Biopsychologie Flashcards
1
Q
Erklären Sie die Abbildung (Abbildung 4, Flb 1, S.19) „Schematische Darstellung von dendritischen Dornen“: Was ist im Bildteil a) und b) anders?
A
− Dendritische Dornen machen innerhalb von Minuten bzw. Stunden lernabhängige morphologische Veränderungen durch
− Dadurch können die Eigenschaften der synaptischen Verbindung erheblich beeinflusst werden
− Abhängig vom Grad der Aktivität der Synapse können Dornen größer werden oder verschwinden
− Formveränderung hat dann Einfluss auf die Effektivität der Synapse
− a) zeigt die Dornen vor einem Lernprozess
− b) zeigt die Dornen nach einem Lernprozess
- Der linke Dorn und damit die gesamte synaptische Verbindung wurde eliminiert
- Der mittlere Dorn hat einen dickeren Stamm bekommen dadurch sinkt der
elektrische Widerstand den die synaptische Erregung überwinden muss
Dadurch ist die Synapse effektiver geworden - Der rechte Dorn wurde geteilt und bietet nun Platz für zwei Präsynapsen des
gleichen Axons
Die Effektivität ist somit erheblich größer
All diese Veränderungen sind Teil der synaptischen Plastizität!
2
Q
Entstehung Membranpotenzial erklären und Unterschied zum Aktionspotenzial erläutern
A
- Ein Neuron ist von einer neuronalen Zellmembran umgeben
- Im Zellinneren befinden sich negativ geladene Proteine die die Zelle nicht verlassen können
-> Zellmembran ist aber nicht generell undurchlässig, sondern verfügt über Ionenkanale, wodurch der Austausch von Ionen zwischen Intra- und Extrazellulärraum möglich ist - Für das Membranpotenzial wichtige Ionen sind Natrium (Na+), Kalium (K+) und Chlorid (Cl-)
- Durch das negative Zellinnere drückt die elektrostatische Kraft Cl- aus der Zelle raus und Na+ und K+ ins Zellinnere
- Na+ und Cl- außerhalb der Zelle häufiger vorhanden / K+ innerhalb der Zelle häufiger vorhanden
- Die Konzentrationsunterscheide drücken Na+ und Cl- ins Zellinnere und K+ aus dem Zellinneren nach draußen
- Aus diesem fragilen Gleichgewicht zwischen elektrostatischer Kraft und dem Konzentrationsunterschied entsteht das Membranpotenzial. Es beträgt in Ruhe -68mV
- Wird Neuron durch den Impuls eines anderen erregt, wird es polarisiert (Membranpotential wird positiver)
- Wird ein bestimmter Schwellenwert überschritten kommt es zu einer Kaskade von Öffnen und Schließen von Na+- und K+-Ionenkanäle
- Das ist das Aktionspotenzial, was die Weiterleitung eines Signals am Axon ermöglicht
3
Q
Entstehung des AP, beginnend mit der Depolarisation des Axonhügels und der Freisetzung der Neurotransmitter in der Synapse -es handelt sich um eine chemische Synapse
A
- Ruhepotential der Nervenzelle beträgt -68mV
- Erregungsschwelle muss überschritten werden um Reiz auszulösen
- Dendriten nehmen Reiz von anderer NZ auf und leiten ihn ans Axon
- starker Reiz sorgt für Depolarisation. Die Erregungsschwelle wird überschritten
- Na+ Kanäle öffnen sich und Na+ gelangt ins Zellinnere
- Eindringendes Na+ dreht Membranpotential um -> Positivierung + mehr Na+ Kanäle öffnen sich
- kurz bevor Na+ Kanäle refraktär werden, öffnen sich K+ Kanäle und K+ fließt aus der Zelle raus
- Zelle ist negativer als zuvor (Hyperpolarisation)
- Na-K-Pumpe pumpt 3 Na+ raus / 2 K+ rein -> alte Niveau widerhergestellt
