mit in die Zielzelle übertragen wird.
- Rezeptor-vermittelte Endozytose ist ein Mechanismus, über den Viren in ihre Zielzellen gelangen.
- Manche akuten viralen Erkrankungen lassen sich erfolgreich mit Antibiotika behandeln.
- Virale Genome können als Nukleinsäure doppelsträngige oder auch einzelsträngige DNA oder auch RNA enthalten. [WAHR]
- Viren mit Membranhülle benötigen die Membran ausschließlich, um mit der Membran einer Zielzelle verschmelzen zu können; die spezifische Erkennung der Zielzelle geschieht über Proteine, die im Proteinkapsid der Virionen verankert sind. [FALSCH]
- Viren benutzen für die Expression ihrer Gene die Translationsmaschinerie der Wirtszellen. [WAHR]
- Das einzelsträngige RNA-Genom von Retroviren wird durch eine reverse Transkriptase in DNA umgeschrieben, wobei das Enzym aus dem Virion eines Retrovirus bei der Infektion mit in die Zielzelle übertragen wird. [WAHR]
- Rezeptor-vermittelte Endozytose ist ein Mechanismus, über den Viren in ihre Zielzellen gelangen. [WAHR]
- Manche akuten viralen Erkrankungen lassen sich erfolgreich mit Antibiotika behandeln. [FALSCH]
Welcher fundamentaler Unterschied besteht in der Signalübermittlung an der Zielzelle zwischen wasserlöslichen (z.B. Insulin) und wasserunlöslichen (z.B. Östrogen) Hormonen?
- Wasserlöslich: Rezeptor in der Plasmamembran, löst entweder Antwort im Nucleus (Genregulation) oder eine cytoplasmatische Antwort aus
o Signal im Nucleus kann auch zu Antwort im Cytoplasma auslösen
- Wasserunlöslich: Rezeptor in Nucleus oder Cytoplasma, wird mittels Transporter (Protein) im Blut verteilt
o Löst Genregulation im Nucleus aus, die zu cytoplasmatischer Antwort führt
o Löst normalerweise eine Änderung in der Genexpression aus
Was ist der fundamentale Unterschied zwischen dem endokrinen und neuronalen Signalübertragungssystem?
- das Endokrine System übermittelt Signal mit Hilfe von chemischen Signalen (Hormone) durch den ganzen Körper, aber nur Zielzellen mit spezif. Rezeptoren ausgestattet
o Reaktion spezif. Für Hormon
- das Nervensystem besteht aus spezialisierten Zellen, die Signale entlang bestimmter, vorgegebener Wege weiterleitet
Inwiefern beeinflussen die chemischen Eigenschaften von Hormonen (hydrophil oder hydrophob) ihre Wirkweise an der Zielzelle?
- Hydrophile Hormone können frei durch die Blutbahnen zu ihrem Zielorten wandern und binden dort an Rezeptoren an der Zelloberfläche -> Auslösen Signaltransduktionskaskade im Inneren der Zelle
- Hydrophobe Hormone wandern durch Zellmembrane, brauchen aber für den Transport über die Blutbahnen Transporter-Proteine, am Zielort diffundieren diese durch die Membran ins Zellinnere und binden an Rezeptoren im Zytoplasma oder im Kern
o Häufig Transkriptionsfaktoren (beeinflussen nach Bindung Aktivität von Genen)
Aus welchen Molekülklassen sind die meisten Hormone abgeleitet? Nennen sie Beispiele.
- Polypeptide: Insulin -> Häufig Transkriptionsfaktoren (beeinflussen nach Bindung Aktivität von Genen)
- Cholesterinderivate (aka Steroide; Hydrophob): Testosteron, Östrogen
- Amine: Adrenalin, Serotonin
Adrenalin (=Epinephrin) kann, je nach Zielzelle, unterschiedliche Auswirkungen haben. Warum ist das so?
- Hormone können an verschiedenen Zielzellen verschiedene Rezeptoren, welchen verschiedene Signalkaskaden angeschlossen sind; verschiedene Signalkaskaden in unterschiedlichen Geweben können selben Rezeptor haben
- nach den Rezeptoren können Signale über verschiedene Wege weitergegeben werden und dadurch unterschiedliche Aktionen auslösen
è Adrenalin kann je nach Zielzelle Gefäßerweiternd (Skelettmuskulatur) oder gefäßverengend (Darmmuskulatur) wirken (stimuliert auch Abbau von Glykogen, wodurch Zucker im Körper verfügbargemacht wird)
Das neuronale und endokrine System können zusammen agieren. Beschreiben sie eine typische neuroendokrine Kaskade.
- der Hypothalamus erhält über das Nervensystem Informationen und reagiert über das endokrine System mit einer Antwort
- Bsp. Oxytocin ist ein Neurohormon, das direkt über den Blutstrom übertragen wird und an der Zielzelle wirkt, während beim Neuroendokrinen Weg eine endokrines Drüsengewebe zwischengeschaltet wird!!!
—> Hypothalamus-Hypophyse-Gewebe-Achse -->neuronale Zellen stimulieren den Hypothalamus zum Ausschütten von Hormonen stimulieren --> werden direkt oder indirekt über Hypophyse in Blutkreislauf entlassen --> Stimulation von endokrinen Drüsen (Bsp. Schilddrüse, Nebenniere) --> Ausschüttung von wirksamen Hormonen
Welche prinzipiellen Aufgaben erfüllen Hormone?
- Regulation der Hömöstase (Gleichgewicht) vieler Prozesse im Körper (Bsp. Insulin im Metabolismus)
- Vermittlung der Antworten auf externe Stimuli wie flight or fight response (oft als neuroendokrine Kaskaden)
- Beteiligung an Entwicklungsvorgängen (Bsp. Wachstumshormon)
Erläutern sie das Prinzip der homöostatischen Wirkweise von Hormone am Beispiel der Regulation des Blutzuckerspiegels.
- Durch die gegensätzliche Wirkungsweise von Hormonen kann durch die Balance zwischen beiden Systeme reguliert werden.
- Wenn Blutzuckerspiegel hoch: beta-Zellen des Pankreas schütten Insulin aus --> Relokalisierung von Zuckertransporten aus zytoplasmatischen Vesikeln in Zellmembran --> Zucker wird vermehrt in Zellen aufgenommen --> Blutzucker sinkt -->Insulin stimuliert auch Glycogenneognese, also die Umwandlung von Glucose in die Speicherform Glycogen durch Enzyme Wenn Blutzuckerspigel niedrig: Ausschüttung von Glucagon aus alpha-Zellen im Pankreas --> Gluconeogense aus dem Speicher Glycogen --> Ausschüttung von Glucose ins Blut -->Glucagon antagonistisch zu Insulin
Welche Funktionen hat das Skelett beim Menschen? Knochenanzahl + -gewicht?
- Funktionen: Stabilität des Körpers, Ansatzstelle und Gegenlager für Muskeln, Schutz innerer Organe vor Verletzungen, Mineralspeicher, Hämatopoese (Bildung von Blut und Zellen des Immunsystems)
- Knochen: ca. 206
- Gewicht: ca. 7kg
In der Epidermis des Menschen findet man sogenannte Desmosomen. Was versteht man darunter? Welche Aufgabe haben Sie? Wo genau findet man sie; wo nicht? Mit welchen zellulären Strukturen stehen sie in Verbindung?
Desmosomen findet man in der Epidermis
Sie bestehen aus Desmogleinen und Desmokollinen und sind Transmembranproteine 1.6
Sie dienen der mechanischen Haftung zwischen den Keranocyten
Dienen außerdem der Barrierefunktion bzw. des chemischen Schutzes (Schutz vorAustrocknen und Eindringen körperfremden Substanzen
Desmosomen befinden sich überall zwischen Keratinocyten (mit Ausnahme von Stratum granulosum und Stratum corneum), sorgen für eine mechanische Verstärkung der Zellverbindungen (Druck- und Zugfestigkeit), verhindern den Durchtritt von Erregern durch Zellzwischenräume
Was versteht man unter einem „Sesambein“? Welche Aufgabe haben es? Nennen Sie zwei Beispiele für Sesambeine beim Menschen!
