Sitzung 2: Grundlagen der Neuropsychologie Flashcards
Was ist die Biopsychologie?
- übergreifender Begriff des wissenschaftlichen Studiums der Biologie des Verhaltens
- Teildisziplin der Neurowissenschaften
- betitelt einen biologischen Ansatz in der Psychologie (und nicht einen psychologischen in der Biologie)
- relativ junge wissenschaftliche Disziplin (erst seit dem 20. Jhd. bedeutsame Entwicklung)
Was sind Teilbereiche der Biopsychologie?
- Physiologische Psychologie
- Psychopharmakologie
- Neuropsychologie
- Psychophysiologie
- kognitive Neurowissenschaft
- vergleichende Psychologie
- > evolutionäre Psychologie
- > Verhaltensgenetik
Was macht die Physiologische Psychologie?
Definition: Untersuchung der neuronalen Mechanismen des Verhaltens über (direkte) Manipulationen des Gehirns/Nervensystems
Methoden:
Kontrollierte experimentelle Studien mit Labortieren;
Chirurgische und/oder elektrische Manipulationen;
Größtenteils Grundlagenforschung
Was macht die Psychopharmakologie?
Definition:
Fokus auf Manipulation der neuronalen Aktivität und des Verhaltens durch Pharmaka (Medikamente) und Drogen
Stammt historisch betrachtet von der physiologischen Psychologie
Methoden:
Studien an Labortieren und am Menschen (sofern ethisch akzeptabel);
zu großen Teilen anwendungsbezogen mit dem Ziel neue Medikamente zu entwickeln oder den Drogenmissbrauch einzuschränken
Was macht die Neuropsychologie?
Definition:
Analyse von psychologischen Auswirkungen von Gehirnschäden bei Menschen
Methoden:
Fallstudien an Patienten mit Gehirnschädigungen;
Experimentelle Untersuchungen aus ethischen Gründen nicht erlaubt (Manipulationen könnten Funktionstüchtigkeit des Gehirns gefährden);
Am Stärksten anwendungsbezogener Bereich der Biopsychologie
Was macht die Psychophysiologie?
Definition: Untersuchung des Zusammenhangs zwischen physiologischen Aktivitäten/Grundlagen und psychologischen Prozessen am Menschen
Methoden:
Einsatz von typischerweise nicht-invasiven psychophysiologischen Ableitungsverfahren (-> Elektroencephalogramm = EEG);
Häufig Grundlagenforschung;
aber auch klinische Anwendungen
Was macht die kognitive Neurowissenschaft?
Definition: Erforschung der neuronalen Grundlagen der Kognition (= höhere geistige Prozesse wie Denken, Gedächtnis, Aufmerksamkeit, komplexe Wahrnehmung)
Methoden: Aufgrund des Forschungsfokus in der Regel Forschung am Menschen durch überwiegend nicht-invasive Methoden durch Verfahren der funktionellen Bildgebung des Gehirns (-> fMRT, PET)
Was macht die vergleichende Psychologie (-> Evolutionäre Psychologie; -> Verhaltensgenetik)?
Definition:
Vergleich (biologischer Grundlagen) des Verhaltens verschiedener Spezies im Hinblick auf Evolution, Genetik, Adaptivität
Methoden:
Laboruntersuchungen;
ethologische Forschung an Tieren in deren natürlicher Umgebung
Ein Biopsychologe, der Gedächtnisdefizite von Patienten mit Hirnschädigungen erforscht, lässt sich dem Teilbereich der ____ zuordnen.
Neuropsychologie
Methoden der funktionellen Bildgebung werden vor allem im Teilbereich der ______ eingesetzt.
kognitiven Neurowissenschaften
Die biopsychologische Forschung im Teilbereich ______ und _______ nutzt auch invasive Verfahren.
physiologische Psychologie und Psychopharmakologie (ggf. auch vergleichende Psychologie)
__________ sind Biopsychologe, die Genetik, Evolution und Adaptivität von Verhalten von verschiedenen Spezies untersuchen.