- Axon ist bereit für das nächste AP
4
Q
Unterschiedliche Geschwindigkeiten in der axonalen Reizweiterleitung erklären + verschiedene Typen
A
- Geschwindigkeit des Impulses von Axonen zur Präsynapse ist abhängig vom Durchmesser des Axons und dessen Myelinisierung
- Je dicker das Axon, desto geringer ist der elektrische Widerstand. Die Leitgeschwindigkeit ist dadurch höher
- Myelinisierte Axone leiten aufgrund ihrer Isolierung und der saltatorischen Erregungsweiterleitung schneller als nicht myelinisierte Axone
- Das liegt daran, dass das Aktionspotential von einem Ranvier’schen Schnürring zum nächsten springt und sich im myelinisierten Bereich dazwischen als elektrische Depolarisation ausbreitet, welche eine höhere Geschwindigkeit als das Aktionspotential hat
->Das heißt am schnellsten leiten dicke und myelinisierte Axone, am langsamsten dünner und unmyelenisierte Axone
5
Q
Somatosensorischen Homunculus beschreiben: Lage, Funktion und Anordnung
A
- Die sensorischen Systeme sind im Cortex als Landkarten repräsentiert
- Der somatosensorische Homunkulus, als jene Landkarte unseres Körpers, beschreibt die corticale Repräsentation von sensorischen Signalen wie Schmerz oder Kälteempfinden, aus verschiedenen Körperregionen
- liegt im primären somatosensorischen Cortex, dem Gyrus postcentralis, der sich im Parietallappen befindet
- Der somatosensorische Cortex erhält die Information, das bestimmte Rezeptoren aktiviert wurden und es kommt zu einer Kaskade von weiteren Verarbeitungsprozessen bei denen die Informationen weiterverarbeitet werden und mit anderen Sinnesorganen verbunden werden
- Jedes sensorische System hat damit mehrere corticale Landkarten die sich in ihrer Verarbeitung unterscheiden
- Diese Landkarten sind jedoch fast immer verzerrt und vergrößern diejenigen Bereiche die für unsere Wahrnehmung besonders wichtig sind, beispielsweise Lippen und Hände. Denn hier befinden sich eine relativ höhere Anzahl von Rezeptoren im Vergleich zu anderen Körperregionen
- Da die Rezeptoren in unserem Gehirn immer gleich weit voneinander entfernt lokalisiert sind bläht sich die corticale Repräsentation derjenigen Körperregionen, die eine hohe Rezeptordichte besitzen, extrem auf
- Die resultierende Landkarte unseres Körpers, der somatosensorische Homunkulus, stellt also ein Menschlein mit überdimensional großen Lippen und Händen dar
- Im Frontalschnitt von medial nach lateral werden erst der Fuß dann der Rumpf – Arm- Hand- Gesicht – Lippen -Zunge und zuletzt die Eingeweide repräsentiert
-> Aus diesem Grund spricht man hier von umgekehrt somatotoper Repräsentation - Von Menschen zu Mensch existieren interindividuelle Unterschiede in der Sensibilität
6
Q
Welche Rolle spielt Dopamin bei der Aufrechterhaltung von Ensembles?
Wie entsteht ein Ensemble? Funktion des Ensembles unter Berücksichtigung der Rolle von Dopamin
A
- Ein Ensemble ist eine Gruppe von Neuronen mit starken synaptischen Verbindungen untereinander, die zum gleichen Zeitpunkt aktiv sind.
- Ensembles sind somit temporäre Koalitionen von Neuronen welche, wie Gedanken, entstehen, zerfallen und aufs neue Zusammensetzen können
- Ein Neuron kann Mitglied mehrere Ensembles, aber auch unabhängig sein.