- Kleine Knochen in besonders beanspruchten Sehnenverlauf, stabilisieren den Sehnenverlauf (eingepackt in Bindegewebe)
- Beispiele: Kniescheibe, Erbsenbein
Der Mensch besitzt sogenanntes „Rotes Knochenmark“. Wo kann man es genau finden und wie viel hat ein Mensch davon in etwa? Welche wichtige Funktion hat es?
- Ort: Platten und kurzen Knochen (Erwachsen)
- Gewicht/Menge: ca. 400g
- Funktion: wichtigstes Blutbildendes Organ, enthält nötige Stammzellen der Blutbildung
1. Was versteht man unter einem Bandscheibenvorfall?
a. Erklären Sie genauer!
b. Wo bzw. wann tritt er auf?
Wenn der Außenring (Annulus fibrosus)/Faserring durch starke Belastung Risse erleidet, durch die der Gallertkern (Nucleolus pulposus) austreten kann und auf den umliegenden Spinalnerv drückt
—> kann zu starken Schmerzen, Verkrampfungen von Muskeln & im Extremfall sogar Lähmungen führen (sterben Axone der im Nerv laufenden Neuronen ab -> Lähmungen irreversibel)
Am häufigsten im Bereich der Lendenwirbel, oft auch betroffen sind Halswirbelbandscheiben, am seltensten im Bereich der Brustwirbel durch übermäßige Belastung der Wirbel
Weitere Ursachen: schlechte Versorgung (z.B. durch dauerhafte Fehlhaltungen)
Drei Zelltypen werden normalerweise im Zusammenhang mit dem Aufbau, Abbau und Erhalt von Knochenmatrix genannt. Wie heißen diese, welche Aufgaben und Besonderheiten haben die Zelltypen jeweils und wie unterscheiden sie sich morphologisch?
- Osteoblasten: Bildung Knochenmatrix durch Kollagene und Glykoproteine (Ossifikation!)
o morphologisch: quaderförmige Zellen, die an der Grenzfläche von neu synthetisiertem Knochen zu finden & in ihrem Zytoplasma stark basophil sind
o Hauptaufgabe: Bildung von Knochenmatrix beim Knochenwachstum und Knochenumbau und zur Senkung des Ca+- und Phosphat-Ionen-Spiegels im Blut
o Sezernieren über die Membran Kollagen, Calciumphosphat & Calciumcarbonat, das als "Hydroxylapatit " auskristallisiert
o Vorläufer der Osteocyten
o "normalgroße", quaderförmige Zellen (nur 1 Zellkern)
- Osteoklasten: Abbau Knochengewebe
o Auflösen bei Umbau, Wachstum, Heilung oder Calciummangel
o mehrkernige Riesenzellen aus Knochenmark mit fingerartigen Fortsätzen, monocytenähnlich
o Aufrechterhaltung eines Lakungensystems in der Knochenmatrix (in sogenannten Canaliculi) -> Stoffaustausch mit der Knochenmatrix
o normalgroße linsenförmige Zellen mit nur einem Zellkern (gehen aus Osteoblasten hervor) mit zahlreichen langen Zellfortsätzen zur Oberflächenvergrößerung und um in Kontakt zu anderen Osteocyten zu bleiben
- Osteozyten: Osteoblasten, die ihre Teilungsfähigkeit verloren haben
o Einlagerung in Knochenmatrix -> Mobilisieren und abfangen von Calcium
o Abbau von Knochenmatrix zur Erhöhung der Ca+- und Phosphat-Ionen-Konzentration im Blut, für Umbauten der Knochen oder zur Reparatur z.B. bei Knochenbrüchen
o sehr große Zellen, die aus mehreren miteinander verschmolzenen Zellen entstanden sind -> bis zu 10 Zellkerne
o weisen oft amöboide Strukturen (z.B. Ausstülpungen), eine kappenartige Form und große Vakuolen mit Knochensubstanz auf
Was versteht man unter Atherosklerose?
- Systemische (entzündliche) Erkrankung der Arterienwände
- Langfristige Ablagerung in den Gefäßwänden (Lipoproteine, Bindegewebe & Calciumphosphate)
o Verdickung der Intima durch Schaumzellen, Lipide oder kollagenreiche Bindegewebsmatrix ->atherosklerotische Plaques
Beschriften Sie die folgende Abbildung
Welche Hormone sind an der Steuerung des Ca2+ -Spiegels des Blutes beteiligt? Nennen Sie drei dieser Hormone inklusive ihrer Bildungsorte und wichtigsten Wirkungen.
- Parathyrin (PTH): Mobilisiert Calcium, gebildet in Epithelkörperchen der Nebenschilddrüse
- Calcitriol: Calcium und Phosphat-Resorption in Darmzellen und Niere (=>Knochenaufbau), Bildung in Leber und Niere (aus Vitamin D3)
- Calcitonin: fördert Einlagerung Calcium in Knochensubstanz & somit Senkung des Calciumspiegels, gebildet in C-Zellen der Schilddrüse und Thymus
Was versteht man unter „Akromegalie“? Wie entsteht es?
- Knochenwachstum und Entwicklung wird durch Somatropin der Hypophyse (STH) gesteuert, welches Knorpelzellen zur Teilung anregt und den Austausch von Knorpelzellen durch Knochenzellen ermöglicht
- Bei Erwachsenen: Wachstum der knorpeligen Knochenstrukutren wie Nase, Ohren, Finger, Füße ohne Längenwachstum, da die Epiphysenfugen bereits geschlossen (Bereich keine teilungsfähigen Zellen Knorpelzellen mehr vorhanden) sind
- bei Akromegalie schüttet der Körper zu viel Wachstumshormone aus
o gutartige Tumore durch Überproduktion STH in der Hypophyse, die sich durch große, dickere Hände/Füße und veränderte Gesichtszüge bemerkbar machen
Skizzieren und beschriften Sie einen Querschnitt durch die menschliche Epidermis mit ihren Zelltypen und ihren wichtigsten Strukturen!
Was ist das sogenannte Zwerchfell? Aus was besteht es, wo findet man es und welche Aufgabe hat es?
- Muskelsehnenplatte aus 3 Muskelteilen, die in einer zentralen Sehnenplatte verwachsen sind
- trennt Brust und Bauchhöhle, wichtigster Atemmuskel
Welche Funktionen hat das menschliche Integument und welchen Teilen würden Sie diese Funktionen jeweils zuschreiben?
- Epidermis: Schutz, Festigkeit, H2O-abweisend, Sinneswahrnehmung
- Dermis/Corium: Thermoregulation (Schutz vor Hitze und Kälte)
- Subcutis: mechanischer Puffer, Energiespeicher, Stoffwechsel, Fettgewebe zur Isolation
Was ist Keratin? Wo findet man es und welche Zellen bilden es?
- = Tonofilamentbündel, die an Desmosomen inserieren => Keratinocyten
- In Epidermis, Haaren, Nägeln
- Keratohyalinganula, Odland-Körperchen, Odland-Lamellen
Was ist ein „Herzinfarkt“ genau und warum ist er so gefährlich bzw. sehr häufig tödlich? Wie kann man ihn „ärztlich“ behandeln?
