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Neuroanatomie (Subject) / Nervengewebe, Synapsen & Transmitter (Lesson)
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- Info • Ein Neuron besteht aus dem Zellkörper (Perikarion) & seinen Zellforsätzen (Axone & Dendriten) • Dendriten: Aufnahme des Reizes • Axone: Weiterleitung des Reizes
- Einteilung des Nervensystems • Topographische Einteilung: • Zentrales Nervensystem (ZNS): Gehirn und Rückenmark• Peripheres Nervensystem (PNS): Alle Nerven außerhalb des ZNS • Funktionelle Einteilung: • Somatisches Nervensystem: Verarbeitung von Reizen, die von innen und außen auf den Körper wirken• Vegetatives Nervensystem (VNS): Steuerung der Organfunktion
- Zellen des Nervensystems • Die Zellen des Nervensystems können in zwei Gruppen unterteilt werden: Neurone (Nervenzellen) und Gliazellen (Supportzellen).
- Neurone (Nervenzellen • Aufnahme, Weiterleitung & Verarbeitung von Reizen • Jedes Neuron besteht aus einem Zellkörper und den dazugehörigen Fortsätzen (Dendriten und Axone) • Zellkörper: • Perikaryon (Soma) Versorgungszentrum des Neurons → Hohe Stoffwechselaktivität → Große Anzahl an Organellen. Nissl-Schollen: Raues endoplasmatisches Retikulum, das nach Färbung mit basischen Stoffen als körnige Substanz sichtbar wird • Axonhügel (Ursprungskegel, Colliculus axonis): Ausgangspunkt des Axons, Umwandlung von Depolarisationen in AktionspotentialeKonvergenz erregender und hemmender postsynaptischer Potentiale → Auslösung einer DepolarisationHohe Dichte an Natriumkanälen in der subplasmalemmalen Verdichtungszone des sog. Initialsegments → Erregungsschwelle niedrig → Depolarisationen leichter in APs umgewandelt → Weiterleitung der APs über Axon, frei von Nissl Schollen • Zellfortsätze: • Dendriten: Baumartig verzweigte Fortsätze, die Signale in Richtung Soma lenkenIn ein Neuron münden mehrere baumartig verzweigte Dendriten (Oberflächenvergrößerung)An ihren Enden finden sich sog. "spines" (= Dornen) als Andockstellen für Synapsen • Axon: Nervenzellfortsatz, der der Weiterleitung neuronaler Signale dient • Jedes Neuron hat nur ein Axon
- Nervenzellklassen • Unipolare Neurone: Ein Axon, keine Dendriten (evtl. vom Axon abgehende dendritische Fortsätze). Sehr selten bei Wirbeltieren. Embryogenese • Pseudounipolare Neurone: Nur ein FortsatzKurz nach Abgang aus Perikaryon: Aufteilung des Fortsatzes in einen axonalen und einen dendritischen Zweig. Sensible Ganglien der Spinal- und Hirnnerven • Bipolare Neurone: Ein Axon, ein Dendrit: Retina, Riechepithel, Hirnnervenganglien des Innenohrs • Multipolare Neurone: >2 Fortsätze (ein Axon, mehrere Dendriten). Häufigster NeuronentypVorkommen: Vorderhorn des Rückenmarks, Pyramidenzellen von Klein- und Großhirnrinde
- Gliazellen PNS • Schwann-Zellen: bilden Myelinscheiden des PNS • Mantelzellen (Satelittenzellen): ummanteln Perikarien in Spinalganglien, am Stoffwechsel der Neurone beteiligt
- Gliazellen ZNS • Astrozyten: Stützfunktion, Ernährung & Regeneration, Blut-Hirn-Schranke • Oligodendrozyten: Bilden Myelinscheiden des ZNS • Mikrogliazellen: Makrophagen des ZNS • Ependymzellen: kleiden die inneren Liquorräume aus (Hirnventrikel & Rückenmarkskanal) • Radiärglia: während Entwicklung wichtig