Vergleichende Psychologen
Was sind ausgewählte Methoden zur Visualisierung und Stimulation des Gehirns?
- Computertomografie (CT)
- Magnetresonanztomografie (MRT)
- Positronenemissionstomografie (PET)
- Funktionelle MRT (fMRT)
= PET und fMRT messen neuronale Aktivität nur indirekt über Stoffwechselveränderungen, sind also metabolische bildgebende Verfahren;
“hämodynamische Antwort” hängt indirekt mit der neuronalen Aktivität zusammen, die bei beiden Verfahren gemessen wird
Was sind ausgewählte Methoden zur Aufzeichnung psychophysiologischer Aktivität?
- Elektroenzephalografie (EEG)
- Augenbewegungen
Erläutere die Computertomografie (CT)
- eingeführt in den 70er Jahren
- bildgebendes Verfahren
- Computergestützte Röntgentechnik erzeugt horizontalen Querschnitt
- Röhre; an einer Stelle befindet sich eine Platte, die die Röntgenstrahlen erzeugt -> Senderplatte;
auf der anderen Seite befindet sich eine Platte, auf die diese Strahlung trifft -> Empfängerplatte;
wenn der Mensch in der Röhre liegt erzeugt dies ein Schattenbild -> das Schattenbild kommt auf der Empfängerplatte an - Heute eher selten angewendet wegen Strahlenbelastung und relativ geringer Auflösung
Erläutere die Magnetresonanztomografie (MRT)/Kernspintomografie
- bildgebendes Verfahren in der Medizin
- Röhre: Magnetresonanztomographen
- sehr starkes Magnetisches Feld wird erzeugt
- Wasserstoffatome des Körpers richten sich danach aus (über 60% des Körpers bestehen aus Wasserstoffatomen = positive Ladung, diese hat einen Spin (=Kernspin))
- kurz: Dabei entstehende Wellen werden detektiert (=erkannt) und daraus ein Bild erstellt
lang: - Das Magnetfeld sorgt dafür, dass die Teilchen eine Präzisionsbewegung durchführen; dann wird ein zusätzliches Magnetfeld angelegt, dass die gleiche Frequenz beinhaltet wie die Lamorpräzision (an den Wasserstoffteilchen)
- das laute Knacken (die Geräusche beim MRT) entstehen durch das Hin- und Herschalten der Magnetfelder
- das zusätzliche Magnetfeld sorgt dafür, dass das magnetische Moment in den Teilchen umkippt; dann wird es abgeschaltet und es kippt wieder zurück
- durch das Zurückkippen wird eine Spannung in dem Gerät induziert, die messbar ist
- die unterschiedliche Zusammensetzung unseres Gewebes sorgt dafür, dass man ein Bild bekommt, auf dem man die unterschiedlichen Gewebearten erkennen kann
- Höhere räumliche Auflösung als CT; auch 3D-Bilder möglich
Erläutere die Positronenemissionstomografie (PET)
- Erste Technik, die Bilder der Gehirnaktivität (funktionelle Bildgebung) ermöglicht
- Hauptanwendung der PET liegt auf der Bildgebung mit speziellen Liganden, die direkte Neurotransmitter-Wechselwirkungen sichtbar machen können
- Wiederholbarkeit begrenzt durch Strahlenbelastung
kurz: - Radioaktives Isotop (meist 2-Desoxyglukose) wird in Blutkreislauf injiziert
- Neuronen nehmen das Isotop auf, können es aber nicht verstoffwechseln -> Isotop reichert sich an & zerfällt allmählich
ausführlicher:
- die mit Isotopen markierten Liganden sind natürlich vorkommende Moleküle, die sich im Körper verteilen und im untersuchten Organ unter Freisetzung eines Positrons zerfallen