- Bei einem Herzinfarkt kommt es durch arteriosklerotische Ablagerungen (Kalk- und Fettablagerungen in Gefäßen, auch Plaques genannt) zu einem Verschluss von Gefäßen aufgrund von Arteriosklerose, verstopftes Herzkranzgefäß, das zur längerfristigen Unterversorgung der Myokardzellen und damit zu deren Absterben führt. Folge > verschlechterte Pumpleistung des Herzens > Verschlechterung der Herzmuskulatur. eingeschränkte Pumpleistung > Verschlechterung der Versorgung des Herzmuskels > ein positiv rückgekoppeltes System Problemen der Erregungsfortleitung > Kammerflimmern oder Herzstillstand (ohne Behandlung > Tod)
- Direkt nach der Erkennung werden, neben Sauerstoff zur Erleichterung des Atmens, Schmerzmittel und beruhigende Medikamente gegeben. Als Therapieansätze wird entweder eine Lysetherapie durchgeführt oder mit Hilfe einer Herzkatheter-OP das Gefäß geöffnet, Stent oder ein Bypass gesetzt
Was ist das Lymphsystem und welche wichtigen Aufgaben hat es?
- ist ein Drainagesystem im Körper, das zwischen Gewebsflüssigkeit und dem Blutplasma steht und einen wichtigen Bestandteil des Immunsystems darstellt
- Aufgaben: Transport von H2O, Nährstoffen, Zellresten & Stoffwechselprodukten
Beschreiben Sie, was man unter der Erkrankung „NHL“ versteht?
= Non-Hodgkin-Lyphome o im Gegensatz zu Morbus Hodgkin vermehren sich die Lymphozyten unkontrolliert, wodurch Tumore entstehen o v.a. in lymphoretikulärem Gewebe (Lymphknoten, Knochenmark, Milz, Leber, Gastrointestinaltrakt)
Welche Aufgabe hat der Thymus des Menschen?
- ist v.a. embryologisch wichtig, da es das primäre lymphatische Organ darstellt
o bedeutend für Entwicklung des zellulären Immunsystems
- hier bekommen T-Lymphozyten ihre immunologische Prägung (entstehen aus T-Vorläuferzellen)
o Lymphozyt lernt fremd von selbst zu unterscheiden + Vermehrung
—> Ausbildung Oberflächenproteine
Beschreiben Sie den Zusammenhang zwischen physikalischer Reizstärke und empfundener Intensität, wie er für die meisten Sinneswahrnehmungen beim Menschen gilt. Was für einen Vorteil hat das?
- die subjektive Stärke von Sinneseindrücken verhält sich logarithmisch zur objektiven Intensität des physikalischen Reizes
o somit gilt: 𝐸 = 𝑐 ⋅ 𝑙𝑛 ( 𝑅 𝑅0 ); wobei E=Reaktionsstärke, c=von Reizart abhängige Größe, R=Reiz, R0=Integrationskonstante, die Schwellenreiz festlegt
- Vorteil der logarithmischen Beziehung: Komprimierung der Skala in hohen Intensitätsbereichen und Dehnung bei schwellennahen Bereichen, d.h. auch bei geringeren Amplituden Differenzierungen möglich
Was sind „Ruffini-Körperchen“ und „Merkel-Zellen“? Wo findet man sie jeweils? Was ist der adäquate Reiz für sie jeweils?
- Ruffini-Körperchen: nehmen Dehnung von Gewebe bzw. die mit Dehnung einhergehenden Scherkräfte wahr und spielen somit eine wichtige Rolle in der Mechanosensorik der Haut
o liegen im Corium
- Merkel-Zellen: ist eine spezialisierte Epidermiszelle im Stratum basale, die als Druckrezeptoren wirken
o sind außerdem für taktile Unterscheidung zuständig
o wichtig für Mechanosensorik
Der Blutkreislauf beim Fötus unterscheidet sich in wesentlichen Merkmalen von dem des Säuglings. bitte beantworten Sie die folgenden Fragen:
a. was ist die Aufgabe des Ductus venosus?
b. wozu dient der Ductus arteriosus?
c. wo befindet sich das Foramen Ovale und welche Funktion hat es?
a. Was ist die Aufgabe des Ductus venosus? Der Ductus venosus ist ein spezielles Blutgefäß im fetalen Kreislauf, das sauerstoffreiches Blut aus der Nabelvene (Vena umbilicalis) direkt zur unteren Hohlvene (Vena cava inferior) leitet. ➡️ Funktion: Es ermöglicht, dass ein Großteil des sauerstoffreichen Blutes aus der Plazenta die Leber umgeht und direkt in den systemischen Kreislauf des Fetus gelangt – besonders zum Herzen und Gehirn, die gut mit Sauerstoff versorgt werden müssen.
b. Wozu dient der Ductus arteriosus (auch Ductus Botalli)? Der Ductus arteriosus ist eine Verbindung zwischen der Lungenarterie (Truncus pulmonalis) und der Aorta. ➡️ Funktion: Da die Lunge des Fetus noch nicht funktioniert (sie ist nicht belüftet), wird der Blutfluss durch die Lunge weitgehend umgangen. Der Ductus arteriosus leitet das Blut also an der Lunge vorbei direkt in die Aorta.
c. Wo befindet sich das Foramen ovale und welche Funktion hat es? Das Foramen ovale ist eine Öffnung in der Scheidewand (Septum) zwischen dem rechten und linken Vorhof des Herzens. ➡️ Funktion: Es ermöglicht, dass Blut direkt vom rechten in den linken Vorhof fließt. Auch dies dient dazu, die Lunge zu umgehen, da der Gasaustausch beim Fetus über die Plazenta erfolgt.
Verschiedene Möglichkeiten die Richtung einer Schallquelle zu ermitteln? Vor-, Nachteile…
1. Monaurales Hören:
- Verwendung eines einzigen Ohrs zur Schallwahrnehmung.
- Nachteil: Geringere Genauigkeit bei der Lokalisierung, da nur auf die Intensität des Schalls zugegriffen wird.
2. Interaurale Zeitdifferenz:
- Vergleich der Ankunftszeit des Schalls an beiden Ohren.
- Funktioniert am besten bei niedrigen Frequenzen.
- Nachteil: Kann bei hohen Frequenzen ungenau sein, da die Wellenlänge klein ist.
3. Interaurale Intensitätsdifferenz:
- Vergleich der Schallintensität zwischen den Ohren.
- Funktioniert gut bei höheren Frequenzen.
- Nachteil: Kann bei niedrigen Frequenzen ungenau sein, da der Kopf den Schall blockieren kann.
4. Kopf-Related Transfer Function (HRTF):
- Berücksichtigung der individuellen Anatomie des Kopfes und der Ohren.
- Bietet eine genauere Lokalisierung von Schallquellen in 3D.
- Nachteil: Erfordert eine personalisierte Kalibrierung und kann nicht für jeden gleich gut funktionieren.
5. Phasenverschiebung:
- Analyse der Phasenverschiebung des Schalls zwischen beiden Ohren.
- Kann bei mittleren Frequenzen gut funktionieren.
- Nachteil: Komplexere Verarbeitung, um die Phaseninformationen zu extrahieren.
6. Arrays mit Mikrofonen:
- Verwendung mehrerer Mikrofone, um den Schall zu erfassen.
- Genauere Richtungsbestimmung und Unterdrückung von Hintergrundgeräuschen.
- Nachteil: Teurer und komplexer in der Anwendung.
7. Doppler-Effekt:
- Analyse von Frequenzverschiebungen, wenn sich die Schallquelle oder der Zuhörer bewegen.
- Kann bei sich bewegenden Schallquellen nützlich sein.
- Nachteil: Nicht so präzise wie andere Methoden.
Jede Methode hat ihre Vor- und Nachteile, und die Genauigkeit der Richtungsbestimmung hängt von der Frequenz, der Entfernung zur Schallquelle, der Umgebung und anderen Faktoren ab. Kombinierte Ansätze können verwendet werden, um die Genauigkeit der Schalllokalisation zu verbessern.
Kann ein Mensch, der einseitig taub ist, die Richtung, in der sich eine Schallquelle befindet, orten? Falls ja, geben Sie einen Hinweis, worauf der Mechanismus beruhen könnte.
