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Allgemeine und Biopsychologie (Fach) / 2, Nervenzellen (Lektion)
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- Nervenzelle Bestandteile: Dendriten = Informationsaufnahme Zellkörper (Soma) = Zentrum Zellkern Axonhügel Axon = Informationsleitung Myelinschicht = fetthaltige Umhüllung mit Ranvierschen Schnürringen zur Unterbrechung Kollateralen = Verzweigungen am Ende des Axons Endknöpfchen/Synapse = Kontaktfläche zu Dendriten der Postsynapse
- Gliazellen im ZNS 10-50 mal häufiger als Neurone und deutlich kleiner etwa gleich viel Masse durch Neuronen und Gliazellen im Gehirn behalten (anders als Nervenzellen) nach Entwicklung des Nervensystems die Fähigkeit zur Zellteilung Stützfunktion, Führungselemente beim Wachstum Oligodentrocyten (ZNS) Ummanteln mehrere Neuronen (elektrische Isolation) Förderung der Neuronenvernetzung Schutz- und Stützelemente Entgiftung, absorbiert tote Zellen Verbesserung der Nervenleitung z.T. Grundlage der Myelinschicht weiße Substanz
- Gliazellen im PNS Schwann-Zellen (PNS) spezielle Form der Gliazellen im PNS wie Oligodendrocyten ummanteln Schwann-Zellen ein Axon, jedoch mit dem Unterschied, dass jede Schwann-Zelle ein Myelinsegment bildet und jeweils ein Axon ummantelt Schutz- und Stützelemente Myelisierung oder Einbettung können Axon nach Schädigung regenerieren
- Neuronen-Typen: Klassifikation anhand der Fortsätze Unipolares Neuron: Ein (Neuron) nennt man unipolar, wenn es nur einen Fortsatz (Axon) und keine Ausläufer (Dendriten) besitzt (Vorkommen: Haut- und Sehrezeptoren) Bipolares Neuron: Dies ist ein Neuron mit zwei Fortsätzen: einem Dendriten und einem Axon, die oft ähnlich aufgebaut sind und so auch dendritisches Axon und neuritisches Axon genannt werden. (Vorkommen: Retina, Teil der Informationsübertragung der Sinnesorgane, z.B. Gehör) Multipolares Neuron: Es besitzt zahlreiche Dendriten und ein Axon. Vorkommen: Typisches Neuron im Gehirn Interneuron (multipolar) Als Interneurone (auch Schaltneurone oder Zwischenneurone), werden Nervenzellen bezeichnet, die mit allen ihren Endknöpfchen (Fortsätzen) in einem konkret definierten Bereich des ZNS liegen und dort zwischen zwei oder mehr Nervenzellen geschaltet sind. Die Hauptfunktion besteht darin eine neuronale Aktivität innerhalb einer bestimmten Hirnstruktur zu integrieren. Sie geben empfangene Impulse direkt an benachbarte Nervenzellen weiter. (Vorkommen: z.B. Rückenmark, beteiligt bei Reflexion)
- Informationstransport zwischen Neuronen Neurone können einen ganz spezifischen Kontakt mit anderen Neuronen, Muskelzellen oder Drüsen herstellen. Diese Kontakte heißen Synapse. Die Neurone brauchen eine spezielle Zellmembran, die die Zellen zur Bildung und Weiterleitung von Signalen befähigt. Diese Weiterleitung der Signale werden als Aktionspotenziale bezeichnet. Wie leitet ein Neuron? Ruhemembranpotenzial („Aus-Knopf“) Aktionspotenzial („An-Knopf“) wird das Neuron stimuliert, verändert sich seine elektrische Ladung für kurze Zeit. Wenn Veränderung groß genug ist, (Erregungspotential überschritten ist: -65 bis -50mV) entsteht eine Depolarisation und somit ein Aktionspotential "alles - oder - nichts - Prinzip" AP = Ionenkanäle (Natrium-Kalium) werden geöffnet, Zelle wird schlagartig positiver geladen (bis + 50 mV) während AP sch fortbewegt, ist vorderer Abschnitt bereits wieder depolarisiert Repolarisation bringt Potential in etwas niedrigere Ladung als vor AP Refraktärzeit = Zeit, die notwendig ist, um Ruhepotential wieder herzustellen (-65 bis -70 mV)
- Aktionspotenzial: Summation und Hemmung Räumliche Summation mehrere erregende Synapsen bewirken zusammen Depolarisation bis zum Aktionspotential es gibt hemmende und erregende Synapsen Zeitliche Summation Potentiale "schaukeln" sich auf, da die Refraktärzeit nicht vollständig durchlaufe wird Hemmung es gibt hemmende und erregende Neuronen Hemmde Neuronen reduzieren die Neurotransmitterausschütttung
- Die Hebbsche (Lern-)Regel 1949 von Donald O. Hebb aufgestellt -> Je häufiger ein Neuron A gleichzeitig mit Neuron B aktiv ist, umso bevorzugter werden die beiden Neuronen aufeinander reagieren ("what fires together, wires together") ! Hebb gilt damit als der Entdecker der synaptischen Plastizität, welche die neurophysiologische Grundlage von Lernen und Gedächtnis darstellt ! Damit wies Hebb auf die Bedeutung der zeitlichen Korrelation prä- und postsynaptischer Prozesse bei Lernprozessen hin, die sich in vielfältigen Varianten bestätigt hat.