- Donald Hebb nahm an, dass ein Ensemble einem Gedanken entspricht. Ensembles halten nicht ewig, was bedeuten würde, dass ein Gedanke vergeht und einem neuen Gedanken Platz macht. Dennoch können wir einen Gedanken lange Zeit denken ohne dass ein Ensemble zerfällt.
- Wahrscheinlich spielen hierbei die Dopaminrezeptoren eine wichtige Rolle
- Die fünf Dopaminrezeptoren D1 bis D5 werden in die Gruppen D1 und D2 unterteilt. Ihre Wirkung hängt vermutlich davon ab, in welchem Zustand sich das postsynaptische Neuron im Moment der Aktivierung der Dopaminrezeptoren befindet.
- Ist dieses Neuron erregt, erhöht die Aktivierung von D1 Rezeptoren die Aktivität des Neurons noch weiter. Benachbarte Nervenzellen, die in diesem Moment keine wichtigen Informationen kodieren, sind dagegen nur wenig aktiv.
- Durch die Bindung von Dopamin an die D1 Rezeptoren werden diese Neuronen eher gehemmt. Als Konsequenz entsteht wahrscheinlich ein hoher Signal-Rausch-Abstand für den Gedanken, der im Ensemble aufrechterhalten wird.
- Werden hingegen die D2 Rezeptoren aktiviert z.B. durch Absinken des Dopaminspiegels im PFC werden eher die niedrig aktivierten Neurone erregt. Dadurch brechen Ensembles auseinander und neue Gruppen gemeinsam aktiver Neuronen können entstehen.
- Dopaminerge Freisetzung im Cortex kann Lebensdauer von Ensembles entscheidend beeinflussen.
- Dopamin ist auch in der Lage die Güte der eigenen Voraussagen zurückzumelden und somit Neurone einem ununterbrochenen Lernprozess zu unterwerfen, der ihre Eigenschaften verändert.
- Nervenzellen in einem Ensemble verändern sich ständig, da sie Erfahrungen, die wir im Leben machen, in ihren Synapsen abbilden.
- Die Menge und der Zeitpunkt der Dopaminfreisetzung geben uns die Möglichkeit, Lernprozesse über Erwartungsrückmeldungen zu organisieren.
- Dabei wird die Dopaminfreisetzung reduziert, wenn das Ergebnis einer Handlung schlechter war als erwartet und erhöht, wenn man vom Ergebnis positiv überrascht ist.
- Neuronale Verbindungen werden solange modifiziert bis eine Handlung optimal abläuft.
7
Q
Übertragung von Synapse zu Synapse / Neuron zu Neuron /
chemische Synapse erklären
Vorgänge der chemischen Reizübertragung erläutern
A
- Synapsen sind komplizierte Strukturen, an denen über chemische Botenstoffe Informationen zwischen zwei Neuronen weitergegeben werden.
- Das erste Neuron bildet die Präsynapse, das zweite die Postsynapse
- das erste Neuron bildet hierzu viele Vesikel, in denen sich ein Neurotransmitter (Botenstoffe) befinden
- Ein Teil der Vesikel sitzt direkt an der Membran der Präsynapse und ist mit der Membran durch Proteinketten verbunden.
- Diese Vesikel befinden sich in Wartehaltung. Beim nächsten eintreffenden AP an der Präsynapse werden sie ihren Inhalt in den synaptischen Spalt ausspülen
- Durch das einströmende Ion Ca 2+ wird der Neurotransmitter freigesetzt. Einfließendes Ca 2+ im Bereich der Präsynapse öffnet die Proteinbrücken, mit denen die Vesikel an der Zellmembran angedockt sind.