Ja, ein Mensch, der einseitig taub ist, kann immer noch die Richtung einer Schallquelle orten. Der Mechanismus beruht auf dem sogenannten "Head-Related Transfer Function" (HRTF):
Die HRTF bezieht sich auf die Unterschiede in der Schallwahrnehmung, die durch die individuelle Anatomie des Kopfes und der Ohren eines Menschen verursacht werden.
Auch bei einseitiger Taubheit ist das intakte Ohr in der Lage, die Richtung einer Schallquelle anhand der HRTF zu erkennen.
Der Schall trifft aufgrund der Form des Kopfes und der Ohren unterschiedlich auf das intakte Ohr im Vergleich zum tauben Ohr ein.
Dadurch entstehen Unterschiede in der Interauralen Zeitdifferenz (Ankunftszeit des Schalls an beiden Ohren) und der Interauralen Intensitätsdifferenz (Schallintensität zwischen den Ohren).
Das Gehirn verarbeitet diese Unterschiede und ermöglicht so eine grobe Lokalisierung der Schallquelle in Bezug auf die Körpermittellinie.
Versuchen sie möglichst knapp auszudrücken, was man mit Farbkonstanz unseres Sehsystems meint! Beschreiben sie einen Versuch (gerne selbst erdacht), wie man diese Eigenschaft unserer Farbempfindungen experimentell nachweisen kann! Machen sie an einem selbst erdachten Beispiel klar, wieso im Laufe der Evolution die Entwicklung von Farbkonstanz nützlich war.
Farbkonstanz: Die Fähigkeit Farben mit Hilfe des Kontextes der Umgebung zu interpretieren, unabhängig der herrschenden Lichtverhältnisse. Diese ist hilfreich, um Objekten eine stabile Eigenschaft zu zuordnen und diese zielsicher in zukünftigen Situationen wiederzuerkennen.
Die wahrgenommene Farbe eines Objekts bleibt annähernd konstant und ist unabhängig von Veränderungen in der Beleuchtung und Umgebung. Bei der Wahrnehmung kann unser Gehirn die Eigenschaften der Lichtquelle (helles Tageslicht, Sonnenuntergang, Kunstlicht, Farblicht) berücksichtigen und die Farben so weit anpassen, dass wir die tatsächliche Farbe des Objekts erkennen.
Ein Beispiel, um die Farbkonstanz zu verdeutlichen wäre das Betrachten einer gelben Banane im Sonnenlicht und danach bei kalter Innenbeleuchtung. Die wahrgenommene Farbe wird in beiden Situationen konstant gelb erscheinen, obwohl sich durch die Umgebungsbeleuchtung die Farbe verändert.
Zeichnen und beschriften Sie einen Querschnitt durch ein menschliches Ohr mit seinen drei Abschnitten, in die es normalerweise unterteilt wird. Wie heißen diese Abschnitte und welche Funktionen haben diese jeweils?
-Außenohr: Schutz und Schallbündelung- Erhöhung des Schalldrucks, richtungsabhängiges Filtersystem (monoaurales Hören) durch unterschiedliche Zeitverzögerung zwischen rechter und linker Ohrmuschel
- Mittelohr: Schutz des Innenohrs vor extremer Lautstärke, Trommelfell wird durch Luftschall in Schwingungen versetzt, welche über Hammer und Amboss weitergegeben werden und durch den Steigbügel wird das ovale Fenster in Schwingungen versetzt
-Innenohr: Schwingungen wandern entlang der Chochlea und bewegen die Haarsinneszellen, welche mit Hilfe von Aktionspotentialen die Informationen ans Gehirn weitergeben
Zum Verständniss für Mittelohr: Impedanzanpassung für Luft-“Wasser“-Übergang = unterschiedliche Schallwiederstände, da Luft und Wasser Wechsel vom Schallleitenden Medium von Luft zu Wasser --> Wechsel zwischen akkustischen Impedanzen --> die meisten Schallwellen würden verloren gehen (Reflexionsverlust) --> Anpassung durch höheren Druck am Fesnter und niedriger Druck beim Trommelfell durch Steigbügel und Hebelmechanismus der Gehörknöchelchen --> es werden die meisten Schallwellen übertragen --> höherer Druck auf Kosten der Amplitude Schutz des Innenohrs bei hohen Lautstärken durch bsp. Stapediusreflex --> Nervus cochlearis > Nervus stapedius > Musculus stapedius --> verringert Schalldruck durch Kontraktion der Muskeln
Zusatz Innenohr: Transduktionsprozess --> Umwandlung von mechanischen Schwingungen in elektrische Signale und Kodierung von Frequenz durch verschiedene Haarsinneszellen Ortsprinzip (Ort des Auftreffens entscheidet Tonhöhe) und Amplitude durch Unterschiede in der Aktionspotentialfrequenz) Verstärkung der mechanischen Bewegung (Prestin in Äußeren Haarsinneszellen bildet cochleären Verstärker)
Erklären Sie genauer, warum ein plötzlicher lauter Knall für unser Hörsystem besonders gefährlich ist.
- Wenn über einen gewisse Zeit die Lautstärke erhöht wird, können die Muskeln und Sehnen, an denen die Gehörknöchelchen befestigt sind, die Beweglichkeit einschränken und so das Innenohr schützen. Bei einem plötzlichen lautem Knall kann nicht rechtzeitig reagiert werden und die übertragenen Schwingungen sind so stark, dass die Haarsinneszellen permanent verletzt oder zerstört werden.
—> Zerstörung von Außen- und Mittelohr (i.e., Trommelfell und Gehörknöchelchen) Zerstörung der Haarsinneszellen --> Hörverlust bei einer Frequenz von mehr als 50 dB --> wirkt sich auf das Verstehen von Sprache aus, Auftreten von Tinitus und Hörsturz
Was versteht man unter dem cochleären Verstärker. Wie funktioniert er?
- Darunter versteht man die mechanische Verstärkung der Wanderwelle in der Cochlea. Die Haarsinneszellen sind frequenzspezifisch und so sprechen verschiedene Frequenzen bestimmte Regionen in der Cochlea an und nicht direkt alle Haarsinneszellen in der Cochlea. Dies wird auch Ortsprinzip genannt.
- Über Prestine: Auslösen eines Membranpotentials --> K+ Einstrom und Depolarisation --> Prestine (und damit Sinneszelle) verkürzt oder verlängert sich --> leichte Bewegung in Tektorialmembran --> postive Rückkoppelung: Einspeisung in passiven Bewegungen des Corti-Organs --> aktive Krafterzeugung und Verstärkung mit Faktor 100-1000 bei 40 -60 dB Verstärung ist nicht linear --> leise Geräusche stärker verstärkt als laute
Erklären Sie, wie wir nur mit einem Ohr (monaural) die Richtung einer Schallquelle ermitteln können!
- In der Medianebene kann auch nur ein Ohr genutzt werden, um die Richtung einer Schallquelle zu ermitteln. Hierbei werden die Resonanzen des Außenohrs genutzt, um konkreter die Richtung auszumachen. In der Medianebene können die Richtungen vor, hinter, über und unter uns ausgemacht werden
- = Richtungsabhängiger Kammfilter-Effekt: zeitversetzte reflektierte Schallwellen überlagern sich und es kommt zur Auslöschungen von Frequenzen, die stark richtungsabhängig sind -->Besonders wenn der Kopf während der Ortung gedreht werden kann oder die Geräusche bekannt sind, funktioniert diese Art des Richtungshören besonders gut.
Wie funktioniert ein Cochlea Implantat und in welchen Fällen macht sein Einsatz Sinn?
