BIOPSYCHOLOGIE (Subject) / Neurone, Synaptische Transmission, Nervenleitung, Nervensystem (Lesson)

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Struktureller Aufbau Neurone, Klassifikation von Neuronen, Membranpotentiale, Neurotransmitter, Allgemeiner Aufbau des Nervensystems, Richtungsbezeichnungen, Hauptstrukturen des Gehirns

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  • Nervensystem NS ZNS im Gehirn (Encephalon) und Rückenmark (medulla spinalis): in autonomes und somatisches (sensorisches und motorisches) gegliedert PNS außerhalb von ZNS: auch in autonomes und somatisches (sensorisches und motorisches) gegliedert
  • Zellen des NS Neurone: Empfang, Weiterleitung und Übertragung elektrochemischer Signale Gliazellen: Hilfsapparat für Neurone 
  • Neurone: Struktureller Aufbau Zellkörper (Soma): enthält Zellorganellen -für Synthese von Proteinen - und Zellkern Dendriten: kurze Ausstülpungen des Zytoplasmas (gesamter, lebender Inhalt einer Zelle) - für Reizaufnahme und  -weiterleitung Axon: entspringt am Axonhügel (kann bis zu 1m lang sein, z.B. Ischiasnerv von Kreuzbein bis Ferse) - für Reizweiterleitung von Zellkörper zu anderen Zellen  Endknöpfchen: Ausstülpung am Ende des Axons, Teil der Synapse 
  • Neurone: Strukturen im Zellkörper Mitochondrien: aerobe Energiefreisetzung (ATP-Bildung) durch Fettabbau Nucleus: Enthält DNA Zytoplasma: klare Flüssigkeit Zytosol + Zytoskelet + Zellorganellen Microtubuli: für schnellen Transport von Material innerhalb der Neurone Golgi Apparat (gefaltete Membran mit Hohlräumen): verpacken Moleküle in Vesikel Endoplasmatisches Reticulum (gefaltete Membran) : Proteinsynthese mit Ribosomen, Fettsynthese ohne Ribosomen Lysosomen: Beseitigung von Abbauprodukten
  • Neurone: wichtige Strukturen in Endknöpfchen Mitochondrien: ATP-Bildung durch Fettabbau Microtubuli: Transport Golgi Apparat: Moleküle in Vesikel Neurotransmitter Synaptische Vesikel 
  • Neurone: Zellmembran Lipiddoppelschicht: 2 Fettsäureketten (hydrophob) und Phosphorsäuremolekül (hydrophil und reaktionsbereit)  Grenzt Zelle von Umgebung ab Membranproteine: sind in Doppelschicht eingebettet (Kanalproteine oder Signalproteine), für Transport von Molekülen, Reaktion mit best. Molekülen (Hormone, Neurotransmitter,..), halten Struktur der Membran aufrecht Funktionen der Membran: Schutz, Filterfunktion für Moleküle, Aufrechterhaltung elektr. Potential von innen und außen, Weiterleitung elektr. Signale, Transport und Aufnahme von Nährstoffen
  • Neurone: Klassifikation äußere Form: unipolar - keine Dendrite, multipolar (häufigste) - viele Dendrite, bipolar - Zellkörper in der Mitte, pseudounipolar - Zellkörper in der Mitte des Axons  Richtung: afferent - hin zum ZNS, efferent - weg vom ZNS Funktion: motorische Neurone, sensorische Neurone, Interneurone - häufigste, nehmen Kontakt zu anderen Neuronen auf Neurotransmitter: Dopamin, Serotonin, GABA, Acetylcholin,...