- das Positron trifft schnell auf sein Antiteilchen, das Elektron und beide zerfallen unter Aussendung von 2 Photonen (Gammaquanten), die sich in einem Winkel von 180 Grad voneinander mit Lichtgeschwindigkeit entfernen
- Ringförmig angeordnete Detektoren ermöglichen den Rückschluss auf den Ort des Zerfall
- Computertomographische Rekonstruktionsverfahren ermöglichen eine schichtweise bildliche Darstellung der Verteilungsmuster
- PET-Scan spiegeln nur Stärke der Radioaktivität wider und werden überlagernd auf ein “Gehirnbild” aufgetragen
Erläutere die funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT)
- einflussreichste Methode der kognitiven Nerowissenschaften
- Abbildung von Stoffwechselprozessen im Gehirn -> Zunahme des Sauerstoffflusses im Blut zu aktivierten Gehirnarealen (BOLD-Signal)
Vorteile:
- keine Injektion von Kontrastmitteln
- liefert strukturelle und funktionelle Informationen
- gute räumliche Auflösung
- 3D Bilder der Aktivität des gesamten Gehirns möglich
BOLD-Kontrast: am weitesten verbreitete Methode
- BOLD-Signal korreliert sehr stark mit den lokalen Feldpotentialen neuronaler Aktivität
- schnelle Bildgebung wichtig, weil:
1. soll die Aktivität des ganzes Gehirns zu einem möglichst genau definierten Zeitpunkt erfasst werden
2. liefert eine Kernspinresonanzmessung grundsätzlich ein niedriges Signal-Rausch-Verhältnis - je höher die Dauer desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass durch die Kopfbewegung die Ergebnisse verzerrt werden
- daher: schnelle Bildgebungsprozesse: EPI heute Standardverfahren
Erläutere die Elektroenzephalografie (EEG)
- eine Methode mit der wir die Funktionsweise der Hirnrinde erkennen und verstehen können
- erfasst die elektrische Gesamtaktivität des Gehirns über Elektroden auf der Kopfhaut
- Spontan EEG: Summe der elektrischen Ereignisse im und am gesamten Kopf
- Ereigniskorrelierte Potentiale (EKP): EEG-Wellen, die mit bestimmten psychischen Vorgängen einhergehen (z.B. als Reaktion auf die Präsentation eines sensorischen Reizes)
- schmerzfrei, nicht invasiv
- Erkennung bestimmter Krankheiten (Epilepsie, Abklärung von Kopfschmerzen, Tumoren, Diagnose Hirntod = Verlust der EEG-Ströme)
- Haube -> Elektroden -> Augen schließen -> ca. 20 Minuten -> entspannen -> Augen auf/zu
Erläutere die Augenbewegungen/Elektrookulografie
- Grundlage: konstante Potentialdifferenz zwischen Vorder- und Rückseite des Augapfels
- Messung der Augenbewegung resultiert demnach als Veränderung im elektrischen Potential zwischen Elektroden um das Auge herum
- Üblich: Messung horizontaler Augenbewegung durch Platzierung zweier Elektroden über und unter dem Auge; optische Verfahren ermöglichen Messung auch ohne Elektroden (z.B. Video-basiert)
Beschreibe den Aufbau des Nervensystems
Das Nervensystem von Wirbeltieren besteht aus zwei Teilen:
- Zentrales Nervensystem (ZNS)
- > Encephalon (Gehirn) im Schädel
- > Medulla spinalis (Rückenmark) in der Wirbelsäule
- Peripheres Nervensystem (PNS)
- > 12 paarige Nervi craniales (Hirnnerven)
- > 31 Nervi spinalis (Rückenmarksnerven)
Das Nervensystem benötigt Informationen aus der Umwelt, über die Sinnesorgane (Rezeptoren) und von innen aus dem Körper. Diese Informationen werden im ZNS verarbeitet und über das PNS an die Peripherie (Zielorgane) geleitet.
