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neurophysiologie > VL 3 elektrische Signale > Flashcards

VL 3 elektrische Signale Flashcards

1
Q

Wie wird das Ruhepotential gemessen? Worauf beruht es?

A
  • 2 Elektroden-> eine Referenzelektrode im Interzellularraum der Zelle und 2. Elektrode innerhalb der Zelle
  • negatives Potential-> Nervenzelle -70 bis -80mV -beruht auf unterschiedlicher Ionenverteilung von Zelle und extrazellularraum
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2
Q

Wann stellt sich ein Fließgleichgewicht ein? worauf beruht es?

A
  • wenn elektrische Kraft, die die Ionen zurück zieht gleich der osmotischen Kraft ist
  • Membran, die semipermeabel ist und den unterschiedlichen Ionenkonzentrationen
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3
Q

Warum ist das Ruhepotential negativ?

A

-im inneren der Zelle mehr negative Ladungen(Proteine) und außen mehr positive

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4
Q

Warum ist eine Zelle trotz des Ruhepotentials elektroneutral und isoosmotisch?

A
  • nur extrem wenig Ionen sind daran beteiligt
  • pro 1 Millionen Ionen ein Kation im außenraum für negatives Potential
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5
Q

Wie ensteht die Selektivität der Ionenkanäle?

A
  1. Den Durchmesser des Ionenkanals (mechanische Barriere)
  2. Ladungen im Inneren der Kanäle (elektrische Barriere)
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6
Q

Warum Kalium-Kanal für Kalium aber nicht für Natrium permeabel?

A
  • Hydrathülle für Natriumionen größer als für Kaliumionen
  • außerdem ist Dehydratisierung und anschließende Rehydratisierung für Kalium-Ionen angepasst durch bestimmte Wasserabgagbestellen
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7
Q

Warum kommt es ohne aktiven Transport in einer Zelle irgendwann zum Ladungsausgleich?

A

-durch geringe Permeabilität für Natrium(Leckströme)

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8
Q

Na/K-Pumpe? Warum wird sie elektrogen genannt?

A
  • 3 Na außen
  • 2K nach innen
  • ist nicht elektroneutral: bewegt mehr positive Ladungen nach außen, als nach innen
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9
Q

Unterschied Ionenkanal und Ionenpumpe?

A
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10
Q

Welche Arten der Änderung des Ruhepotential gibt es?

A
  • synaptisches Potential-> am Dendriten-> graduiertes Potential->kann verschiedene Werte annehmen
  • Aktionspotential:sehr kurzzeitige Veränderung des Membranpotentials->immer mit gleicher Amplitude sobald bestimmter Schwellenwert des Membranpotentials überschritten ist
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11
Q

Welche Probleme gibt es bei der Signalausbreitung über Nervenzellen?

A
  1. Die Zahl der Ladungsträger ist gering
  2. Die Ladungsträger sind wenig beweglich
  3. Der Axondurchmesser ist klein (0,1 - 10 µm), dadurch entsteht ein großer Längswiderstand
  4. Die Zellmembran ist ein schlechter Isolator, daher werden viele Ladungsträger über Leckströme verloren
  5. Kapazitive Eigenschaften der Zellmembran verzerren den Zeitverlauf des Signals
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12
Q

Welches Problem gibt es bei der Signalausbreitung über eine weite Entfernung?

A

-es gehen mit zunehmender Entfernung immer mehr Ladungsträger verloren

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13
Q

Was ist mit der zeitlichen Verzerrung des Signalverlaufs gemeint?

A

-Zeitverlauf der elektrischen Signale folgt nicht den Eingangsströmen

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14
Q

Was ist das technische Mebranmodell? Inwiefern

A

-eine elektrische Äquivalenzschaltung der Zell bzw. Neuronenmembran

3 Bausteine:

  1. Widerstand: durch Membranleitfähigkeit vorgegenben->Leitfähigkeit der Ionenkanäle
  2. Membrankondensator: Zellmembran bildet isolierendes Dielektrikum des Kondensators
  3. Batterie: entspricht Gleichgewichtspotential der verschiedenen Ionentypen
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15
Q

Was kann mit dem technischen Membranmodell nachgebildet werden?

A
  • elektrische Eigenschaften der Zellmembran
  • Widerstände und Stromquellen für jeden Ionentyp
  • ein Membrankondensator-> nicht ionenspezifisch
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16
Q

Was sagt das Ohmsche Gesetz über die Potentialänderung beim Fluss von Ladungsträgern?

A

‚U=R x I‘ es gilt, je größer der Stromfluss desto größer auch die Potentialänderung.

17
Q

Was eschieht beim Stromfluss über den Kondensator?

A

-Potential ändert sich nur langsam

18
Q

Was beschreibt die Zeitkonstante?

A

-beschreibt die zeitliche Änderung des Membranpotentials beim Stromfluss über die Membran

tau=RxC

  • leitet sich aus der Exponetialfunktion des stromflusses ab
  • erlaubt Signalverläufe in versch. Nervenzellen zu unterscheiden->typisch ca. 10 ‐ 20 ms
19
Q

Technisches Membranmodell: Widerstand und Kondensator erklären und für was gilt für das Membranpotenetial?

