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BioPsychologie UNI ERLANGEN (Subject) / Periphere Motorik (Lesson)

Muskelaufbau, Kontraktion, Mechanismen, Elektromechanische Kopplung, spinale Reflexe

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  • Welche Muskelaturtypen gibt es? quergestreifte: Skelletmuskel, Herzmuskel glatte: Drüsen, Organe, Blutgefäße, Pupille Muskelfasertypen: slow (langsam aber kraftaufbau über längere zeit, kaum ermüdend) und fast fatigable (schnelle, hohe Kraftentwicklung aber Zeit)   nur Skelletmuskulatur kann willkürlich bewegt werden!
  • Was sind Motoneurone und was eine motorische einheit? Motoneurone: Neurone, die Befehle zu Kontraktion zu Skellettmuskulatur senden, Synapsen mit bis zu 1000 Muskelfasern motorische Einheit:Das α Motoneuron mit allen von ihm innervierten Muskelfasern; Grundbaustein der Bewegung, Endplatte = Synapse der Muskelfaser mit Motoneuron, AP wird aber durch gesamte Faser durchgeleitet -> jede Einzelerregung eines Motoneurons provoziert Volleregung in allen dazugehörigen Fasern, Alles oder nichts Prinzip
  • Wie ist die quergestreifte Muskulatur aufgebaut? Muskel besteht aus vielen Muskelfasern. Das sind durch Zellverschmelzung entstandene vielkernige Riesenzellen. Sie besteht aus Myofibrillen und dazwischen liegenden Zellorganellen (z.B. Sarkoplasmatisches Retikulum). Myofibrillen bestehen aus 1000 dicken Myosinfilamenten und doppelt so vielen dünnen Actinfilamenten, durch die Anorndnung der Filamente kommt die typische querstreifung zustande, da die Zone der Myosinfilamente (A-Bande) doppelbrechend und somit dunkler ist, im Gegensatz zur Zone der hellen Actinfilamente (I-Bande). Es gibt eine Zone, in der nur Myosinfilamente zu finden sind (H-Zone, liegt in der A-Bande), in der Mitte dieser Zone verdichten sich die Strukturen (M-Linie). Auch in der Actinzone gibt es eine Mittelmebran (Z-Scheibe). Ein Sarkomer (kleinste Funktionseinheit) ist der Abstand von einer Z-Scheibe zur nächsten. Die Myosinfilamente sind über das elastische Protein Titin mit jeweils zwei benachbarten Z-Scheiben verbunden und werden dadurch in der Mitte des Sarkomers zentriert.
  • Wie funktioniert die Kontraktion am Sarkomer? Beschreibe auch grob den Querbrückenzyklus. - Sarkomer wird verkürzt in dem H-Zone durch das Übereinandergleiten der Aktin- und Myosin- Filamente verkürzt wird, somit kann der Muskel kontrahieren, ohne das sich Filamente selbst verkürzen (Filament-Gleittheorie) - Querbrückenzyklus: Querbrücke: Myosinköpfe am Actin. Anstoß zu Kontraktion erfolgt durch Anstieg der intrazellulären Ca2+ Konzentration, welches an Regulatorprotein Troponmyosin bindet. Das löst eine Veränderung des Winkel des Myosinkopfs um ca. 45° aus, dabei zieht das Aktinfilament nach. Die Längenänderung des Sarkomers beträgt ca 10-20 nm (1%) bei jedem Schritt. So lange eine Ca2+ Aktivierung vorliget findet Zyklus immer wieder statt, nur bei Absinken der Konzentration erfogt Ruhe. - Pro Zyklus wird ein ATP verbraucht, die Phosphathybridbindung ist energiereich, außerdem hat es eine "Weichmacherwirkung" am Myosin
  • Wie läuft die elektromechanische Kopplung ab? EK: Umsetzung der Erregung der Zellmembran in eine Kontraktion der Muskelzelle Ablauf: Depolarisation wird durch transversale Tibuli weitergeleitet in die Tiefe der Zelle. Spannungsempfindliche Proteine öffnen intrazelluläre Ca2+-Speicher des sarkoplasmatischen Retikulums. Ca2+ ist die Voraussetzung für die Actin-Myosin Interaktion. Die intrazelluläre Kalziumkonzentration erhöht sich von 10-4 auf 10-2 moll. Ca2+ Pumpen sorgen am Ende dafür, das die Ionen aus dem Sarkoplasma entfernt und wieder ins Retikulum zurückgepumpt werden.