- Dadurch fusioniert die Membran des Vesikels mit der Zellmembran und der Inhalt des Vesikels ergießt sich in den synaptischen Spalt und diffundiert Richtung Postsynapse
- Dort binden sich die Neurotransmitter an für diese Transmitter spezialisierte Rezeptoren und erzeugen eine Veränderung des Membranpotentials an der Postsynapse
- Abhängig davon, um welchen Transmitter und welchen Rezeptor es sich handelt, kommt es zu einer Erregung oder einer Hemmung
- Es wird also das elektrische Signal des AP an der Synapse in ein chemisches Signal des Neurotransmitters übersetzt. Auf der postsynaptischen Seite wird das chemische Signal wieder in ein elektrisches Signal zurückverwandelt
-Eine kleine Anzahl von Synapsen kommt auch ohne Botenstoffe aus und funktioniert nur elektrisch. Die meisten sind aber chemische Synapsen und benutzen mindestens einen der fast 100 Botenstoffe.
8
Q
Wie groß ist das Ruhepotenzial und welche Funktion hat die Natrium-Kalium Pumpe? Wie wird es aufrechterhalten?
A
- Das Membranpotential beträgt im Ruhezustand circa -68mV
- Einer der wichtigsten Membranpumpe ist die Natrium-Kalium-Pumpe
- Die Natrium-Kalium-Pumpe transportiert unter hohem Energieverbrauch 3 Na+-Ionen nach draußen und 2 K+-Ionen nach innen
- Das heißt sie transportiert diese Ionen entgegen ihres Konzentrationsgradienten
- Diese und anderen spezifische Ionenpumpen halten ununterbrochen en Konzentrationsunterschied von Na+-, Cl–, und K+-Ionen zwischen intra- und extrazellulärem Raum
- Mithilfe dieser stabilisierenden Mechanismen beträgt das Ruhepotential der Membran ständig ca. -68mV. Dieser Zustand ändert sich aber wenn Signale eintreffen
9
Q
Kräfte und Mechanismen, die das Ruhemembranpotenzial von -68mV konstant halten beschreiben
A
- Das Membranpotenzial ist die elektrische Spannung zwischen dem Inneren und dem Äußeren eines Neurons. Es wird durch negative geladene Eiweiße im Zellinneren sowie durch die ungleiche Verteilung von Na+, Cl- und K+ Ionen erzeugt und beträgt im Ruhezustand -68mV.
- Das Membranpotential entsteht aus der Summe der Konzentrations- und elektrostatischen Kräfte, die auf die Ionen einwirken.
- Die großen negativ geladenen Eiweiße im Zellinnern sind durch ihre Größe in der Zelle gefangen und bewirken ein elektrisch negatives Potential im Zellinnern.
- der Konzentrationsgradient drückt die K+ Ionen nach außen und die elektrostatische Kraft zieht die Ionen wieder nach innen. Es entsteht ein Kompromiss zwischen der höheren K+ Ionendichte im Zellinnern und der höheren positiven Ladung im Zelläußeren. Durch dieses Gleichgewicht verlassen nur sehr wenige K+ Ionen die Zelle
- Da das Cl- Ion negativ geladen ist, drückt die elektrostatische Kraft es nach draußen. Cl- Ionen wandern aufgrund der niedrigeren Konzentration im Zellinnern solange hinein bis die beiden Kräfte im Gleichgewicht sind.
- Da die Na+ Ionen außerhalb der Zelle 15x häufiger sind, entsteht ein großer osmotischer Druck, der die Ionen in die Zelle hineindrängen lässt. Der Konzentrationsgradient und die elektrostatische Kraft ziehen die Ionen in die Zelle hinein
- Es sind jedoch sehr wenige Na+ Ionen im Zellinnern, weil die Natriumkanäle verschlossen sind. Dies führt dazu, dass sich das Membranpotential beim Wert -68mV (negativer Wert) stabilisiert (=Ruhepotential).
- Die Kalium-Natrium-Pumpe befördert mit sehr hohem Energieaufwand 3 Na+ Ionen aus der Zelle hinaus und 2 K+ Ionen in die Zelle hinein, damit das Innere der Zelle nicht positiv aufgeladen wird und sorgt dadurch für ein zunehmendes negatives Potential im Intrazellulärraum.