Welche Richtungsbezeichnungen gibt es im Nervensystem? Erläutere diese kurz.
Richtungsangaben beziehen sich auf die Orientierung der Wirbelsäule (ursprünglich für vierfüßig gehende Wirbeltiere)
anterior= in Richtung Nase posterior= in Richtung des Schwanzes dorsal= in Richtung des Rückens oder der Kopfoberseite ventral= in Richtung des Brustkorbs oder der Kopfunterseite
medial= in Richtung der Mittellinie des Körpers lateral= weg von der Mittellinie des Körpers
proximal= nah am ZNS distal= entfernt vom ZNS
(s. Folie 18)
Wie lang ist das Rückenmark?
40-50 cm
Erläutere den Aufbau des Rückenmarks
s. Folie 19
Rückenmark besteht aus zwei verschiedenen Bereichen:
- H-förmiger Kern grauer Substanz (Zellkörper & nicht myelinisierte Interneurone)
- umgebende weiße Substanz (myelinisierte Axone)
- 62 Spiralnerven ziehen über die Hinter- oder Vorderwurzel an 31 Ebenen ins Rückenmark
- > Hinterwurzelaxone sind afferent (zum ZNS hin leitend)
- > Vorderwurzelaxone sind efferent (vom ZNS weg leitend)
- Wir unterscheiden 8 neuronale Halssegmente, 12 Brustsegmente, 5 Lendensegmente, 5 Kreuzbeinsegmente, 1 Steißbeinsegment
- pro Segment zieht ein Nervenpaar nach links und nach rechts in die Peripherie
- sie enthalten afferente, efferente und vegetative Nervenfasern
- im Rückenmark gibt es direkte Kontakte zwischen afferenten (sensiblen) und efferenten (motorischen) Bewegungen, die man als Reflexbögen bezeichnet
- diese dienen der schnellen Beantwortung von peripheren Informationen bevor sie uns bewusst werden (z.B. Hand auf die Herdplatte)
- Befehle kommen abwärts vom Gehirn über das Rückenmark in die zu aktivierenden Muskeln
- andererseits auch von den bestimmten Muskeln über das Rückenmark ins Gehirn ins Bewusstsein
In welche 5 wesentlichen Abschnitte lässt sich das Gehirn aufteilen?
Vorderhirn:
- Telencephalon
- Diencephalon
Mittelhirn:
- Mesencephalon
Rautenhirn:
- Metencephalon
- Myelencephalon
Was ist/macht das Mylencephalon?
- direkte Fortsetzung des Rückenmarks
Aufbau:
besteht hauptsächlich aus Faserzügen zur Signalübertragung zwischen Rest des Gehirns und Körper
Wichtige Substrukturen:
Formatio reticularis= komplexes Netzwerk zur Regulation von wichtigen Funktionen wie Schlaf, Aufmerksamkeit, Bewegung, Muskeltonus, Herz-/Kreislauf-/Atemreflexe
Was ist/macht das Metencephalon?
Aufbau:
Kleinhirn; ähnlich dem Mylencephalon bestehend aus Faserzügen; zwei Substrukturen
Wichtige Substrukturen:
- Pons= Auswölbung an der ventralen Seite des Hirnstamms
(die Brücke liegt zwischen verlängertem Mark und Mittelhirn; auch mit dem Kleinhirn in Verbindung)
- Cerebellum (Kleinhirn)= wichtige sensomotorische Struktur zur Kontrolle von Bewegungen, aber auch Kognition (z.B. Entscheidungsfindung)
Was ist/macht das Mesencephalon?
Aufbau:
besteht aus zwei Substrukturen
Wichtige Substrukturen:
- Tectum= visuelle (colliculi superioris) & auditive (colliculi inferiores) Funktion
- Tegmentum= Bestandteile des sensomotorischen Systems; Vermittlung von schmerzreduzierender Wirkung von Opiaten
Was ist/macht das Diencephalon?