- Ein Cochlea Implantat (CI) kann eingesetzt werden, wenn die inneren Haarsinneszellen nicht funktionieren. Bei taub geborenen ist es weniger hilfreich, da im Gehirn noch keine Verbindungen zu gewissen Geräuschen geschaffen wurden. Auch bei einem Defekt des Hörnervs hilft ein CI nicht. Hinter dem Ohr sitzt der Ton-Prozessor, wie bei einem Hörgerät nimmt dieser die Umgebungsgeräusche auf und wandelt diese in digitale Informationen um. Kurz über dem Ohr wird unter die Haut ein Implantat eingesetzt, welches die aufgenommenen Informationen des Prozessors in elektrische Signale übersetzt. In die Cochlea wird ein dünner Draht mit einer Elektrodenreihe eingesetzt, welcher die Signale des Implantats weiterleitet in den Hörnerv.
Was versteht man unter Sone? Was ist der Unterschied zu Phon?
- Sone= psychoakustische Einheit -> wie störend ein Geräusch ist (N)
- Phon= empfundene Lautstärke (psychoakustischer Lautstärkepegel), mit dB vergleichbar
o 40 Phon = 1 Sone = 1kHz = leise Unterhaltung
o 50 Phon = 2 Sone = normale Unterhaltung/Zimmerlautstärke
o 100 Phon = 64 Sone = Rockkonzert
1. Jemand behauptet, dass Frauen dümmer seien als Männer und belegt dies mit der (im Mittel) größeren Hirnmasse von Männern
a. Wo ist der Fehler bei dieser Argumentation?
Eine Feministin behauptet, dass dieselbe Datenlage den Schluss zulässt, dass Männer dümmer sein als Frauen. Ihre Argumentation ist, dass man die größere Körpermasse der Männer berücksichtigen müsse. Dieses sei um einen bestimmten Faktor, sagen wir x, grösser als die durchschnittliche Körpermasse von Frauen, die Gehirnmasse steige aber nicht um diesen Faktor, sondern deutlich weniger!
b. Hat sie mit ihrer Sachaussage Recht?
c. Ist ihre logische Schlussfolgerung richtig?
d. Hinsichtlich welcher Größen könnte man sonst das männliche und das weibliche Gehirn vergleichen? Nennen sie 3 Möglichkeiten, die potenziell mit Intelligenz zu tun haben könnten.
a. Der Fehler in der Argumentation, dass Frauen dümmer seien als Männer aufgrund der (im Mittel) größeren Hirnmasse von Männern, liegt in der Annahme, dass die Gehirngröße direkt mit der Intelligenz korreliert. Intelligenz ist eine komplexe Eigenschaft, die von vielen Faktoren beeinflusst wird, und die bloße Größe des Gehirns ist kein aussagekräftiger Indikator für die Intelligenz eines Individuums oder einer Geschlechtergruppe.
b. Die Feministin hat Recht, dass man die größere Körpermasse der Männer berücksichtigen sollte, wenn man die Gehirngröße vergleicht. Wenn man Gehirngröße in Relation zur Körpergröße setzt, könnte der Unterschied zwischen den Geschlechtern weniger signifikant sein.
c. Die logische Schlussfolgerung der Feministin ist theoretisch korrekt, da die Größenverhältnisse des Gehirns im Vergleich zur Körpergröße eine Rolle spielen. Allerdings ist auch hier zu beachten, dass die Gehirngröße allein nicht ausreicht, um auf Intelligenz zu schließen.
d. Es gibt verschiedene Größen, die bei Vergleichen zwischen männlichem und weiblichem Gehirn berücksichtigt werden könnten und möglicherweise mit Intelligenz in Verbindung stehen:
1. Hirnstruktur und Vernetzung: Unterschiede in der Struktur und Vernetzung des Gehirns könnten möglicherweise mit kognitiven Fähigkeiten und Intelligenz verbunden sein.
2. Graue und weiße Substanz: Unterschiede in der Verteilung von grauer und weißer Substanz im Gehirn könnten eine Rolle spielen.
3. Neurotransmitter und Hormone: Unterschiede in der Konzentration und Funktionsweise von Neurotransmittern und Hormonen könnten Einfluss auf kognitive Prozesse und Intelligenz haben.
Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass Geschlechterunterschiede im Gehirn komplex und oft umstritten sind, und es gibt keine eindeutigen Beweise dafür, dass bestimmte Größenunterschiede allein die Intelligenzunterschiede zwischen den Geschlechtern erklären können. Intelligenz ist das Ergebnis einer komplexen Interaktion von genetischen, umweltbedingten und sozialen Faktoren.
Was ist ein ‚retinal implant‘? Bei welcher/welchen der folgenden Augenkrankheiten würden Sie zu so einem implant raten: Grauer Star, Grüner Star, Retinitis pigmentosa, Macula Degeneration? Woran könnte es liegen, dass ‚implants‘ deutlich weniger erfolgreich sind als ‚cochlear implants‘? Wo müsste man das ‚implant‘ positionieren, um von der ‚center surround organisation‘ und den damit verbundenen Rechenleistungen der Retina profitieren zu können?
- Retinal Implants helfen bei Degeneration der Photorezeptoren, jedoch muss der Sehnerv noch intakt sein
- Retinitis pigmentosa, da hier eine Degeneration der Photorezeptoren (zunächst im peripheren Sehfeld) & Macula-Degeneration (Degeneration der Photorezeptoren nur im zentralen Bereich)
Im peripheren vegetativen Nervensystem unterscheidet man normalerweise zwei Nervenzelltypen. Wie nennt man diese und wie sind sie miteinander verschaltet? Welche Transmitter werden von welchen Zellen ausgeschüttet?
- präganglionären Neurone und die postganglionären Neurone präganglionären Neurone
—> Verbindung vom Zentralnervensystem (ZNS), genauer gesagt dem Rückenmark bzw. Stammhirn zu vegetativen Ganglien außerhalb des ZNS, verschaltet mit postganglionären Neuronen
—> postganglionären Neurone: ziehen von diesem Ganglion zu den Zielorganen.
- Signalübertragung erfolgt chemisch durch Acetylcholin. Dieses wird von allen präganglionären Zellen ausgeschüttet und den meisten postganglionären parasympatischen Zellen + Ausschüttung von Noradrenalin, wenn sie zum Sympathikus gehören
Zeichnen Sie den Verlauf einer intrazellulären Ableitung (Achsen beschriften!) einer Zelle aus dem Sinusknoten, eines potenziellen Schrittmachers und einer normalen Herzmuskelzelle des Menschen
Schildern Sie ganz knapp einen Versuch, aus dem man die Schlussfolgerung gezogen hatte, der Mensch habe keinen freien Willen.
- Eine Versuchsperson sollte selbst entscheiden, wann und mit welcher Hand sie eine Knopf drückt. Dabei wurden Gehirnströme gemessen.
- Vor dem eigentlichen Gefühl der Versuchspersonen, den Knopf jetzt drücken zu wollen, konnte in den Messungen bereits ein Spike erkannt werden. Zeigten also an, wann er sich entscheidet spontan den Knopf zu drücken und ob mit rechtem oder linkem Zeigefinger. Algorithmus kann aus dem Hirnscannersignal 'vorhersagen', mit welchem Finger gedrückt wird
Entwerfen Sie ein Versuchsprogramm, mit dem man herausfinden kann, ob die Synapsendichte im menschlichen Gehirn aussergewöhnlich hoch ist! Sie haben Zugang zu Daten aus BrainProjekten beim Pottwal, Elefant, Mensch, Schimpanse, Katze, Maus.
- Jede Nervenzelle hat mehrere- viele- synaptische Verbindungen mit umliegenden Nervenzellen. Je nach Säugetier sind dies unterschiedlich viele. Die Anzahl kann hier verglichen werden, indem Doppel-log-Plot, also log (Synapsendichte) gegen log (Körpermasse) aufgetragen wird
- Außerdem kommt es auch drauf an, wie dicht die Nervenzellen nebeneinander liegen, denn je enger diese liegen, desto schneller können Informationen übertragen werden. - Durch Zählen der Nervenzellen und Neuronen im Kleinhirn kann verglichen werden, ob der Mensch im Gegensatz zu Pottwal, Elefant oder Schimpanse eine höhere Synapsendichte aufweist. Denn wenn sich mehr Nervenzellen im Cortex befinden, folgen im Cerebellum mehr Neuronen!