- Neurinome gutartige Neubildungen der Schwann Zellen des PNS
- Nervenfasern • Setzen sich aus einem Axon und der dazugehörigen Gliascheide zusammen • Gliascheide: Besteht aus Gliazellen und umgibt die Axone von Nervenzelle • Im ZNS aus Oligodendrozyten• Im PNS aus Schwann-Zellen • Myelinscheide: Mehrere Schichten Gliascheide umhüllen lamellenartig ein Axon und bilden die Myelinscheide • Ranvier-Schnürringe: Einschnürungen, an denen die Myelinscheide unterbrochen ist und ein Axonsegment in das nächste übergeht • Internodium: Abschnitt zwischen zwei Ranvier-Schnürringen
- Erregungsleitung • an nicht myelinisierten Axonen kontinuierlich, langsamer • an myelinisierten Axonen über saltatorische Erregungsleitung, schneller
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- MS Demyelinisierung von Axonen
- Bindegewebshüllen eines Nervs • Eine periphere Nervenfaser setzt sich aus Axonen, Gliazellen und einer umgebenden Bindegewebshülle zusammen. Mehrere Nervenfasern sind dabei zu Nerven gebündelt • von außen nach innen: • Epineurium: enthält die Blutgefäße des Nerven, Fasst die Nervenfaserbündel zu einem Nerven zusammen • Perineurium: Fasst mehrere Nervenfasern zu einem Nervenfaserbündel zusammen • Endoneurium: umfasst jede einzelne Nervenfaser
- Nervenfaserklassen • Nervenfasern können anhand der Dicke ihrer Myelinscheide und ihrer Leitungsgeschwindigkeit eingeteilt werden • Nach Lloyd & Hundt I, nach Erlanger & Gasser A∝: myelinisiert, 60-120m/s, Afferenzen: Muskelspindeln, Efferenzen: ∝ Motoneurone • Nach Lloyd & Hundt II, nach Erlanger & Gasser Aß: myelinisiert, 30-60m/s, Afferenzen: Mechanorezeptoren der Haut • Nach Lloyd & Hundt II, nach Erlanger & Gasser Agamma: myelinisiert, 2-30 m/s, Efferenzen: Muskelspindeln • Nach Lloyd & Hundt III, nach Erlanger & Gasser Adelta: myelinisiert, 2-30 m/s, Afferenzen: Thermo- und Nozizeptoren der Haut (früher, heller Schmerz) • nach Lloyd & Hundt III, nach Erlanger & Gasser B Fasern: myelinisiert, 3 - 15 m/s, Efferenzen: Sympathische, präganglionäre Nervenfasern • Nach Lloyd & Hundt IV, nach Erlanger & Gasser C Fasern: nicht myelinisiert, ca. 0,25–1,5 m/s, Afferenzen: Thermo- und Nozizeption (später, dumpfer Schmerz)Efferenzen: Sympathische, postganglionäre Fasern
- Ganglien = Ansammlungen von Perikarien als Verdickung an einem Nervenstrang In Ganglien des vegetativen Nervensystems werden präganglionäre Nervenfasern zu postganglionären Nervenfasernverschaltet. Spinalganglien hingegen stellen nur eine Zusammenlagerung von Nervenzellkörpern dar, die die Informationen unverändert weiterleiten Spinalganglien: in der Hinterwurzel eines Spinalnervs. Pseudounipolare Neurone mit großen Kernen und deutlichen Nucleoli & Mantelzellen Vegetative Ganglien: Grenzstrangganglien: Parallel zur Wirbelsäule (paravertebrale Ganglien)Prävertebrale Ganglien: Liegen in der Nähe der großen BauchgefäßeIntramurale Ganglien: In Organen..Multipolare Neurone