  • Gliazellen im ZNS, 10x häufiger als Neurone aber kleiner für Wachstum, schnellere Übertragung, Abtransport von Abfall, wichtiger Bestandteil der Blut-Hirn-Schranke Schwann-Zellen (in Peripherie): bilden ein Myelinsegment mit Ranvierschen Schnürringen im 1-2mm Abstand --> Saltatorische Erregungsleitung Oligodendrozyten: bilden mehrere Myelinsegmente --> Leistungsgeschwindigkeit steigt Astrozyten (größte): Ummanteln Blutgefäße im Gehirn, Blut-Hirn-Schranke Mikroglia (kleinste): Entfernen Abgestorbene Neurone, lösen Entzündungsprozesse aus Multiple Sklerose: Demyelinisierungskrankheit 
  • Weiße und Graue Substanz Grau: v.a. Zellkörper, Dendrite, Blutgefäße --> Informtationsverarbeitung, auch erkennbar: Kerne (im PNS Ganglione)  Weiß: Myelin, Axone, markhaltige Nervenfasern, auch erkennbar Bahn (im PNS Nerv)  Interstitium: flüssigkeitsgefüllter, extrazellulärer Raum, Stoffaustausch aus oder ins Interstitium 
  • Ruhemembranpotential im inneren der Zelle mehr Anionen (Cl-, Proteine) aber auch K+, dh meist negativ --> -70mV außen mehr Kationen (Na+)  ständiges Streben nach Ausgleich (Depolarisation) --> Kationen durch Ionenkanäle in Zelle - Zelle versucht diese wieder auszuschleusen (Na-K-Pumpe: 3Na+ nach draußen 2 K+ nach innen) 2 Faktoren wirken für die gleichmäßige Ionenaufteilung: Brown'sche Molekularbewegung (Diffusionsdruck) und elektrostatische Kraft 2 Faktoren wirken dagegen: Natrium-Kalium-Pumpe und Kanalproteine (lassen verschiedene Moleküle verschieden durchlässig rein bzw. raus) 
  • Postsynaptische Potentiale aktive Neurone setzen an Endknöpfchen Neurotransmitter frei - diffundieren durch Synaptischen Spalt - docken an Rezeptor an postsynaptischer Membran an  Wirkung abhängig von Neurotransmitter und Rezeptor  exzitatorisches Postsynaptisches Potential (EPSP): Membran wird depolarisiert, Ruhemembranpotential auf -65mV angehoben --> erhöht die Feuerwahrscheinlichkeit inhibitorisches Postsynaptisches Potential (IPSP): Membran wird hyperpolarisiert, Ruhemembranpotential auf -75mV heruntergesetzt --> verringert Feuerwahrscheinlichkeit  schnelle Übertragung, werden aber mit Distanz schwächer  Räumliche und zeitliche Integration (aufsummieren von IPSP und EPSP)  Bilanz aller IPSP und EPSP entscheidend ob AP generiert wird --> ausreichende Depolarisation 
  • Aktionspotential Na+ Kanäle öffnen sich, Na+ strömt in die Zelle K+ Kanäle öffnen sich, K+ verlässt Zelle Na+ Kanäle schließen sich K+ Ionen verlassen weiterhin Zelle K+ Kanäle schließen sich langsam  Hyperpolarisation  plötzliche Potentialumkehr auf ca +50mV keine abgestuften Potentiale  Alles-oder-Nichts-Reaktionen  langsamer als IPSE und EPSE, aber werden nicht schwächer Je dicker Axon, desto schneller Weiterleitung 
  • Refraktärzeit Zeitspanne in der nach der Depolarisation kein neues AP generiert werden kann bei starker, andauernder Stimulation: nach absoluter Refraktärzeit (Schritt 1-3 bei AP) bei geringer Stimulation: nach relativer Refraktärzeit (Schritt 4-6 bei AP)
  • Weiterleitung von Aktionspotentialen im unmyelinisierten Axon: AP generiert - passiv bis zu nächsten Natriumkanälen - aktiv - passiv... (Erregungswelle) im myelinisierten Axon: passiv bis zu Ranvierschen Schnürringen (mit vielen Natriumkanälen) - aktiv... (Saltatorische Erregungsleitung) 
  • Synaptische Transmission: Synapsentypen direkte Synapsen: Ort der Neurotransmitterfreisetzung und der postsynaptische Rezeptor liegen nahe beisammen.  indirekte Synapsen: Ort der Freisetzung liegt in Entfernung von Rezeptor. 