- Es ist also möglich in einem vergleichenden Versuch die Informationsweiterleitung der verschiedenen Säuger zu vergleichen
Ein Elefantenhirn ist schwerer als ein Menschenhirn und das wiederum schwerer als das einer Maus. Wie müsste man vorgehen, um zu untersuchen, ob das Gehirn der Maus außergewöhnlich schwer ist, also eigentlich die Maus das schlaueste Tier ist?
Beschreiben Sie Ihre Analyse im Detail und skizzieren Sie die Diagramme, die Sie benötigen. Zeichnen Sie ein, was zu erwarten wäre, wenn das Mausegehirn (a) normal Säugetier-typisch, (b) außergewöhnlich groß oder (c) außergewöhnlich klein wäre! Wie können Sie mit dieser Analyse die Behauptung kontern, dass die größere durchschnittliche Hirnmasse von Männern im Vergleich zu Frauen zeigt, dass das männliche Gehirn 'besser' ist?
- Zuerst muss in der Gattung der Mäuse verglichen werden, ob diese Maus-Art ein verhältnismäßig großes Gehirn hat. Dabei kann man sowohl Gewicht als auch Größe verwenden. Um nun das Gehirn der Maus mit anderen Säugetieren zu vergleichen, muss das Gewicht des Gehirns mit der jeweiligen Körpergröße des Tieres verglichen werden, um diese gleichsetzen zu können. Dabei kann das Gewicht des Hirns mit dem des Körpers verglichen werden: Plot log (Hirnmasse) gegen log (Körpermasse)
- Hierbei kann auch ermittelt werden, dass die Hirnmasse proportional zur Körperoberfläche ist und nicht zur Körpermasse. Durch die aufgetragene Konstante im Graph kann dies ermittelt werden. Die aufgetragenen Werte sind hier logarithmisch und durch geschicktes Auflösen ergibt sich: Hirnmasse = Konstante * Körpermasse 2/3
a) Bei einem normalen, Säugetier-typischen Gehirn würde im Graphen keine
Abweichung zur durchschnittlichen Gerade herrschen. Die Maus würde hier der rote
Punkt sein
b) Wäre das Gehirn außergewöhnlich groß würde eine deutliche Abweichung nach oben
sichtbar werden. Diese ist hier im gelben Punkt dargestellt.
c) Im Gegensatz dazu wäre bei einem außergewöhnlich kleinem Gehirn eine deutliche
Abweichung nach unten, weg von den durchschnittlich berechneten Werten. Der
Punkt dazu ist im Graphen grün.
- Der Vergleich zur Körpergröße zeigt deutlich auf, dass durch mehr Körperoberfläche auch mehr Hirnmasse aufgebaut werden kann. Im Durchschnitt sind Männer größer als Frauen und haben mehr Muskelmasse, wodurch sie mehr Körpermasse besitzen. Die Punkte für männliche u. weibliche Gehirne liegen beide auf der Geraden. Wenn das Gehirn der Männer wirklich außergewöhnlich größer wäre, müsste es oberhalb der Geraden liegen. Dies ist aber nicht der Fall. Genauso wie Frauen liegen Männer mit der Hirnmasse im Durchschnitt der Säugertier-Hirne
In einem Artikel wird behauptet, die rechte Hirnhälfte sei für die Wahrnehmung von Emotionen zuständig. Schildern Sie, wie Sie das mit Hilfe eines Split Brain Patienten überprüfen können!
- Bei einem Split-Brain Patienten wurde aus medizinischen Gründen die größte Verbindung der beiden Hirnhälften, die Corpus callosum – die Hemisphären-Brücke, durchtrennt, wodurch die Kommunikation zwischen den Hemisphären (beiden Gehirnhälften) sehr stark reduziert wird
- Aber im Alltag fallen Split-Brain Patienten so gut wie gar nicht auf. Die beiden Gehirnhälften können sich gut anpassen an die Veränderung.
- Um zu testen, ob die rechte Hirnhälfte für die Wahrnehmung von Emotionen zuständig ist, kann Versuchspersonen nur über das linke Sehfeld emotionale Bilder oder Gesichtsausdrücke, welche wir eindeutigen Emotionen zuordnen, gezeigt werden. Dabei kann die Aktivität der Hemisphären überwacht werden. Die Versuchsperson sollte die Emotion hier benennen können; idealerweise muss man eine Aktivität wählen, die ebenfalls von der rechten Gehirnhälfte gesteuert wird (z.B. schreiben/malen)
- Wird nun das gleiche für die linke Gehirnhälfte versucht, also im rechten Sehfeld die gleichen Bilder gezeigt, so sollten die Versuchspersonen keine emotionalen Reaktionen aufweisen bzw. keine Emotionen zuordnen können. Dies gilt, wenn die rechte Gehirnhälfte allein für die Wahrnehmung von Emotionen zuständig ist.
Wie sind linke und rechte Retina mit der linken & rechten Hirnhälfte verbunden? Wieso ist das für Analyse der Split-Brain-Experimente von Bedeutung?
Die linke Retina ist über den Sehnerv (Nervus opticus) mit der rechten Hirnhälfte verbunden, während die rechte Retina mit der linken Hirnhälfte verbunden ist. Die Kreuzung der Sehnervenfasern erfolgt im Chiasma opticum, wodurch die visuelle Information aus dem linken Gesichtsfeld in die rechte Hirnhälfte und die Information aus dem rechten Gesichtsfeld in die linke Hirnhälfte geleitet wird.
Für die Analyse der Split-Brain-Experimente ist diese Verbindung von Bedeutung, da bei diesen Experimenten der Balken (Corpus callosum), der die linke und rechte Hirnhälfte normalerweise miteinander verbindet, durchtrennt wird. Dadurch können die beiden Gehirnhälften nicht mehr direkt miteinander kommunizieren. Visuelle Reize, die im linken Gesichtsfeld präsentiert werden, können nur von der rechten Hirnhälfte verarbeitet werden, und umgekehrt, was zu interessanten Beobachtungen und Einsichten in die Spezialisierung der Gehirnhälften führt.
Versuchen Sie ganz kurz zu erklären, was man in der Retina unter "Center-Surround" Organisation versteht!
- Die Photorezeptoren sind speziell angeordnet. Die im Center werden mit einem anderen Vorzeichen gewichtet als die im Surround, so sind zum Beispiel erregende Synapsen im Center und hemmende Synapsen im Surround auf Bipolar geschaltet
- Wichtig für Farbkontraste: z.B. rot im Center und grün im Surround oder andersherum. Ein anderes Farbpaar sind gelb und blau
Erläutern Sie am Beispiel des Hemiballismus wieso man die Bedeutung einer Hirnregion meist nicht einfach erschließen kann aus den Ausfallserscheinungen, die nach Zerstörung auftreten. Nennen Sie ein Beispiel aus der Technik oder der Biologie, um zu zeigen, dass der Funktionsverlust nach Zerstörung eines Teils nicht unbedingt etwas über die spezifische Funktion des Teils sagt!
- Die verschiedenen Regionen des Gehirns arbeiten zusammen, es gibt eigentlich keine Region die allein für eine Tätigkeit zuständig ist
- Wenn eine Hirnregion ausfällt und im Nachhinein Zuckungen auftreten, heißt das nicht automatisch das die Region für diese Tätigkeit zuständig war. Vielmehr wurde das Gleichgewicht gestört, weshalb diese unkontrollierbaren Bewegungen zustande kommt
- Schädigungen im Temporallappen können zu akustischen Agnosien führen, wodurch Patienten Geräusche nicht zuordnen können. Da im Temporallappen aber auch Teile des Sprachzentrums und des Hippocampus sitzen, zeigen diese Erscheinungen nicht alles auf, wofür diese Hirnregion zuständig ist
Wie konnte beim Milgram-Versuch kontrolliert werden, dass nicht Eigeninteresse (z.B. finanziell) der 'Lehrer' oder mangelnde Wahrnehmung der Qualen der 'Schüler' durch die Lehrer für den Ausgang verantwortlich waren? Argumentieren Sie aufgrund der Versuchsanlage, ob man sagen kann, dass die Annonce nicht selektiv sadistisch veranlagte Versuchspersonen angelockt hat, sondern tatsächlich einen repräsentativen Bevölkerungsquerschnitt.
