Nervenzelle und Neuroanatomie

In Elman-Netzwerken gibt es eine Kontextschicht, die in einer Schleife mit den Neuronen der Zwischenschicht eines dreischichtigen Netzwerkes verbunden ist. Es bestehen eins-zu-eins- Verbindungen von der Zwischen- zur Kontextschicht und umgekehrt.

Die Zwischenschicht erhält neben dem Input aus der Inputschicht auch Informationen zum eigenen Zustand beim vorausgegangenen Input.

Da in der Kontextschicht Informationen „online“ gehalten werden, lässt sie sich als Arbeitsgedächtnis interpretieren.

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

Auch im Zentralen Nervensystem gibt es autoassoziative Netzwerke, in ihnen werden Informationen als Konfigurationen aktivierter Neuronen gespeichert. Diese Zustände sind stabil und können als Gedächtnisspur interpretiert werden, z.B. für Gesichtererkennung

Modell für Prozesse im Gehirn, erweiter Kohonen-Modell um eine Zwischenschicht

Synapsengewichte werden durch Selbstorganisation so eingestellt, dass bestimmte Merkmale des Inputs in gesetzmäßiger Weise auf einen bestimmten Ort des Netzwerks abgebildet werden. Die Kohonenschicht bildet also eine topographische Merkmalskarte der Inputmuster.

Ähnlicher Input wird auf der Karte nahe beieinander präsentiert, unähnlicher Input findet sich an weiter entfernt liegenden Punkten.

Häufiger Input wird auf einer größeren Fläche repräsentiert als seltener Input

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.

• Sichtbarmachung der Nervenzellen mit Silbernitrat

• 1-2% der Nervenzellen vollständig gefärbt

• genutzt um verschiedene Zelltypen zu charakterisieren

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

• Markierung der Zellkörper

• Untersuchung der Größe und Dichte von Zellkörpern

• Fluoreszierender Farbstoff

• Gesamtes Neuron wird durch anterograden bzw. retrograden axonalen Transport gefärbt

• Untersuchung neuronaler Bahnen, Funktionalität von Neuronen nach Läsionen

• ist der negativ geladene Zustand einer unangeregten Nervenzelle

• Aufrechterhaltung des negativen Membranpotentials:

  • Natrium-Kalium Pumpe unter Verbrauch von ATP “pumpt” Na+ nach außen und K+ nach innen

  • selektive Gänge (manche immer geöffnet, andere mit Schlossfunktion)

  • Ionen-Poren zum Austausch von inneren und äußeren Ionen (=Diffusion)

    
    

• Unter einem Aktionspotential versteht man die Reizweitergabe an Nervenzellen, die durch eine Veränderung des elektrischen Membranpotentials entsteht

• Entsteht durch den schnellen Einstrom von Na+-Ionen (Ionentheorie)

• Aktionspotentiale haben immer ein Alles-oder-Nichts-Prinzip

• Läuft in 4 Phasen ab:

  • Ruhepotential

  • Anstiegsphase

  • Repolarisation

  • Hyperpolarisation

• haben eine hohe Leistungsgeschwindigkeit, da Erregung sprunghaft von Schnürring zu Schnürring fortpflanzt

• diese saltatorische Erregungsleitung

• bis zu 120 m/s

• Summation = verrechnen von exzitatorischen postsynaptischen Potentiale (EPSP) und inhibitorischen postsynaptischen Potentiale (IPSP)

• Aktionspotential wird nur ausgelöst, wenn die Summation der postsynaptischen Potential (am Zellkörper + Dendriten ausgelöst) die Erregungsschwelle des Axons überschritten wird

• Summation kann zeitlich und räumlich verrechnet werden:

  • zeitliche Bahnung (zwei aufeinanderfolgende Reize erzeugen jeweils ein unterschwelliges EPSP, der dritte löst AP aus, von gleicher Synapse)

  • räumliche Bahnung (zwei von unterschiedlichen Synapsen kommende Reize erzeugen jeweils ein unterschiedliches EPSP, gleichzeitige Reizung führt zu AP)

• = Ausschüttung in die Zelle

• Aktionspotential öffnet Ca+ Kanäle, Ca+ strömt ein

  Vesikel verschmelzen mit der Membran und setzen Transmitter in den synaptischen Spalt frei

• = wieder rein in die Zelle

• Re-Uptake: Unmittelbare Wiederaufnahme der Neurotransmitter in den präsynaptischen Endknöpfchen

• Enzymatischer Abbau: Neurotransmitter wird durch ein spezifisches Enzym abgebaut -> Wiederaufnahme in die Zelle, um neue Neurotransmitter zu bauen

Glutamat

GABA

Dopamin, Adrenalin, Noradrenalin -> chemisch sehr ähnlich

• Agonistische Pharmaka- und Drogenwirkung

  • = Neurotransmitter wirken durch Droge/ Medikament verstärkt

  • z.B. Pharmaka und Drogen erhöhen die Anzahl von Neurotransmittermoleküle, indem sie die abbauende Enzyme zerstören.

• Antagonistische Pharmaka- und Drogenwirkung

  • = Neurotransmitter wirken durch Droge/ Medikament gehemmt/ entgegengesetzt

  • z.B. Pharmaka und Drogen wirken als Rezeptorblocker; sie binden an postsynaptische Rezeptoren und blockieren den Effekt des Neurotransmitters

wichtigster Botenstoff im Gehirn, der motorisch und psychologisch als neurochemische Grundlage von Anreiz und positiver Psychomotorik fungiert

ausm Stammhirn und basalen Vorderhirn ist eine wichtigste/ unspezifische Voraussetzungen für Aufmerksamkeit, Lernen und Gedächtnis

bestimmt mit stimmungsbeeinflussenden Effekten die Persönlichkeitsstruktur eines Menschen

• = normaler Fall

• es gibt einen Eingang und Ausgang d.h. Dendriten -> Synapsen

• keine Dendriten

• bekommen keine Signale/Informationen geben aber welche ab

• automatisierte Prozesse

Axon geht von beiden Seiten des Somas ab. Ein Axon wird als Empfang genutzt, das zweite bekommt die Information unverarbeitet weiter an Ausgangsaxon.

1:1 Weiterleitung, sehr selten. Keine Dendriten.