Biologische Psychologie (Subject) / (2) 3 Erregungsbildung und Erregungsleitung (Lesson)

(2) 3 Erregungsbildung und Erregungsleitung

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• wie geschieht der Informationsaustausch im Nervensystem? er geschieht vornehmlich durch kleine potenzialänderungen ( erregungen ), die entlang den Nervenfortsätzen ( Axone, Nervenfasern in der Form von Aktionspotenzialen rasch über grosse Entfernungen geleitet werden.
• Wie ( von welchem zustsnd sus )starten die Aktionspozentiale? die Aktionspotenziale starten von einer negativen Dauerpolarisierung des Zellinneren gegenüber dem Extrazellulärraum, dem Ruhepotenzial.
• Was ist das membranpotenzial? Zwischen dem Inneren der Zelle und der extrazellulären Flüssigkeit besteht in der Regel eine elektrische Potenzialdifferenz. Da diese Potenzialdifferenz an der Membran auftritt wird sie membrandifferenz genannt.
• Was wird als Ruhepotenzial bezeichnet? Das Membranpotenzial hat bei den meisten Neuronen über längere Zeit einen konstanten Wert. Dies wird als das Ruhepotenzial bezeichnet.
• wo liegt das Ruhepotenzial? Es ist bei Nerven und Muskelzellen innen immer negativ gegenüber der extrazellulären Flüssigkeit und liegt bei Menschen und anderen Säugetieren, je nach Zelltyp zwischen -55 und -100 m V
• Was sind die Aktionspotenziale? wenn die neurone aktiv werden, treten kurze , impulsartige, positive Aenderungen des Membranpotenzials auf ( das Zellinnere wird elektrisch weniger  )
• auf welches potenzial springt das Ruhepotenzial? -75 mV
• Um was handelt es sich bei den elektrischen Ladungen im Zellinneren wie im extrazellulären Raum ? Ionen - Kationen positiv geladen und Anionen ( negativ geladen )
• was verhindert der membran? die unterschiede der ionenkonzentration zwischen zellinneren und extrazellulärraum würden sich durch diffusion der beweglichen teilchen bald ausgleichen, wenn dies nicht durch den membran verhindert würde.
• wie kann man sich den Membran vorstellen? wie mit poren versetzt
• wie nennt man das ruhepotenzial auch noch? k+-Diffusionspotenzial  ( nettoaustrom ausstrom von K+ionen )
• was wird durch die Entstehung des Ruhepotenzial aufgebaut? eine Gegenkraft , die dem weiteren Ausströmen der K+ionen zunehmend entgegen wirkt. Mit anderen Worten , das innen negative elektrische potenzial wächst solange an bis seine dem k+strom entgegenwirkende ( Halte ) kraft gleich gross ist wie der osmotische druck der k+ ionen.
• was sind die ruhepotenziale von nerven und muskelzellen? kaliumgleichgewichtspotentiale
• was ist eine Hyperpolarisation? durch die tätigkeit der na - k - pumpen kommt es zu einer erhöhten negativität des zellinnern.
• Wann springt das Potenzial auf einen positiven Wert? bei Erregung
• wo liegt die Spitze der Impulse? 30mV ( Zellinneres positiv gegenüber der extrazällurären Flüssigkeit )
• die gesamtaplitude der aktionspotenziale beträgt wie viele mV? 110 rund ein zehntel volt
• Wie lang ist die Dauer des Aktionspotenzials? die dauer ist sehr verschieden - am nerven und am skelettmuskel dauert das aktionspotenzial nur etwa 1ms während es am herzmuskel nach 200ms noch nicht ganz beendet ist.
• mit was beginnt das aktionspotenzial? mit dem aufstrich - eine sehr schnelle positive potenzialänderung.
• wie lange dauert der aufstrich? er dauert an nerven und muskelzellen von säugetieren nur 0,2-0,5ms
• was wird als depolarisationsphase genannt?  wenn die zelle ihre negative ruheladung oder polarisation während des aufstrichs verliert
• was wird als overshoot bezeichnet? der positive anteil der depolarisationsphase also von 0 mV bis 30 mV
• was ist die repolarisation? die rückkehr des aktionspotenzials zum ruhepotenzial heisst repolarisation, weil damit die normale  polarisation der Zellmembran wieder hergestellt wird.
• wie werden kleine Nachschwankungen des membranpotenzials je nach ihrer Richtung genannt? hyperpolarisierende ( über dene Wert des Ruhepotenzials hinausgehende ) oder als depolarisierende nachpotenziale bezeichnet.