- den „Lehrern“ wird von Anfang an versichert, dass sie das Geld bereits bekommen, auch wenn sie den Versuch nicht zu Ende bringen. Allein das Erscheinen versichert ihnen den versprochenen Lohn
- es wurden auch Aufbauten getestet, in denen der „Lehrer“ den „Schüler“ sehen konnte, auch hier kamen sehr ähnliche Ergebnisse raus
Aus der Anzeige (Erprobung eines Lernverfahrens) war nicht zu erahnen, dass jemandem Schmerzen zugefügt werden sollen + zufällige Auslosung der Rollen laut Anzeige
Welche 'kognitiven' Leistungen werden in dem Test von Herrn Matsuzawa (Touchscreen) an Schimpansen getestet? Was war das Ergebnis? Was ist an dem Ergebnis erstaunlich?
- die Zahlen auf dem Bildschirm werden nur ganz kurz gezeigt und dann von weißen Quadraten überdeckt, wobei verschiedene Leistungen gefordert wurden, zB Erkennung der Zahlzeichen, Zuordnung der Zahlzeichen zu einer Wertigkeit, Relative Anordnung der Zahlzeichen nach Wertigkeit etc
- der Schimpanse muss sich nun merken wo die Zahlen zwischen 1 und 9 auf dem Bildschirm sichtbar waren, und zuvor muss er lernen, in welcher Reihenfolge die Zahlen vorkommen
- das Ergebnis zwischen Studenten und erwachsenen Schimpansen lag bei einer Trefferquote von ca. 40%. Aber juvenile Schimpansen hatten im gleichen Versuch eine Trefferquote von 80%! Beides bezieht sich hier auf die kürzeste Anzeigedauer
o Alles Eigenschaften die so in freier Wildbahn nicht verlangt sind und erst klar werden, wenn man die Schimpansen in so eine künstliche Situation bringt
Wofür 'interessieren' sich Zellen im primären Sehcortex? Was meint man damit, dass sich diese Reize im 'rezeptiven Feld' des Neurons befinden müssen? Woher bekommen die Zellen im primären Sehcortex ihre Eingänge (d.h. wo sitzen die Somata der Nervenzellen, die ihre Axone zum Sehcortex schicken)? Wie liegen die Eingänge aus dem linken und rechten Auge zueinander? Wo liegen alle Nervenzellen, die sich für dieselbe Kantenorientierung 'interessieren' (d.h. die bei derselben Kantenorientierung maximal feuern)? Ist die Anordnung im primären Sehkortex fest angeboren, in den ersten Lebenswochen plastisch oder immer plastisch? Wie würde es sich auswirken, wenn bei einem neugeborenen Kätzchen das linke Auge für zwei Monate abgedeckt wäre, es danach im ganzen restlichen Leben der Katze aber immer benutzbar und das Auge an sich nachweislich völlig funktionsfähig wäre?
- Die räumliche Orientierung von Kanten/Linien von bestimmter Orientierung (und Länge) wird hier wahrgenommen. In sogenannten „Blobs“ werden die Farbinformationen aufbereitet und in der 4. Schicht kommt die Information an, ob das rechte oder linke Auge dies wahrgenommen hat
- bestimmte Zellen sprechen nur dann an, wenn der Reiz der Information aus einem ganz bestimmten Bereich kommt -> rezeptives Feld
- aus dem Corpus geniculatum laterale (seitlicher Kniehöcker) kommen die Axone
- aus dem linken Sehfeld werden die Informationen im rechten Cortex verarbeitet und aus dem rechten Sehfeld werden die Informationen im linken Cortex verarbeitet (Okulardominanzsäulen)
o Alternierend weil: Axone vom rechten und linken Auge verlaufen zu verschiedenen Schichten im CGL, wodurch diese im Cortex dann auch alternierende Eingänge haben
- alle Zellen, die die gleiche Kantenorientierung verarbeiten liegen im Cortex in einer Orientierungssäule senkrcht zur Cortexoberfläche an jeder Stelle
- ab Geburt starke Überlappung der Eingänge vom linken und rechten Auge
o keine klaren Okularddominanz-Zonen (also rechtes Auge an linke Gehrinhäflte und umgekehrt) Nach ca. sechs Wochen werden die Eingänge rejustiert, wodurch die Trennung schärfer ist
- bei Katzen ist die Plastizität länger als bei Primaten, ca. 6 Wochen, deshalb wird, wenn das Auge 2 Monate abgedeckt ist, das rechte Auge dominant und übernimmt Teile des linken Auges, wodurch dieses keine Funktionen mehr hat
è wenn 1 Auge ausfällt werden die dem Auge zugeordneten Bereiche größer, was sich lebenslänglich nicht verändert
Wie kann man das rezeptiven Feld einer Ganglienzelle experimentell ermitteln?
Das rezeptive Feld einer Ganglienzelle im Auge kann experimentell ermittelt werden, indem visuelle Reize auf die Retina (Netzhaut) projiziert werden und die Reaktionen der Ganglienzelle gemessen werden. Es gibt verschiedene experimentelle Techniken, um das rezeptive Feld einer Ganglienzelle zu charakterisieren:
Elektrophysiologische Ableitung:
Elektroden werden in der Nähe der Ganglienzelle auf der Oberfläche der Retina platziert, um elektrische Signale zu messen.
Lichtreize verschiedener Größe, Form und Intensität werden auf die Retina projiziert, während die Reaktionen der Ganglienzelle aufgezeichnet werden.
Die resultierenden Aktionspotentiale können dann analysiert werden, um das rezeptive Feld zu bestimmen.
Wie kann man zeigen, wohin die Axone der Ganglienzellen aus dem linken Auge im seitlichen Kniehöcker (LGN = CGL) ziehen? Wohin ziehen die Ganglienzellen, die Farbinformation übermitteln und wohin diejenigen, die Bewegungsinformation (ohne Farbe) übermitteln? Wie kann man zeigen, wohin die Axone ziehen, die vom seitlichen Kniehöcker ausgehen?
- durch radioaktives Markieren eines Auges kann gezeigt werden, dass Wahrnehmungen aus rechtem Sehfeld an entsprechende Schichten im linken CGL weitergeleitet werden
- im CGL kann man 6 verschiedene Schichten erkennen. Zum einen wird hier unterschieden, ob die Information aus dem rechten Sehfeld des rechten Auges oder des linken Auges kommt. In den Schichten 3-6 (parvocelluläre Ganglienzellen) wird nun die Farbinformation übermittelt, die Bewegung wird in den Schichten 1 und 2 (magnocelluläre Ganglienzellen) verarbeitet
- Wenn man wieder ein Auge radioaktiv markiert und dabei länger wartet kann man sehen, in welchen Sehcortex die Axone aus den Kniehöckern laufen. Die Axone ziehen in die 4C Schicht des primären Cortex oder Prolin ins LGN injizieren
Welche Aussage zur Sehnervüberkreuzung im menschlichen Gehirn ist richtig?
(a) Die vom linken Auge kommenden Axone der Ganglienzellen ziehen in die rechte Hirnhälfte.
(b) Die Axone der Ganglienzellen, die durch Beleuchtung im linken Sehfeld aktiviert werden, ziehen in die rechte Hirnhälfte - gleichgültig ob die Ganglienzellen im rechten oder linken Auge liegen.