A
  • Gesamtstrom-> aufgeteilt in Stromanteil durch Kondensator und Widerstand
  • zuerst Stromfluss über Kondensator bis dieser umgeladen ist->je mehr Kondensator umgeladen ist, desto mehr kann durch Widerstand fließen
  • zunächst erst nur langsame Änderung des mebranpotetials, da Kondensator aufgeladen werden muss-> entspricht Strom der Über Widerstand fließt
20
Q

Was gilt für große Zeitkonstanten? Welche Gegenmaßnahmen?

A
  • verzerren das Signal
  • R und C können geändert werden->Kapazität durch Fläche und Dicke des Dielektrikums bestimmt->wenig Spielraum
  • Widerstand->Ionenkanäle können geöffnet werden
21
Q

Welche Auswirkungen haben unerschiedliche Zeitkonstanten auf die Informationsverarbeitung im Nervensystem?

A
  • beim postsynaptischen Signal->kurzes postsynaptisches Signal->klingt auch sehr schnell wieder ab
  • bei postsynaptischen Signalen in einer Nervenzelle mit langer Zeitkonstante-> Aufsummierung der postsynaptischen Signale möglich->leichtere Entwicklung eines Aktionspotentials
22
Q

Was ist die Längskonstante?

A
  • Diese Abnahme der Potentialstärke in Abhängigkeit von der Entfernung wird durch die Längskonstante ‚lambda‘ beschrieben.
  • Spannungsabfall auch durch exponentialfunktion beschrieben-> bei x=lambda->37% des Anfangspotentials
  • typ 0,1-1mm
23
Q
A
24
Q

Welche Auswirkung haben nun unterschiedliche Längskonstanten auf die Informationsverarbeitung in Nervensystemen?

A
  • Längskonstante einer Zelle kann bestimmen,ob nach einem präsynaptischen Aktionspotential es wieder zu einem AP kommt oder nicht
  • kleine Längskonstante verhindert Aktionspotential
25
Q
A
26
Q

Wovon hängt die Längskonstante einer Nervenzelle ab und wie kann sie vergrößert werden?

A
  • Längswiderstand Ri innerhalb des Axons und dem Querwiderstand Rm über die Zellmembran.
  • Längswiderstand->dickeres Axon mit mehr Ladungsträgern->invertebrate
  • Querwiderstand Rm verringern und Ladungsverluste über Mebran-> Myelinisierung als Isolierungsmaterial
27
Q

Entstehung Aktionspotenzials?

A
  • Ruhepotenzial bei -70mV
  • Änderung zunächst langsam zu positiveren Werten->überschreiten Schwellenwerts bei -40mV
  • >schnelle Veränderung des Membranpotenzials ->Depolarisation bis positiv(overshoot)
  • danach Repolarisation mit kurzzeitiger Hyperpolarisation
  • >alles oder nichts Ereignis
28
Q

Wann findet der Natriumeinstrom statt?Wieso?

A
  • während der Phase der schnellen Depolarisation
  • innerhalb Zelle niedrige Natriumkonzentration und negative Ladung->Natrium Einstrom durch beide Potentiale begünstigt->bei Öffnung der Kanäle->sehr schnelle Depolarisation
29
Q

Wie kommt es zur Repolaristation?

A
  • beim Natriumeinstrom treiben sowohl chemisches als auch elektrisches Potential die Kaliumionen aus der Zelle
  • >schnelle Repolarisation
30
Q

Warum kommt es zur Nachhyperpolarisation?

A

-am Ende des Aktionspotenzials immer noch viele Kaliumkanäle geöffnet->Leitfähigkeit für Kalium höher als während des Ruhepotentials

31
Q

Warum spricht man bei der Öffnung der spannungsabhängigen Natriumkanäle von einer positiven Rückkopplung?

A

-jegrößer die Depolarisation ist, desto mehr Natriumkanäle öffnen, umso größer die Depolarisation

32
Q

Wie funktioniert eine Spannungsklemme?

A

Zwei Elektroden in dem Axon->eine zum messen und eine für die Applikation von Strömen

33
Q

Stochastik bei Natriumkanälen?Wie wurde es gezeigt?

A
  • öffnen nicht deterministisch bei bestimmten Potenzial
  • manche Später, manche früher
  • im Mittel kommt es zum Natriumeinstrom bei Depolarisation
34
Q

Wie registiriert der Spannungsabhängige Natriumkanal die Depolarisation der Zelle?

A

-S4-Segment(4x) bewegt sich bei Depolarisation aus dem Protein heraus

35
Q

Wodurch wird die maximale Frequenz von Aktionspotenzialen bestimmt?Wodurch bestimmt?

A
  • durch die Refraktärzeit->Phase der Inaktivierbarkeit nach Aktionspotenzial
  • durch inaktive Phase des Natriumkanals bestimmt ->so lang kein Aktionspotenzial
36
Q

Ausbreitungsrichtung eines Aktionspotenzials?

A

-durch Refraktären Bereich eines Axons kann sich das Aktionspotenzial nur in eine Richtung ausbreiten

37
Q
A

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