Funktion/Aufbau:
- filtert ankommende Infos nach ihrer Wertigkeit, ob sie den Cortex erreichen/bewusst werden oder nicht
- motorisches System -> wichtige Rolle (Thalamus)
- besteht aus zwei Substrukturen
Wichtige Substrukturen:
- Thalamus= besteht aus vielen paarigen Kernen, die zum Cortex projizieren
- Hypothalamus= wichtig für die Regulation motivationaler Verhaltensweisen (z.B. Essen, Schlaf, Sexualität); steuert die Freisetzung von Hormonen aus der Hypophyse
Was ist/macht das Telencephalon?
- “höchste Instanz”
Funktion/Aufgaben:
größter Abschnitt des menschlichen Gehirns; vermittelt komplexe Gehirnfunktionen /z.B. kognitive Prozesse wie Lernen, Sprechen, Problemlösen; Interpretation des sensorischen Inputs)
Wichtige Substrukturen:
- Neocortex= 90% der zerebralen Cortex mit sechs Schichten
- Hippocampus= wichtig für Gedächtnisfunktionen
- Zerebraler Cortex (Großhirnrinde) aus grauer Substanz und tiefen Faltungen (= Fissuren/Sulci) und Erhebungen (= Gyri)
- > Fissura longitudinalis cerebri trennt die beiden Hemisphären; nur wenige Faserzüge verbindet sie (= Corpus callosum)
- > Jede Hemisphäre wird in vier Lappen aufgeteilt:
- Frontallappen
- Parietallappen
- Temporallappen
- Occipitallappen
Was sind die Funktionen des Frontallappens und wie wird dieser noch genannt?
Stirnlappen = Motorik
- Augenmuskelbewegungen
- motorisches Sprachzentrum (BROCA)
- präfrontaler Cortex: höhere Leistung im sozialen und psychischen Bereich
- Kurzzeitgedächtnis
Was sind die Funktionen des Parietallappens und wie wird dieser noch genannt?
Scheitellappen = Körpergefühlsphäre
- Hören und Sprechen
- Identifikation komplexer visueller Muster
- Gedächtnisfunktionen
Was sind die Funktionen des Temporallappens und wie wird dieser noch genannt?
Schläfelappen = Akustik
- Lagewahrnehmung von Objekten oder des eigenen Körpers
- Aufmerksamkeitssteuerung
- Analyse von Empfindungen aus dem Körper
Was sind die Funktionen des Occipitallappens und wie wird dieser noch genannt?
Hinterhauptslappen = Optik
- Verhaltenssteuerung durch visuelle Informationen
Was ist/macht das Limbische System?
- Schaltkreis medial gelegener Strukturen, die den Thalamus umgeben
- Hauptstrukturen: Mammilarkörper, Hippocampus, Amygdala (= Emotionen, insbesondere Furcht), Fornix, Gyrus cinguli, Septum
- Beteiligt an der Regulation motivationaler Verhaltensweisen wie Kampf-/Flucht-/Ernährungs-/ Sexualverhalten
Welches Nervensystem ist für unser Körperinneres zuständig?
vegetatives Nervensystem
In welche drei Teile wird das Zentralnervensystem gegliedert?
Großhirn, Hirnstamm und Rückenmark
Wie wird das Hohlraumsystem des Gehirns genannt?
Ventrikelsystem
In welche zwei Bereiche lässt sich das Periphere Nervensystem aufteilen? Erläutere deren Aufbau und Funktion.
Somatisches NS
- interagiert mit der äußeren Umwelt und ist bewusst steuerbar
- > afferente Nerven: leiten sensorische Signale von Haut, Skelettmuskeln, Gelenken, Augen, Ohren etc. ins ZNS
- > efferente Nerven: leiten motorische Signale vom ZNS zu den Skelettmuskeln
Autonomes (vegetatives) NS
- reguliert das Innere des Körpers und ist nur stark eingeschränkt steuerbar
- > afferente Nerven: leiten sensorische Signale von inneren Organen zum ZNS
- > efferente Nerven: leiten motorische Signale vom ZNS zu den Organen
im autonomen NS gibt es noch das
- parasympathische NS: reguliert körperliche Aktivität unter Ruhebedingungen
- sympathisches NS: reguliert körperliche Aktivität unter Stress/Bedrohung
Das zentrale Nervensystem besteht aus ______?