- Synapsen • Umschaltstellen zwischen zwei Neuronen oder zwischen einem Neuron und einem Zielorgan. An der Oberfläche jedes Neurons befinden sich mehrere Synapsen, die gleichzeitig aktiv sind und entweder erregend oder hemmend auf das Neuron wirken. Man unterscheidet dabei elektrische von chemischen Synapsen • Elektrische Synpasen: selten, Signalvermittlung über Gap junctions, Ionenstrom durch Connexone • Chemische Synapse: häufigste Form Sie geben die Informationen eines Neurons mithilfe eines Botenstoffes (Transmitter) an ein anderes Neuron oder ein Zielorgan weiter. Im Gegensatz zu elektrischen Synapsen ist der Informationsfluss bei chemischen Synapsen nur in eine Richtung möglich („unidirektional“, Präsynapse → Postsynapse), da die Postsynapse keine Transmitter ausschütten kann. • Aufbau chemische Synapse: • Präsynapse: Enthält Mitochondrien (Energieversorgung der Präsynapse) und Vesikel (Transmitterspeicherung)• Synaptischer Spalt: In diesen schüttet die Präsynapse die Transmitter aus, die durch den Spalt diffundieren• Postsynapse: Transmitter-Wirkung
- Funktionsweise chemische Synapse 1. Präsynapse: Umwandlung elektrisches Signal (Aktionspotential) → Chemisches Signal (Transmitterfreisetzung) Transmitter entstehen im Perikaryon, wandern über Axon in präsynaptische Ende, werden dort in Vesikeln gespeichert, Depolarisation führt dazu, dass sich an der präsynaptischen Endigung spannungsabhängige Calcium-(Ca2+)-Kanäle öffnen und es folglich zu einem Ca2+-Einstrom kommt = Signal für Vesikelausschüttung 2. Synaptischer Spalt: Transmitterfreisetzung aus Präsynapse: Ca2+-vermittelt verschmilzt der Vesikel mit der präsynaptischen Membran und setzt den Transmitter durch Exozytose frei. Synaptotagmin fungiert als Ca2+-Sensor und detektiert den Anstieg der Calciumkonzentration in der präsynaptischen Endigung, woraufhin SNARE-Proteine aktiviert werdenSNARE-Proteine vermitteln die Vesikelfusion (=Transmitterfreisetzung) an der Präsynapse, indem die SNARE-Proteine der Vesikel (v-SNARES, bspw. Synaptobrevin) mit den SNARE-Proteinen der Zielzellmembran (von engl. target, t-SNARES) interagieren 3. Postsynapse: Transmitterbindung und Umwandlung chemisches Signal → Elektrisches Signal (postsynaptisches Potential) über ionotrobe oder metabotrobe Rezeptoren 4. Postsynaptisches Potential: Erregendes postsynaptisches Potential (EPSP):Rezeptor bindet exzitatorischen (erregenden) Neurotransmitter (z.B. Glutamat, Serotonin) → Öffnet Kationenkanal → Na+-Einstrom in Postsynapse → Depolarisation Inhibitorisches postsynaptisches Potential (IPSP)Rezeptor bindet inhibitorischen Neurotransmitter (z.B. Glycin, GABA) → Öffnet Kationen-/Anionenkanal → Hyperpolarisation Bei GABA B-Rezeptoren entsteht Hyperpolarisation durch: K+-Ausstrom → IPSP bis zu -100 mVBei GABA A-Rezeptoren und Glycin-Rezeptoren entsteht Hyperpolarisation durch: Cl--Einstrom → IPSP bis zu -70 mV
- Tetanus Sie wird durch das Bakterium Clostridium tetani verursacht, das im Erdboden vorkommt und meist über kleine Wunden an der Hautoberfläche in den Körper eindringt. Im Körper angekommen, produziert es das Tetanustoxin, das von peripheren Nerven aufgenommen und entlang der Axone retrograd ins Rückenmarktransportiert wird An den Synapsen hemmender Interneurone (sog. Renshaw-Zellen) zerstört es ein Protein, das für die Freisetzung des Transmitters Glycin verantwortlich ist. Es kommt demnach zu einer ungehemmten Aktivität der α-Motoneurone und folglich zu einer Dauerkontraktion verschiedener Muskeln.