• wann entstehen aktionspotenziale? wenn die membran vom ruhepotenzial ausgehend auf etwa 60mV depolarisiert wird
• was ist die Sprache oder der entscheidende code der neurone und damit des Nervensystems? die impulsfrequenz
• aus was bestehen die ionenkanäle? eine struktur aus komplexen proteinen die aus mehreren untereinheiten bestehen, die sich zusammenlagern und in die zellmembran einbetten.
• was dient als selektivitätsfilter? die engste porenstelle
• welche drei kanalzustände gibt es? geschlossen-aktivierbar / offen-aktiviert / geschlossen-inaktiviert
• wie wird der zustand völliger unerrebarkeit genannt? absolute refraktärphase 2ms
• wann können nur durch grosse Depolarisation Aktionspotenziale ausgelöst werden? in der relativen refraktärphase 
• wer beeinflusst die schwelle für eine fortgeleiteten Erregung? erhöhung der extrazellulären ca ++ ionenkonzentration verschiebt die schwelle in positivere Potenzialbereiche -55vM statt bei - 60vM  macht die Zellen also weniger leicht erregbar während eine Erniederigung der CA++ ionenkonzentration die schwelle näher an das ruhepotenzial bringt. ( BSP - 65 mV ) und die zelle damit leichter erregbar macht.
• zu was führt es bei absinken der ionenkonzentration ? muskelkrämpfen
• wer ist im wesentlichen für die repolarisation des ruhepotenziale verantwortlich? die zunahme der kalium  ( K+ ) leitfähigkeit 
• wo ist der übliche ort eines aktionspotenziale? der übliche ort dafür ist der übergang des somas in das axon - wird axonhügel genannt.
• von was hängt die Geschwindigkeit der fortleitung eines aktionspotenzials bei den marklosennervenfasern ab? ausschlesslich vom durchmesser der nervenfaser: je dicker axon einer nervenfaser ist , desto schneller leitet sie.
• wer leitet viele schmerzinformationen und wie schnell leiten sie? c fasern etwa 1m/s  - bedeutet ein impuls am zehen, der über eine dünne marklose faser ins  rückenmark geleitet wird - kommt etwa 1sekunde nach dem start ankommt.
• was ist eine saltatorische erregungsleitung? ein aktionspotenzial an einem ranvierschnürring breitet sich fast verlustlos elektrotonisch über die internodien auf benachbarte schnürringe aus. springt von schürring zu schnürrring.
• was ist die elektroneurographie? eng es ist die extrazelluläre messung der impulsausbreitung in menschlichen nerven nach deren elektrischer Reizung.
• Auf was deutet eine Verlangsamung der erregungsleitung an? eine entmarktungskrankheit
• Membranpotenzial: - ist ein elektrisches Potenzial, das alle lebenden Zellen ausbilden, und zwar durch die Ungleichverteilung von Ionen zwischen der extra- und intrazellulären Flüssigkeit. - Die Entstehung eines Membranpotenzials ist auf das Vorhandensein von Membranproteinen und Transportproteinen angewiesen.- Die Potenzialdifferenz zwischen intrazellulärer und extrazellulärer Flüssigkeit wird als Membranpotenzial bezeichnet. - Die Zellmembran an der die Membranpotenziale gemessen werden ist eine Lipiddoppelschicht.- Die Messung der Membranpotenziale erfolgt über Mikroelektroden. - Die beiden Haupttypen der Membranpotenziale einer Nervenzelle sind Ruhepotenzial und Aktionspotenzial. (Birbaumer und Schmidt S.34)
• Ruhepotenzial: - so bezeichnet man das Membranpotenzial, das über einen längeren Zeitraum einen konstanten Wert hat. - Es ist im intrazellulären Raum negativer als im extrazellulären Raum (etwa bei - 70mV). - Die Ionen Verteilung in Ruhe sieht wie folgt aus: Es befinden sich mehr K+ und negativ geladene Eiweißionen innen als außen, mehr Na+ und Cl- außen als innen. (Birbaumer und Schmidt S.34ff) - Das Ruhepotenzial ist die Grundvoraussetzung der Erregbarkeit von Neuronen. Dessen Änderungen sind die informationstragenden Signale des Nervensystems.- Depolarisation dieses Potenzials bedeutet eine Erregung.-Hyperpolarisation eine Hemmung. Beide entstehen durch die Veränderung der Durchlässigkeit von Ionenkanälen.