Encephalon und Medulla Spinalis
Nerven, die Signale weg vom ZNS leitet, nennt man _____?
efferente Nerven
Die vier Ventrikel, der Subarachniodalraum und der Zentralkanal sind mit ________ gefüllt.
Liquor cerebrospinalis
Inwiefern kann das Wissen um die Permeabilität der Blut-Hirn-Schranke zu therapeutischen Zwecken eingesetzt werden?
Medikamente werden im Labor so “maßgeschneidert”, dass sie die Blut-Hirn-Schranke überwinden können
Was sind Schutzvorkehrungen des ZNS?
Gehirn und Rückenmark sind von Knochen und drei schützenden Meningen (Hirnhäuten) umgeben
- harte äußere Hirnhaut (Dura mater)
- feine spinnwebartige Membran (Arachnoidea mater)
- am ZNS anliegende, innerste Hirnhaut (Pia mater)
ZNS wird außerdem durch die Cerebrospinalflüssigkeit (Liquor cerebrospinalis) geschützt im
- Subarachnoidalraum zwischen Arachnoidea und Pia mater
- Ventrikel des Gehirns (4 Kammern)
- Zentralkanal des Rückenmarks
=> sind miteinander verbunden und bilden ein einziges Flüssigkeitsreservoir
(s. auch Folie 30)
Eine weitere Schutzvorkehrung des ZNS ist die Blut-Hirn-Schranke. Was ist das und was sind ihre Funktionen?
- organische Barriere zwischen Blutkreislauf und ZNS
- Reguliert z.T. aktiv und z.T. passiv den Stoffaustausch zwischen Blut und Gehirn (Zellen der Blutgefäße liegen im Gehirn sehr eng aneinander und verhindern so (passiv) das Passieren vieler größerer Moleküle (z.B. Proteine); für die Gehirnfunktion wichtige größere Moleküle (z.B. Glukose) werden (aktiv) durch die Wände der Blutgefäße transportiert)
- in welchem Ausmaß Medikamente und/oder Drogen Gehirnprozesse beeinflussen hängt maßgeblich von der Leichtigkeit ab, mit der sie die Blut-Hirn-Schranke passieren können
- Veränderungen der Permeabilität (Durchlässigkeit) begünstigt das Eindringen von Krankheitserregern oder toxischen Stoffen
- > Hirnödeme (Schwellungen durch Flüssigkeitsansammlung)
- > Anstieg des Hirndrucks
Die meisten Zellen des Nervensystems lassen sich einem von zwei grundsätzlich verschiedenen Zelltypen zuordnen. Welche sind das?
Neurone
Gliazellen
Was sind Neurone (Nervenzellen)?