(c) Die Axone der Ganglienzellen bilden an der Überkreuzungsstelle die bekannten Okulardominanzkolumnen aus.
- B ist richtig. Im CGL wird die Information geordnet und dann in den jeweils richtigen Sehcortex geleitet
Versuchen Sie in eigenen Worten zu erklären, wieso man aus der Wirksamkeit bei der Behandlung von Schizophrenie-Patienten von Stoffen, die D2-Dopaminnrezeptoren blocken, keineswegs den Schluss ziehen kann, dass die Schizophrenie direkt eine Störung dopaminerger Synapsen darstellt!
- durch eine erhöhte Umsetzung von Stoffen kann bei Schizophrenie-Patienten das Gleichgewicht in Zellen verschoben sein. Durch die Gabe von Blockern der Rezeptoren ist es möglich, wieder ein Gleichgewicht zu erreichen.
- bei Schizophrenie kann das Problem aber auch in nachfolgenden Bereichen liegen. Dopaminerge Synapsen arbeiten eigentlich genauso wie bei „normalen“ Menschen, aber in späteren Zellen kann die Menge der Informationen nicht richtig verarbeitet werden, weshalb Störungen auftreten. Wenn hier also die Menge an Dopamin, die verarbeitet werden kann, reduziert wird, können die Schizophrenen Störungen reduziert werden
Würden Sie einem Patienten mit (a) einem Glaukom (b) einer Retinitis pigmentosa zu einem "Retinal Implant" raten? Wieso?
- Einem Patienten mit Retinitis pigmentosa würde man zu einem Retinal Implantat raten, da hier die Photorezeptoren über Zeit degenerieren, der Sehnerv jedoch intakt bleibt. Die Photorezeptoren können durch ein Implantat ersetzt werden. Bei Glaukom tritt eine Degeneration des Sehnervs auf, welche irreparable Schäden zur Folge hat. Dadurch wird der Sehnerv geschädigt, der für ein solches Implantat jedoch noch intakt sein muss.
Ein Querschnittsgelähmter kann keine seiner Extremitäten bewegen. Schildern Sie, wie Sie ihm mit geeigneten Implants helfen könnten! Wo müsst man (und was) implantieren? Was genau würde das Implant machen müssen?
- Im Gehirn (Motorcortex) müsste ein Sender implantiert werden, welcher die Reize an einen Empfänger, welcher in den Muskeln der jeweiligen Extremität implantiert werden muss, weitergibt, sodass eine neue Reizweiterleitung entsteht
o Aktivität im motorischen Kortex gibt vor was und wie bewegt werden soll --> das mit chip (evtl mehrere an verschiedenen Stellen) abgreifen Schädigung Wirbelsäule -> Kommandos können Muskulatur nicht erreichen -> weitere Chips in Muskulatur -> Mittels Computer Signale vom Motorkortexship zu den passenden Muskeln umleiten und Bestimmung wie stark und lang die Muskulatur kontrahieren müssen
- Das Implant muss die Reize des Gehirns adäquat verarbeiten und weitergeben
Zeichnen Sie schematisch, wo der somatosensorische und wo der motorische Cortex liegen! Wieso verwendet man bei beiden oft das Konzept des 'Homunculus' und was meint man damit? Der Homunculus ist ein Modell, welches die neuronalen Beziehungen zwischen dem Cortex und der Skelettmuskulatur bzw. den sensorischen Feldern darstellt. Benachbarte Körperregionen werden hierbei nebeneinander dargestellt, da diese ebenfalls im Cortex benachbart liegen. Je mehr Neuronen auf die Körperregion zutreffen, desto größer wird diese dargestellt
- Der Homunculus ist ein Modell, welches die neuronalen Beziehungen zwischen dem Cortex und der Skelettmuskulatur bzw. den sensorischen Feldern darstellt. Benachbarte Körperregionen werden hierbei nebeneinander dargestellt, da diese ebenfalls im Cortex benachbart liegen. Je mehr Neuronen auf die Körperregion zutreffen, desto größer wird diese dargestellt, daher verzerrtes Abbild der Körperoberfläche
Ein Apfel liegt neben einer Banane. Sie messen die Spektralverteilung des von den beiden Früchten abgestrahlten Lichtes. Überlegen Sie, wie man eine Spektralverteilung misst und skizzieren sie, wie sie aussieht für Licht, das von der Banane kommt und für Licht, das vom Apfel kommt.
Wie kann man vorgehen, damit die Spektralverteilung des von der Banane abgestrahlten Lichtes identisch wird mit der Spektralverteilung die vorher der Apfel abstrahlte?
Welche Farbe wird man dann für die Banane wahrnehmen, wenn
a. Apfel und Banane direkt nebeneinander liegen
b. die Banane allein liegt
c. nur ein rundes Teilstück der Banane sichtbar ist?
Welche Konstanzleistung steckt dahinter? Welche Gründe waren wohl in der Evolution der Primaten wichtig, dass sich diese Leistung entwickelt hat?
- Eine Messung ist möglich durch ein Spektralphotometer
i. Hier würde man beides in der gewohnten Farbe wahrnehmen
i. gelb
i. je nachdem welches Licht drauf scheint, wenn man nicht weiß, dass es eine Banane ist; gelb aber nicht mehr wsl, da man nicht mehr sehen kann, dass Teilstück aus Banane kommt
- Die Farbkonstanz, welche sich wahrscheinlich deswegen entwickelt hat, um reife und unreife Früchte unterscheiden zu können.
Nach Tragen einer Prismenbrille macht man nach anfänglichen Fehlern beim Greifen keine Fehler mehr. Entwerfen Sie einen Versuch, mit dem man nachweisen kann, dass die Fehler nicht im Sehsystem korrigiert werden, sondern durch Korrektur der Bewegung.
- Versuch mit Prismenbrille normal durchführen, Prismenbrille abnehmen - Person soll Gegenstand weiterhin mit rechter Hand greifen, Augen sollen geöffnet sein, d.h. Person kann ihren Fehler sehen und diesen so schnell wie möglich korrigieren
- Wechsel auf die linke Hand, wieder Fehler beim Greifen
o Augen haben Fehler nach Ausführung der Greifbewegung mit der rechten Hand eigentlich ausgeglichen, mit linker Hand werden nun aber wieder Fehler gemacht
o Korrektur von Fehlern motorisch, nicht sensorisch!
Die Firma 'Pharmadreams' behauptet, ein Medikament entwickelt zu haben, das sowohl gegen Parkinson als auch gegen Schizophrenie wirkt. Begründen Sie aus biologischer Sicht, ob Sie das für möglich halten, oder nicht!
- Medikament, das gegen beide Krankheiten wirkt, macht aus biologischer Sicht keinen Sinn bzw. ist nicht möglich
- Grund: o Bei Parkinson sterben dopaminerge Nervenzellen ab, d.h. zur Behandlung muss zusätzlich Dopamin gegeben werden
o bei Schizophrenie müssen die Dopamin-Rezeptoren gehemmt bzw. blockiert werden
=> Genau entgegengesetzte Behandlungen -> entweder man gibt Dopamin oder man blockiert die Rezeptoren mit Psychopharmaka!
Schlagen Sie vier Wege vor, wie Sie die dopaminergen Synapsen von Parkinson-Patienten stärken könnten
- Synthese von Dopamin erhöhen, z.B. mit L-Dopa
- Inhibition der Wiederaufnahme von Dopamin in Präsynapse -> längere Verweildauer im Spalt (z.B. Transporter hemmen), z.B. mit Amphetamin, Cocain
- Prozesse für Verpackung von Dopamin in Vesikel unterstützen
- Prozesse für Exocytose der Vesikel unterstützen
—> hauptsache, es kommt mehr Dopamin an den postsynaptischen Rezeptoren an
Zuletzt geändertvor 2 Monaten