• K+- Diffusionspotenzial und K+- Gleichgewichtspotenzial Das Ruhepotenzial ist ein K+- Diffusionspotenzial.- Für alle vier Ionensorten (Cl-, Na+, K+, A-) existiert ein Konzentrationsgradient über der Zellmembran. Infolge dessen würden die Ionen durch die Membran diffundieren (K+ nach außen und Na+ nach innen), wenn diese für alle Ionen permeabel wäre. In Ruhe ist die Membran aber fast ausschließlich permeabel für K+- Ionen. Aufgrund des Konzentrationsgradienten und der hohen Permeabilität für K+- Ionen, fließen K+- Ionen aus der Zelle in die extrazelluläre Flüssigkeit. Es entsteht ein Netto-Ausstrom von K+- Ionen. (S.36 Birbaumer und Schmidt) Wäre die durch den Konzentrationsgradienten hervorgerufene Kraft die einzige, die auf die K+- Ionen einwirkt, würden so lange K+- Ionen aus der Zelle diffundieren, bis die K+- Konzentration innerhalb und außerhalb der Zelle gleich wäre. Der Fluss positiver Ionen aus der Zelle, wobei die negativ geladenen Anionen in der Zelle zurückbleiben, führt zu einem ansteigenden Ladungsgradienten (Membranpotenzial) und abnehmenden Konzentrationsgradienten. Dadurch wird eine Kraft erzeugt, die dem Ausstrom der K+- Ionen entgegenwirkt. Diese beruht auf der Anziehungskraft, der in der Zelle verbliebenen Anionen. An dem Punkt, an dem die entgegengesetzten Kräfte (Konzentrationsgradient und Ladungsgradient) den gleichen Betrag aufweisen und genauso viele K+- Ionen aus der Zelle (Ursache Konzentrationsgradient) wie in die Zelle (Ursache Ladungsgradient) fließen spricht man von einem Gleichgewichtspotenzial EK (EK) (in etwa S.36 Birbaumer und Schmidt)
• Kationen: positiv geladenes Ion.
• Anion: negativ geladenes Ion.
• Mikroelektrode: mit deren Hilfe kann das Membranpotenzial einzelner (im Gegensatz zu EEG und MRT) Nerven- oder Muskelzellen gemessen werden. Um das Membranpotenzial zu messen, wird eine sehr feine Glaskapillare, die mit Salzlösung gefüllt ist, in die Zelle eingeführt und anhand einer Bezugselektrode, die sich im extrazellulären Raum befindet, die Potenzialdifferenz gemessen. (S.34 Birbaumer und Schmidt)
• Ionen-permeabel Für bestimmte Moleküle (Ionen) durchlässig; meist auf Membranen bezogen. (S.36 Birbaumer und Schmidt)
• passiver Austritt/Ausstrom: Diffusion entlang der Zellmembran ohne Na+- K+- Pumpen. (S.36/37 Birbaumer und Schmidt)
• Na+- K+- Pumpen: sind für den aktiven Transport von Na+ und K+ durch die Membran verantwortlich, damit das Ruhepotenzial aufrechterhalten werden kann. (S.37 Birbaumer und Schmidt)
• Aktionspotenzial (AP): - Wird ausgelöst, wenn das Potenzial, das den Axonhügel erreicht noch groß genug ist, um die Zellmembran bis über den Schwellenwert zu depolarisieren. - Es öffnen sich die spannungsgesteuerten Na+- Kanäle und ein Aktionspotenzial wird ausgelöst. - Dieses ist in unterschiedliche Phasen unterteilt. - Es beginnt mit der schnellen positiven Potenzialänderung, dem Aufstrich. Diese Phase wird auch Depolarisationsphase genannt- der positive Anteil (0 - 30 mV) als Overshoot (Überschuss) bezeichnet wird. Zugrunde liegt der Einstrom von Na+- Ionen aufgrund einer erhöhten Permeabilität der Membran für Na+. - In der Repolarisationsphase (vermehrter K+ - Ausstrom) kehrt das AP zum Ruhepotenzial zurück. Verantwortlich hierfür sind die langsamen spannungsabhängigen K+ - Kanäle. -Kleine Nachschwankungen des Membranpotenzials werden als hyperpolarisierende (über Ruhepotenzial hinaus) oder depolarisierende Nachpotenziale bezeichnet. -Aktionspotenziale können sich über lange Strecken, ohne Verlust, in einem Axon fortpflanzen. (S.37 Birbaumer und Schmidt)

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