- Zellen, die auf Empfang, Weiterleitung und Übertragung elektrochemischer Signale spezialisiert sind
- kommen im Körper in großer Vielfalt an Formen und Größen vor
Erläutere die äußere Anatomie eines Neurons
s. Folie 36
aufgeteilt in Soma/Zellkörper und Axon
Soma/Zellkörper unterteilt in:
- Dendriten (vom Soma ausgehende Fortsätze -> Eingang für synaptische Kontakte anderer Neuronen
- Nucleus/Zellkern
- Semipermeable Zellmembran (Lipid-Doppelschicht mit eingebetteten Proteinen: Kanalproteine zum Molekültransport; Signalproteine zum Signaltransport)
Axon unterteilt in:
- Axonhügel (Bereich an der Verbindung zwischen Soma und Axon)
- Myelin (fetthaltige Isolierung des Axons)
- Ranvier-Schnürringe
- Axonterminale (Endknöpfchen setzen chemische Substanzen in die Synapsen frei)
Erläutere die innere Anatomie eines Neurons
s. Folie 37
- Nucleus: kugelförmige Struktur im Zellkörper, die die DNA enthält
- Mitochondrien: Orte der aeroben (Sauerstoff verbrauchenden) Energiefreisetzung
- Endoplasmatisches Reticulum: System gefalteter Membranen im Zellkörper; die rauen Bereiche (mit Ribosomen) spielen eine Rolle bei der Proteinbiosynthese, die glatten Bereiche (ohne Ribosomen) bei der Fettsynthese
- Cytoplasma: klare innere Flüssigkeit einer Zelle
- Ribosomen: innere Zellstrukturen, an denen Proteine synthetisiert werden; befinden sich auf dem endoplasmatischen Reticulum
- Golgi-Apparat: System von Membranen, in dem Moleküle in Vesikel verpackt werden
- Mikrotubulli: röhrenartige Strukturen, die für den schnellen Transport von Material innerhalb Neuronen verantwortlich sind (axoplasmatischer Transport)
Es gibt verschiedene Arten von Gliazellen mit verschiedenen Funktionen. Welche sind das?
Oligodendrozyten:
- mit myelinreichen Fortsätzen, die sich um Axone bestimmter Neurone im ZNS wickeln
- diese Myelinscheiden erhöhen Geschwindigkeit & Effizienz der axonalen Leitung
Schwann-Zellen:
- vergleichbare Funktion wie Oligodendrozyten aber im PNS
Mikroglia:
- kleine Gliazellen, die tote oder absterbende Neurone verschlingen und Entzündungsprozesse auslösen
Astrozyten:
- sternförmige, große & häufigste Gliazellen
- kommunizieren mit Neuronen
Beschreibe die Informationsweiterleitung innerhalb des Neurons
- Postsynaptische Potentiale werden (durch vorgelagerte Zettel) am Soma und den Dendriten ausgelöst
- Sie schwächen sich bei der Übertragung zum Axon ab
- Wenn die Summation der postsynaptischen Potentiale die Erregungsschwelle des Axons überschreitet, wird ein Aktionspotential ausgelöst (Alles-oder-Nichts-Prinzip)
- Das Aktionspotential wird ohne Abschwächung das Axon entlang zu den Endknöpfchen geleitet (“Neuron feuert”)
- Das Aktionspotential löst an den Endknöpfchen eine Exozytose (Stofftransport aus der Zelle) aus
Beschreibe die Informationsweiterleitung zwischen zwei Neuronen
Informationsweiterleitung zwischen zwei Neuronen erfolgt über synaptische Verbindungen
- Elektrische Synapse (selten)
- Chemische Synapse (typisch)
Was sind elektrische Synapsen und wie funktioniert die Informationsweiterleitung zwischen zwei Neuronen über diese?
- Elektrische Synapsen z.B. zwischen Herzmuskelzellen, glatten Muskelzellen oder im ZNS
kurz:
- direkte Weitergabe des Aktionspotential eines Neurons an die nachfolgende Zelle (ohne vermittelnde Neurotransmitter; bidirektional= Erregungsübertragung kann in beide Richtungen stattfinden)
- erfolgt häufig über Verbindungskanäle in der Zellmembran (Konnexionen), die durch bestimmte Proteine gebildet werden
- Vorteil: sehr rasche Reizübertragung; ohne Zeitverlust
ausführlicher:
- bestehen aus mehreren membrandurchspannenden Proteinkomplexen = Connexonen (1 Connexon setzt sich aus 6 Connexinen zusammen)
- liegen sich jeweils 2 Connexone gegenüber bildet sich zwischen beiden Zellen eine Kanalpore, durch die andere Ionen strömen können
- Wird die eine Zelle durch ein Aktionspotential depolarisiert entsteht ein Potentialgefälle zwischen beiden Zellen -> treibt den Ionenstrom durch die Connexone an
- kommt es zu Überschreitung des Schwellenpotentials in der Postsynapse, kann ein neues Aktionspotential ausgelöst werden
- durch die direkte Verschaltung via elektrischer Synapsen sind mehrere Zellen wie durch ein Netzwerk zu einem funktionellen System zusammengeschlossen = funktionelles Syncytium
Wie werden elektrische Synapsen noch genannt?