  • Synaptische Transmission: Synthese, Verpackung und Transport von Neurotransmittern Neuropeptide (große Neurotransmitter): werden im Zellkörper von Ribosomen zusammengesetzt und mit Hilfe des Golgi-Apparates in Vesikel verpackt. Die Microtubuli schleusen sie schließlich weiter zu den Endknöpfchen. kleine Neurotransmitter: werden in Endknöpfchen synthetisiert und in Vesikel verpackt (auch mit Golgi) 
  • Synaptische Transmission: Freisetzung der Neurotransmitter (Exocytose) Vesikel sammeln sich an Präsynaptischer Membran  durch AP öffnen sich Ca+ Kanäle in Endknöpfchen  Ca+ strömt ein, Vesikel verschmelzen mit präsynaptischer Membran kleine Neurotransmitter gelangen impulsartig in synaptischen Spalt, große werden allmählich freigesetzt 
  • Synaptische Transmission: Rezeptoraktivierung IPSE und EPSE werden durch die Bindung von Neurotransmittern an Rezeptoren in Postsynaptischer Membran erzeugt. 
  • Rezeptor spezifisches Protein mit Bindungsstelle für Neurotransmitter 
  • Rezeptortypen ionotrope Rezeptoren: öffnen sofort Ionenkanal, damit ein PSP induziert werden kann  metabotrope Rezeptoren: die Bindung eines Neurotransmitters veranlasst die Freisetzung einer Untereinheit, die wiederum einen sekundären Botenstoff auslösen kann 
  • Synaptische Transmission: Wiederaufnahme, Abbau, Recycling von Neurotransmittern Oft werden die Neurotransmitter unmittelbar nach der Freisetzung wieder in präsynaptische Endknöpfchen aufgenommen  Selten werden die Neurotransmitter von Enzymen im Synaptischen Spalt verarbeitet, und deren Überreste wieder in Endknöpfchen aufgenommen
  • Astrozyten Haben ähnliche Eigenschaften wie Neurone; sie sind mit Neurone über gap junctions verbunden: mit Zytoplasma gefüllter Proteinkanal (Connexine) verbindet Prä- und Postsynapse, für Ionenaustausch (rein elektrische Synapse, bei wirbellosen Tieren verbreitet) 
  • Niedermolekulare Neurotransmitter: Aminosäuren Die meisten schnell reagierenden, direkten Synapsen basieren auf Aminosäuren als Neurotransmittern  Glutamat am meisten verbreiteter exzitatorischer Neurotransmitter im ZNS der Säugetiere, verbessert Gedächtnisleistung GABA am meisten verbreiteter inhibitorischer Neurotransmitter im ZNS der Säugetiere; niedriger GABA-Spiegel - Angst Chorea-Huntington: autosomal-dominante, neurodegenerative Erkrankung, Empfindlichkeit auf Glutamat erhöht; unwillkürliche Bewegungen, leicht reizbar, enthemmt und aggressiv  Benzodiazepine (z.B. Valium) binden an ionotropen GABA-Rezeptor und verstärken inhibitorischen Effekt -> beruhigend, schlaffördernd, angstlösend
  • niedermolekulare Neurotransmitter: Monoamine Jedes Monoamin wird aus bestimmter Aminosäure synthetisiert Indolamine: Serotonin, Melatonin (aus Tryptophan synth.) Catecholamine: Dopamin, Adrenalin, Noradrenalin (aus Tyrosin synth.) zu wenig Dopamin -> motorische Defizite (Parkinson) -> L-Dopa zu viel Dopamin -> Hallzuinationen, Schizophrenie -> Antagonist von Dopamin  Kokain (Agonist) hemmt die Wiederaufnahme von Dopamin, Noradrenalin und Serotonin in Präsynaptische Endknöpfchen, so dass die Wirkung der Neurotransmitter länger anhält -> Euphorie, Appetitverlust, Schlaflosigkeit