- Informationstransport: Die Endknöpfen, die Träger der Information Axone enden in kleinen knollenförmigen Endknöpfchen an anderen Nerven- oder Muskelzellen. Die Endknöpfchen liefern den Mechanismus zur Übermittlung der Signale vom Axon eines Neurons an die Dendriten oder den Zellkörper eines anderen Neurons.
- Synapse +Anatomie +Informationsübetragung Anatomie: -Mikrotubuli, synaptische Vesikel, Golgi-Apparat, Mitochondrium, Endknöpfchen, präsynaptische Membran, synaptischer Spalt, dendritischer Dorn, postsynaptische Membran Informationsübertragung 7 Schritte der Aktivierung von Neurotransmittern 1. Synthese (NTM werden aus ihren Vorläufermolekülen unter dem Einfluss von Enzymen synthetisiert) 2. Speicherung in den Vesikeln (NTM werde in Vesikeln gespeichert) 3. Abbau von entwichenen Neurotransmittern (NTM, die aus Vesikeln entweichen, werden durch Enzyme zerstört) 4. Exocythose (AP veranlassen Vesikel, mit der präsynaptischen Membran zu verschmelzen und NTM in synaptischen Spalt freizugeben) 5. hemmende Rückkopplung über Autorezeptoren (Freigesetzte NTM binden an Autorezeptoren und hemmen eine weitere NTMfreisetzung) 6. Aktiverung von postsynaptischen Rezeptoren (freigesetzte NTM binden an postsynptische Rezeptoren) 7. Deaktivierung (freigesetzte NTM werden durch die IWederaufnahme oder den enzymatischen Abbau deaktiviert)
- Die wichtigsten Neurotransmitter und ihre Eigenschaften Glutamat am weitesten verbreiteter erregender Neurotransmitter (50% der Gehirnneuronen setzen Glutamat frei) GABA (ˠ-Aminobuttersäure) & Glycin GABA ist wichtigster hemmender Neurotransmitter im Gehirn (33-50% der hemmenden Neuronen im Gehirn); Glycin wirkt in Rückenmark und Hirnstamm Barbiturate (Schlaf- und Narkosemittel) sowie Benzodiazepine (z.B. Valium zur Beruhigung, Angstreduktion, Schlaferleichterung) binden an GABA-Rezeptoren Acetylcholin (ACh) kann hemmend oder erregend sein Haupttransmitter des vegetativen Nervensystem Botenstoff, mit dem die Motoneurone im Rückenmark ihre Signale an Muskeln übertragen Katecholamine (Adrenalin Noradrenalin Dopamin) Adrenalin: Botenstoff des sympathischen Nervensystems (aktivierend) Noradrenalin: Gehirn (Aktivierung) Dopamin: weit verzweigte Neuronen in vielen Gehirnteilen, Lernprozesse, Belohnung, Suchtentwicklung, Willkürmotorik Serotonin wird im Hirnstamm produziert (Raphe-Kerne) Regulation von Rhythmen (Schlaf-Wach, Hunger, Durst), emotionale Befindlichkeit, Schmerzwahrnehmung Serotonin(mangel) wird mit Depression und Essstörungen in Verbindung gebracht
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- Neuronale Verbindungen sind lernfähig vorangegangene Ereignisse resultieren in funktionellen Veränderungen oder morphologischer Umgestaltung von Neuronen oder Synapsen, unter anderem Reduzierung oder Erhöhung von Synapsenempfindlichkeit für die Neurotransmitter Erhöhung oder Reduktion der Rezeptoranzahl Erhöhung oder Reduktion der Anzahl an Synapsen Neuronen schließen sich zu neuronalen Netzen zusammen Als Reaktion auf Feedback modifiziert das Gehirn bestimmte Verbindungen. Werden neue Verknüpfungen wiederholt verstärkt, kommt es zum Lernen (gemeinsames Feuern von Neuronen verbindet) neuronale Veränderungen betreffen auch die Größe, Organisation und Funktionalität von Kortexarealen