Gap junctions
Sowohl elektrische als auch chemische Synapsen gehören zu den kommunizierenden Zellkontakten. Worin liegt aber der Unterschied?
freier Durchfluss von elektrischen Signalen bei den elektrischen Synapsen -> daher auch der Name
Was sind chemische Synapsen und wie funktioniert die Informationsweiterleitung zwischen zwei Neuronen über diese?
Informationsweitergabe via Botenstoff (Neurotransmitter = NT)
- NT werden in Vesikeln gespeichert
- Aktionspotentiale führen zur Verschmelzung der Vesikel mit der präsynaptischen Membran -> NT werden in den synaptischen Spalt freigegeben
- NT binden an Autorezeptoren der präsynaptischen Membran und hemmen weitere Ausschüttungen
- Transmitter binden sich an entsprechende postsynaptische Rezeptoren in der postsynaptischen Membran und lösen ggf. Aktionspotential aus
- Neurotransmitter werden anschließend wieder von der Präsynapse aufgenommen und wiederverwendet
(s. auch Folie 42)
Was sind Neurotransmitter?
- bislang > 100 Neurotransmitter (NT) identifiziert
- NT lösen meistens entweder Erregung oder Hemmung aus
wichtige Neurotransmitter:
- Aminosäuren (z.B. Glutamat, Aspartat, Glycin, Gamma-Amino-Buttersäure)
- Monoamine (Dopamin, Adrenalin, Noradrenalin, Serotonin)
- Acetylcholin
- Neuropeptide (mehr als 100 identifiziert)
Nenne Beispiele für agonistische Wirkungen von Pharmaka und Drogen
- Förderung der Synthese von NT
- Erhöhung der NT durch Zerstören von NT-abbauenden Molekülen in der Präsynapse
- Erhöhung der NT-Freisetzung aus den Endknöpfchen
- Bindung an Autorezeptoren und Blockierung deren hemmender Wirkung auf die NT-Freisetzung
- Bindung an die postsynaptischen Rezeptoren und aktivieren diese bzw. verstärken die Wirkung der NT
- Blockierung der NT-Deaktivierung durch Hemmung der Wiederaufnahme in die Präsynapse
Nenne Beispiele für antagonistische (=feindlich,abweichend) Wirkungen von Pharmaka und Drogen
- Blockierung der NT-Synthese
- Sorgen für Entweichen der NT aus den Vesikeln (-> Abbau der NT durch Enzyme)
- Hemmung der NT-Freisetzung aus den Endknöpfchen
- Aktivierung der Autorezeptoren und damit einhergehende Hemmung der NT-Freisetzung
- Fungierung als Rezeptorblocker durch Bindung an den postsynaptischen Rezeptor (Effekt der NT wird blockiert)
Nenne zwei konkrete Beispiele für die Wirkung von Pharmaka und Drogen
- Selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRI)
- erhöhen die Serotoninkonzentration im synaptischen Spalt, da sie die Wiederaufnahme des Neurotransmitters in die Präsynapse hemmen -> Vermittlung eines antidepressiven Effekts - Botulinustoxin (Botox)
- blockiert die Ausschüttung von Acetylcholin an neuromuskulären Synapsen -> tödliches Gift, aber Injektion winziger Dosen kann aus medizinischer (z.B. Reduktion eines Tremors) oder kosmetischer (z.B. Reduktion von Falten) Sicht angebracht sein