  • niedermolekulare Neurotransmitter: Lösliche Gase Stickstoffmonoxid (NO) und Kohlenmonoxid (CO), diffundieren direkt in durch Zellmembran in benachbarte Zellen und regulieren dort die Aktivität präsynaptischer Neurone
  • niedermolekulare Neurotransmitter: Acetylcholin bindet an muscarinerge und nicotinerge Rezeptoren wird durch Acetylcholinesterase abgebaut  Atropin (Gift der Tollkirsche, Antagonist) blockiert muscarinergen Rezeptor für Ach -> Gedächtnisbeeinträchtigung
  • Neuropeptide ca. 100 verschiedene Endorphine: Freude, Schmerzunterdrückung Substance P: Schmerzwahrnehmung Neuropeptide Y: Hunger Oxytocin: sexuelle Funktionen 
  • Pharmakologische Begrifflichkeiten Agonist: verstärkt bzw. erleichtert die Wirkung vom Neurotransmitter  Antagonist: blockieren die Wirkung des Neurotransmitters
  • Allgemeiner Aufbau des Nervensystems Zentralnervensystem:  Gehirn: aus 2 Hemisphären Rückenmark Peripheres Nervensystem:  Somatisches Nervensystem: afferente sensorische Nerven, efferente motorische Nerven Vegetatives (Autonomes) Nervensystem: afferent; efferent: Sympathikus und Parasympathikus
  • Richtungsbezeichnungen im Nervensystem rostral, anterior: vorne liegend caudal, posterior: hinten liegend dorsal: rückenwärts ventral: bauchseitig medial: zur Mitte hin  lateral: zur Seite hin  Beim Menschen für Rumpf und Kopf getrennt; Kopf: dorsal oben, ventral unten
  • Hauptabschnitte des Menschlichen Gehirns: Telencephalon (Großhirn) 1 1. von oben; Teil des Vorderhirns Cerebraler Cortex: äußere Neuronenreiche Schicht des Großhirns; alle höheren kognitiven Funktionen (Sprache, Denken, etc.); Hemisphären durch Fissura longitudinalis fast getrennt, Corpus Callosum schafft Verbindung Frontaler Cortex: Broca Areal - Generierung von Sprache, Gedächtnis, Motivation, Motorik Parietaler Cortex: Sensorik, Weiterverarbeitung sensibler Reize Okzipitaler Cortex: primäre und sekundäre Sehrinde Temporaler Cortex: Primäre Hörrinde, Wernicke Sprachzentrum - akustische Information Unterteilt in Lappen: vorne Frontallappen, Mitte Parietallappen, hinten Okzipitallappen, unten Temporallappen
  • Hauptabschnitte des Menschlichen Gehirns: Telencephalon (Großhirn) 1 1. von oben; Teil des Vorderhirns Cerebraler Cortex: äußere Neuronenreiche Schicht des Großhirns; alle höheren kognitiven Funktionen (Sprache, Denken, etc.); Hemisphären durch Fissura longitudinalis fast getrennt, Corpus Callosum schafft Verbindung Frontaler Cortex: Broca Areal - Generierung von Sprache, Gedächtnis, Motivation, Motorik Parietaler Cortex: Sensorik, Weiterverarbeitung sensibler Reize Okzipitaler Cortex: primäre und sekundäre Sehrinde Temporaler Cortex: Primäre Hörrinde, Wernicke Sprachzentrum - akustische Information Unterteilt in Lappen: vorne Frontallappen, Mitte Parietallappen, hinten Okzipitallappen, unten Temporallappen
  • Hauptabschnitte des Menschlichen Gehirns: Telencephalon subcorticale Kerngebiete 2 Limbisches System: bildet Ring um Basalganglien; reguliert Kampf-, Flucht-, Ernährungs- und Sexualverhalten  Amygdala: Emotionen Hippocampus: Einspeicherung und Abruf von Gedächtnisinhalten, Aggression, Motivation, Bewusstsein; leicht erregbares Gewebe Fornix, Cingulärer Cortex, Mammilarkörper und Septum bilden limbischen Ring Basalganglien: Ausführung willkürlicher Bewegungen  Nucleus caudatus und Putamen bilden Corpus striatum 