  • Was ist Tetanus? Wie wirken Tetanus und Botulinum Bakterien? Bei schwachen, gerade überschwelligen Reizen werden zunächst nur wenige nervenfasern und motorische Einheiten erregt, mit zunehmender Reizstärke werden immer mehr motorische Einheiten erregt (Rekrutierung). Bei niedrigen reizfrequenzen reagiert der Muskel mit Einzelzuckungen, da das Ca2+ vollständig wieder entfernt wird. Durch steigerung der Frequenz gibt es eine Überlangerung (Superposition) der Einzelzuckungen, Spannungsmaxima nehmen zu, sind aber noch abgrenzbar (unvollständiger Tetanus), da die Geschwindigkeit der Ca2+ nicht ausreicht. Ab einer Frequenz von 30 Hz kommt es zu einem vollständigen bzw glatten Tetanus bei dem Einzelzuckungen nicht mehr voneinander abgrenzbar sind, der erhöhre calciumspiegeln geht mit einer Steigerung der Kontraktionskraft einher (2- bis 8-fach). Zur steuerung der Muskulatur gibt es auch viele hemmende Neurone. Bakterientoxine verhindern die Freisetzung von hemmenden Neurotransmittern.Dadurch kommt es zu Übererregung (spastische Lähmung).
  • Beschreibe die synaptische Übertragung an der Endplatte. AP öffnet Spannungsabhängige Ca2+ Kanäle in präsynaptischer Endigung. Ca2+ führ zu verschmelzung der Vesikel mit Membran und Exozytose von Ach. Ach bindet an postsynaptische Rezeptoren, dadurch werden unspezifische Kationenkanäle geöffnet und die Membran depolarisiert. Spannungsabhängige Na+ Kanäle initiieren AP an Muskelfaser. Ach wird wieder deaktiviert.
  • Was ist ein Muskelspindel und was ist seine Funktion? Muskelspindel sind propriozeptoren und dienen der sensiblen Erfassung der Länge der Skellettmuskeln (P-Fühler, Stellungssinn) und ihre Änderung (D-Fühler, Bewegungssinn). Sie liegen innerhalb der Muskulatur und bestehen aus intrafusalen Muskelfasern, die parallel zu den Fasern der Skelettmuskulatur angeordnet sind. Man unterscheidet Kernkettenfasern, deren Kennzeichen kettenartig angeordnete Zellkerne sind, und Kernsackfasern, deren Merkmal die Ansammlung von Zellkernen in Auftreibungen ist.Ia-Afferenzen leiten die Längeninformation ans ZNS weiter. y- Motoneurone regulieren durch die spezifisch abgestufte Vorspannung der intrafusalen Muskelfasern die Sensibilität der Muskelspindel und induzieren die Muskelkontraktion durch Auslösung des Muskeleigenreflexes. Muskelspindel sind so also an der Zentrale Steuerung der Muskelkontraktion (gamma-Efferenzen) und an Konstanthaltung der Körperposition (Dehnungsreflexe) beteiligt.
  • Wie funktioniert der spinale Eigenreflexbogen? Reflex-Ablauf: - Passive Dehnung des Muskels ->Dehnung der Muskelspindel -> Aktivitätszunahme in der Ia-Afferenz (Erregung des eigenen Muskels und Hemmung des Gegensmuskels durch Disynaptische hemmendeVerbindungen) - Glutamatfreisetzung an der Synapse am α-Motoneuron -> Aktivierung des α-Motoneurons -> Kontraktion der Muskelfasern, Verkürzung der Muskelspindel Muskeldehnungsreflex als Rückkopplungssystem, das Halteleistungen bei wechselnder Belastung ermöglicht. Liefert (unbewusste) Information über Belastung des Muskels, wird als Gewichts(‐Änderung) wahrgenommen.
  • Was sind Fremdreflexe? Nenne ein Beispiel. polysynaptischer Reflex: Sensor und Effektor in verschiedenen Organen Beispiel: gekreuzter Streckreflex; Der ipsilaterale Beugereflex undder gekreuzte Streckreflex sind polysynaptisch verschalteteFremdreflexe, die als Schutzmechanismus gegen mechanische, thermische oder chemische Schädigung dienen. Die Reflexantwort ist abhängig von der Reizstärke. Durch einen spitzen Stein z.b. wird zum einen die Beugung (Flexion) des betroffenen Beins und die Streckung des anderen Beins (Extension) hervorgerufen. An Beuger und Strecker sind jeweils Afferenzen von Mechanosensoren und Nozizeptoren der Fußsohle gebunden, die entweder eine hemmende oder erregende Rückkopplung an Motoneurone geben. Im Unterschied zum eigenreflex gibt es Variabilität und Habituation.
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