Brecht VL 11- Plastizität und Gedächtnis

Question 1

Nenne drei verschiedene ionotrope Glutamatrezzeptoren

Answer 1

• Glutamat → erregnder Transmitter*
• Ionotroper Rezeptor → steuert direkt einen Ionenkanal*

1. Ampa
2. NMDA
3. Kainate Rezeptoren

Question 2

Erläutere die Dynamik synaptischer Übertragungsvorgänge

Answer 2

1. Kurzzeit-dynamik
   - oft präsynaptisch
   - Fazilitierung (residual Ca-Hypothese) : Verstärkung der Neurotransmission nach vorausgegangener Aktivität in der präsynaptischen Endigung
2. Langzeitplastizität:
   - zelluläres Korrelat des Gedächtnis
   - umfangreiches Forschungsgebiet
   - Vielzahl von Mechanismen u. Molekülen

Question 3

Wie lautet Hebb´s Postultat?

Answer 3

Wenn eine Nervenzelle A eine andere Nervenzelle B dauerhaft und wiederholt erregt, wird die Synapse dadurch so verändert, dass die Signalübertragung effizienter wird. (quasi zusammen geschweißt)
Dadurch erhöht sich das Membranpotential im Empfänger-Neuron. Dieser Lernprozess kann wenige Minuten bis zu lebenslang anhalten und wurde intensiv im Hippocampus erforscht.
Verstärkung der Übertragung häufig genutzter Synapsen = zellulärer Mechanismus für assoziiertes Lernen

Question 4

Wesentliche Mechanismen der Langzeitpotenzierung

Answer 4

Langzeitpotenzierung (Longterm Potentiation (LTP)):

• Lang anhaltende Verstärkung der synaptischen Übertragung nach einer kurzen Serie von Aktionspotentialen in einer präsynaptischen Nervenfaser.
• dauerhaften Ausbildung funktioneller synaptischer Verknüpfungen

Question 5

Eigenschaften Langzeitpotenzierung

Answer 5

• Assoziativ (zwischen Synapsen, Prä- und postsynaptisch)
• Kooperativität: mehrere Synapsen nötig
• Stufenweise (Induktion, Expression, Aufrechterhaltung)
• Elektrisch (nach einer LTP ist an einer Synapse die Reaktion eine auf elektrische Erregung in der Regel dauerhaft stärker)
  Transkription und Proteinsynthese (für die Aufrechterhaltung)

Question 6

NMDA-Rezeptor

Answer 6

NMDA-Rezeptor = Ionotrope Glutamat-Rezeptoren im ZNS.

• durch extrazelluläre Mg²⁺ geblockt (geschlossen)
• bei Depolarisation (Glutamat Bindung) wird Mg²⁺ rausgedrück (offen)
• wirken als Koinzidenzdetektoren
• nach einer Vordepolarisation kommt es zur Erhöhung der intrazellulären Calciumkonzentration, was wiederum neuroplastische Veränderungen (LTP) auslöst.

Question 7

Beschreibe den Mechanismus des NMDA Rezeptoren

Answer 7

1. Aktivierung von AMPA: nach dem Aktionspotential öffnen sich die Kanäle
2. Na+-Einstrom → Depolarisation (EPSP)
3. Magnesium-Block in NMDA (doppelter Schließmechanismus): wird durch weiter folgenden Aktionspotentialen (Depolarisation) rausgedrückt → Ca2+-Einstrom
4. Kaskade: Ca2+-Einstrom führt dazu, dass AMPA phosphoryliert werden und eine Kaskade in der Zelle gestartet wird
5. Vermehrte Expression von Transktriptionsfaktoren, vermehrte die Anzahl der AMPA-Rezeptoren (AMPA-Kanal Einfügung)
6. Vergrößerung der postsynaptischen Antwort

Question 8

Formen von Langzeitgedächtnis

Answer 8

Es gibt viele Formen von Gedächtnis, sogar eine Fliege kann lernen.

• Episodirsches/Deklaratives Gedächtnise
  (Kontext, einmal Biographisch –> von Demenz zerstört)
• Prozedurales Gedächtnis
  (Iteratives Erlernen)
• Kinesthetisches Gedächtnis
• Emotionales Gedächtnis

Question 9

Welche Defizite hatte Patient HM und wie kamen Sie zustande?

Answer 9

• Hippocampus entfernt (wegen 10-20 Epileptsichen Anfällen täglich) →
• erlitt schwere anterograde Amnesie (Verlust des Episodischen Gedächtnisbildung)
• Intaktes Prozedurales Gedächtnis & Kurzzeitgedächtnis (Kontext-Index-Funktion)

→ Daraus wurden die Funktionen vom Hippocampus verstanden.

Question 10

Welche Funktion hat der menschliche Hippocampus?

Answer 10

• nur 1% der Gehrinmasse
• episodisches Gedächtnis (persönliche Erinnerungen und äußerliche Einflüsse)
• wird benötigt zum Formen und anschließendem Wiederfinden episodischer Inhalte
• Kontext-Index-Funktion

Question 11

Warum haben wir Gehirne?

Answer 11

• allgemeine Steuerung von komplexen Lebensvorgängen
• räumliche Bewegungw ird ermöglicht
• überleben zu optimieren
• Steuerung der Atmung (bei Mensch)

Question 12

Ortszellen (place cells)

Answer 12

Nervenzellen, die die Position eines Tieres im Raum und die räumliche Umgebung codieren.

z.B Gitterzellen bei Mäusen (Moseres)

• hexogonales Muster (Gitter wird über Raum gelegt wie GPS)
• Gitterzellen in entorhinaler Cortex (Gegend im Gehirn)
• sind reizunabhängig/ polysensorisch
• Gedanken aktivieren Platzzellen (NICHT Reize)
• Aktivität zeigt Denken der Tiere (nicht akutellen Standort)
• Head-direction-cells (wie Kompass) (Ranch und Müller)