->Mit Hilfe der Kalium-Natrium-Pumpe, anderen Ionenpumpen und dem Zusammenspiel des Konzentrationsgradienten und der elektrostatischen Kraft bleibt das Membranpotential beständig bei -68mV. Der Zustand verändert sich jedoch, wenn Signale eintreffen.
10
Q
Was versteht man unter „saltatorischer Erregungsweiterleitung“, welche Vorteile hat sie und wie funktioniert sie?
A
- Durch die Myelinisierung der Axone kann innerhalb eines Myelinsegments kein Austausch von Ionen zwischen intra- und extrazellulär-Räumen stattfinden -> APs können nicht neu entfacht werden
- Dadurch kommt das AP innerhalb des Myelinsegments zum Erliegen und verwandelt sich in eine gewöhnliche elektrische Depolarisation
- Eine Depolarisation hat eine viel schnellere Ausbreitungsgeschwindigkeit als APs, werden aber, je länger die zurückgelegte Strecke ist, immer kleiner bis sie ganz verschwinden
- Bevor sie verschwinden erreichen sie einen Ranvier’schen Schnürring (nicht myelinisierter Bereich zwischen zwei Segmenten). Dieser ist mit spannungsabhängigen Na+ Kanälen vollgepackt, wodurch sich das AP dann erneut als Depolarisation ausbreitet
- Beim nächsten Ranvier’schen Schnürring passiert das selbe wieder
- Dadurch wird das AP erheblich schneller -> besonders beim PNS vorteilhaft wegen weiter Strecke
- Dieser Vorgang (das Springen von Schnürring zu Schnürring) heißt saltatorische Erregungsweiterleitung
- Vorteile:
-Höhere Ausbreitungsgeschwindigkeit von Depolarisation als vom Aktionspotential
-Energiesparend, da nicht mehr jede Stelle der Membran erregt werden muss
11
Q
Nennen Sie die wichtigsten Frequenzbänder im EEG und mit welchem mentalen Zustand sie jeweils assoziiert sind
A
Das EEG (Elektroenzephalogramm) ist die beste Methode, um die zeitliche Dynamik der elektrischen Felder im Gehirn während kognitiver Prozesse sichtbar zu machen.
Die wichtigsten Frequenzbänder sind
a) Alpha Band (8-12 Hz): müde, Augen geschlossen (entspannter Wachzustand)
b) Beta Band (14-25 Hz): konzentrierte mentale Arbeit (Konzentration und Aufmerksamkeit)
c) Theta-Wellen (4-7 Hz): Übergang Schlaf-Wachphase (Einschlafphase)
d) Delta Band (< 3 Hz): Tiefschlaf
e) Gamma Band (> 25 Hz): Aktivierung eines Ensembles
12
Q
Was ist Tor zum Bewusstsein?
A
- Thalamus ist ein der Großhirnrinde vorgeschalteter Filter. Alle eingehenden Informationen werden hier vorverarbeitet, bevor sie der Großhirnrinde zugeführt werden.
- Dabei entscheidet der Thalamus, welche der eingehenden Informationen im Augenblick für den Organismus so wichtig sind, dass sie ins Bewusstsein gelangen sollen. Darum bezeichnet man den Thalamus auch als „Tor zum Bewusstsein“.
- Jede Modalität (ob Sehen, Hören, Fühlen) wird dabei in einer bestimmten Region des Thalamus verarbeitet, umgeschaltet und an die Großhirnrinde weitergeleitet.
13
Q
Hippocampus Zusammenhang deklaratives und nicht deklaratives Gedächtnis
A
- Bei den nicht deklarativen Gedächtnistypen werden das prozedurale Gedächtnis, die Bahnung und die klassische Konditionierung unterschieden
- Das prozedurale Gedächtnis und die klassische Konditionierung sind vom Hippocampus unabhängig. Bei der Bahnung unterscheidet man zudem perzeptuelle Bahnung, welche ebenfalls nicht auf den Hippocampus angewiesen ist und die konzeptuelle Bahnung.