  • Hauptabschnitte des Menschlichen Gehirns: Diencephalon 2 von oben; Teil des Vorderhirns Thalamus: Tor zum Bewusstsein, projiziert zum Cortex; Verbindungen zum motorischen Cortex, limbischen System, Seh- und Hörrinde; Kerne: corpus geniculatum laterale (Teil der Sehbahn)  Hypothalamus: Regelung von Schlaf, Wasserhaushalt, Körpertemperatur, Homöostase; Verbunden mit Hypophyse: Steuerungszentrum für Hormonproduktion 
  • Hauptabschnitte des Menschlichen Gehirns: Mesencephalon (Mittelhirn) 3. von oben und unten; Teil des Hirnstamms, besteht aus Tectum (Dach) Tegmentum (Haube): formatio reticularis
  • Hauptabschnitte des Menschlichen Gehirns: Metencephalon (Hinterhirn) beinhaltet viele Bahnen der formatio reticularis; Teile: Pons: Verbindung der Kleinhirnhemisphären Cerebellum (Kleinhirn): Konrolle von Bewegungen
  • Hauptabschnitte des Menschlichen Gehirns: Mylencephalon Überträgt hauptsächlich Signale zwischen Gehirn und Rest des Körpers über die Verlängerung des Rückenmarks, die medulla oblongata: Erbrechen, Niesen, Herz-Kreislauf Funktionen,...;meist reflexhaft)  und die formatio reticularis: Schlaf, Aufmerksamkeit, Bewegung
  • Neuroanatomische Methoden Nissl-Färbung: Kresylviolett macht Dichte von Zellen sichtbar Golgi-Färbung: keine Auskunft über Zahl der Neurone  Tracing Verfahren: anterograd -> vom Zellkörper zu best. Gebieten; retrograd: von Endknöpfchen zu Zellkörper
  • Rückenmark allgmein in der Wirbelsäule fingerdick schwimmt, wie Gehirn, in liquor cerebrospinalis umgeben von 3 Häuten: Dura mater, Arachnoidea, Pia Mater (liegt an Gehirn/ Rückenmark an)
  • Wirbel und Nerven Wirbelsäule - spinal column; Wirbel - vertrebrae 7 zervikale (Hals-) Wirbel - 8 Zervikalnerven 12 thorakale (Brust-) Wirbel - 12 Thorakalnerven  5 lumbale (Lenden-) Wirbel - 5 Lumbalnerven  5 sakrale (Kreuz-) Wirbel - 5 Sakralnerven  4 kokzygeale (Steiß-) Wirbel - 1 Kokzygealnerv
  • Rückenmark: Vorderwurzel und Hinterwurzel Hinterwurzel: dorsal Afferente, sensorische, unipolare Neurone Zellkörper bilden unmittelbar ausserhalb des Rückenmarks das sog. Hinterwurzelganglion  Vorderwurzel: ventral Efferente, motorische, multipolare Neurone Zellkörper liegen in den Vorderhörnern 
  • Autonomes Nervensystem Sympathikus: Projektionen in einiger Entfernung zum Zielorgan, versetzt Körper in erhöhte Leistungsbereitschaft, Bsp: Zunahme (Akzeleration) der Herzfrequenz Parasympathikus: Projektionen in unmittelbarer Umgebung des Zielorgans, wirkt beruhigend, Bsp: Abnahme (Dezeleration) der Herzfrequenz
  • Hirnnerven 12 Stück paarig angelegt Nervenfaserbündel verlassen das ZNS oberhalb des Rückenmarks versorgen (bis auf n. vagus bis in den Bauchraum) den Kopf- und Halsbereich
  • Hirnnerven 12 Stück paarig angelegt Nervenfaserbündel verlassen das ZNS oberhalb des Rückenmarks versorgen (bis auf n. vagus bis in den Bauchraum) den Kopf- und Halsbereich

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