- Die konzeptuelle Bahnung entsteht durch Mechanismen des präfrontalen Cortex und Zugangsstrukturen zum Hippocampus
- Je nach kognitiver Strategie des Individuums kann die konzeptuelle Bahnung auch deklarative Inhalte aufweisen und ist daher wahrscheinlich sowohl auf der funktionellen, als auch auf der anatomischen Ebene ein Übergangsprozess zwischen deklarativen und nicht deklarativen Gedächtnisprozessen.
- Läsionen im perirhinalen Cortex führen zu Defiziten in der konzeptuellen Bahnung. Das Gehirn kann den Bahnungsreiz nicht über den Hippocampus „kategorisieren“ bzw. „adressieren“
14
Q
Wie ist der Wert des Membranpotenzial im Ruhezustand und welche Rolle spielt dabei die Natrium-Kalium-Pumpe
A
- Die Membran ist nicht zu 100% dicht und kleine Mengen von Natrium- und Kalium-Ionen diffundieren doch durch die Natrium- und Kaliumkanäle.
- Damit das Innere der Zelle nicht positiv aufgeladen wird, gibt es die Natrium-Kalium-Pumpe.
- Diese Pumpe ist die wichtigste Membranpumpe eines Neurons. Sie befördert mit sehr hohem Energieaufwand (15% unseres Gesamtenergiebedarfs) in einem Zyklus 3 Na+ Ionen aus der Zelle heraus und 2 K+ Ionen hinein und sorgt so für zunehmendes negatives Potential im Intrazellulärraum.
- Mit Hilfe dieser und anderer Ionenpumpen sowie weiterer Mechanismen bleibt das Membrampotential ständig bei ca. -68mV, da so die Konzentrationsunterschiede der drei Ionen zwischen Intra- und Extrazellulärraum erhalten wird.
- Dieser Wert heißt Ruhepotential. Der Zustand verändert sich, wenn Signale eintreffen.
15
Q
Was sind Emotionen
A
- Emotionen sind Handlungstendenzen, die mit einem bestimmten Gefühl sowie der gebündelten Aktivierung eines Pakets von Hirnstrukturen und Hormonsystemen einhergehen
- Diese Prozesse bereiten den Organismus auf eine schnelle und situationsadäquate Reaktion vor
- Gefühle sind die subjektive Innenansicht einer Emotion, die uns auf eine Handlung vorbereitet
- Wut
- Traurigkeit
- Scham
- Ekel
- Freude
16
Q
Nennen sie die Funktionen der Amygdala (vier zentrale)
A
- Zentrum für die Entstehung von Gefühlen (Angstzentrum)
- emotionale Bewertung von Wahrnehmungen
- Kontrolle von Reflexen und Körperfunktionen (Atmung, Kreislauf)
- Speichert mit Ereignissen verknüpfte Emotionen ab (zum Beispiel klassische Konditionierung)
17
Q
Wo liegt dorsal?
A
Oben? -richtig
18
Q
Wodurch werden die Vesikel in der Präsynapse aktiviert?
A
Ca2+Ionen (richtig)
19
Q
Fragen zu Rezeptoren (direkte Wirkung)
A
Ionotrope Rezeptoren funktionieren einfach und schnell. Sie besitzen Bindungsstellen für einen bestimmten Neurotransmitter. Sobald der Neurotransmitter diese Stelle erreicht, verändert sich die Form des Rezeptors und er öffnet sich.
20
Q
Welches Ion ist extrazellulär am häufigsten?
A
Natrium
21
Q
Was macht das limbische System?
A
Gruppe von Hirnstrukturen, die direkt oder indirekt mit dem Hypothalamus verbunden sind
Ist an der Erkennung von Emotionen und der Bündelung und Auslösung emotionalen Verhaltens beteiligt sind.
