Physiologie (Fach) / Elektro-Neurophysiologie (Lektion)

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• Was ist eine Nervenzelle? - ist eine auf Erregungsübertragung spezialisierte Zelle - bildet zusammen mit den Gliazellen das Nervensystem
• Was ist die Aufgabe des Dendriten? - verästelten Dendriten nehmen Erregung von anderen Zellen auf
• Wozu ist ein Neurit? - von Gliazellen umhüllt - dient zunächst Fortleitung einer Erregung dieser Zelle in die Nähe anderer Zellen -> dabei wird Spannungsänderung über Fortsatz weitergeleitet, indem kurzzeitige Ionensträme durch Kanäle in der Zellmembran zugelassen werden
• Mark-oder Myelinscheide? - wenn Gliazellen Achsenzylinder durch mehrfache Umwicklungen einhüllen, entsteht aus Membranlamellen isolierende Mark- oder Myelinscheide um Axon - markhalte Nervenfasern leiten Signale 10mal schneller als marklose -> dadurch raschere Reaktionen auf Reize der Umgebung - im ZNS Oligodentrozyten, im PNS Schwannsche Zellen  - an Zellgrenzen jeweils schmale Lücke -> Ranviersche Schnürring/Knoten/Nodus
• Vor was schützt die Myelinscheide? schützt mechanisch und isoliert Neuriten elektrisch von umgebenden Millieu
• Welche Formen von Neuronen gibt es? Schaltneuron, Pyramidenneuron, Purkinjefasern
• Was ist das Ruhepotential? das Membranpotential von erregbaren Zellen in Ruhe 
• Worauf beruht das Ruhepotential? - auf Konzentrationsdifferenzen bestimmter Ionen auf beiden Seiten der Zellmembran - Höhe hängt in erster Linie von Verteilung der Kalium-Ionen ab - passive Einstrom von Natriumionen wird durch aktiven Pumpmechanismus rückgängig gemacht
• Wie funktioniert das Ruhepotential? - durch Potentialdifferenz unterschiedliche Ionenkonzentrationen auf beiden Seiten der Zellmembran - Konzentrationsunterscheide durch energieverbrauchende Transportprozesse aufrechterhalten - Ruhemembranpotential = Mischpotential -> wird aus Gleichgewichtspotentialen aller relevanter Ionen gebildet - wenn Ionen diffundieren, wird elektrische Kraft erzeugt, die Ionen Richtung höhere Konzentration beschleunigt, sodass Bewegung nicht mehr völlig ungerichtet ist & damit kann sich auch kein völliger Konzentrationsausgleich ergeben - irgendwann stellt sich Gleichgewicht ein -> wenn sich elektrische und stoachstische Antrieb gegenseitig aufheben 
• Wie lässt sich das Gleichgewichtspotential berechnen? - mit der Nerst-Gleichung - bei Gleichgewichtspotential ist elektrochemische Potentialdifferenz für betreffendes Ion 0 - Nettotransport für dieses Ion über Membran findet nicht statt -> es strömen genauso viele Ionen in die Zelle hinein wie aus ihr heraus
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• Wie viel beträgt das Ruhemembranpotential in den Zellen? Wo sind die Ionenkonzentrationen höher oder niedriger? - -70mV (Nervenzellen), -90mV (Glia-, Herz-, Skelettmuskelzellen) - K+-Ionenkonzentration intrazellulär 30mal höher als extrazellulär - Na+-Ionenkonzentration intrazellulär 10mal höher als extrazellulär
• Warum gleichen sich die Konzentrationsunterschiede nicht aus? - weil in Körperzellen keine freie Diffusion stattfindet -> werden durch Zellmembran und die in ihr gelegenen Ionenpumpen & Ionenkanäle aufrecht erhalten - Membran jeder Körperzelle besteht aus einer Phospholipiddoppelschicht & ist für Ionen praktisch undurchlässig -> können nur durch Ionenkanäle hinein - Ionenkanäle sind spezielle Proteine in Membran, die nur bestimmte Ionen passieren lassen -> können geöffnet oder geschlossen sein - Ionenpumpen leisten unte ATP-Verbrauch aktive Transportprozesse gegen Konzentrationsgradienten
• Was bildet die Grundlage für die Singalübertragung? das Aktivieren der offenen Ionenkanäle und die damit verbundende Änderung der elektrischen Eigenschaften der Zellen
• Welche Ionenarten sind am Mebranpotential beteiligt? - Kalium-, Natrium-, Chlordionen - Eiweißanionen
• Was bewirken Kalium-Ionen? - intrazelluläre Konzentration etwa 20-100mal so groß wie extrazelluläre - Diffusion der geladenen Ionen bewirkt Ladung des Membrankondensators  - Gleichgewichtspotential ist fast Ruhepotential 
• Was passiert mit den Natrium-Ionen? - Zellmembran geringfügig für Natrium-Ionen durchlässig - passiver Natrium-Einstrom würde zu Konzentrationsausgleich & Abnahme des Membranpotentials führen - Natrium-Ionen werden daher durch einen aktiven Pumpmechanismus aus Zelle entfernt
• Was ist das Aktionspotential? - vorübergehende Abweichung des Membranpotentials einer Zelle vom Ruhepotential - Aktionspotential ist konstanter Ablauf von Depolarisation & Repolarisation der Zellmembran -> tritt selbstständig auf, sobald Membran über das Schwellenpotential hinaus depolarisiert wurde
• Wie funktioniert das Aktionspotential? - nur erregbare Zellen können auf Reize hin Aktionspotentiale bilden -> durch kurzfristige Änderungen der Membranleitfähigkeit infolge von Wechselwirkungen besonderer spannungsgesteuerter Ionenkanäle in ihrer Membran - die zeitabhängig unterschiedliche Aktivierung führt zu verschiedenen Ionenströmen mit entsprechend verschobenen Potentialdifferenzen -> deswegen Aktionspotentialverlauf, bei dem auf Phase der Depolarisation Phase der Repolarisation erfolgt, mit nachschwingender Hyperpolarisation - Vorgang läuft selbstständig ab, wenn bestimmtes Schwellenpotential überschritten wird & ist erst nach gewisser Refraktärzeit wieder auslösbar - generell gilt: je näher eine Synapse am Soma ansetzt, desto stärker ist Einfluss auf Nervenzelle, je länger Weg desto schwächer wird Einfluss
• Was ist die Depolarisation? - Verminderung des Ruhemembranpotentials auf weniger negative Werte 
• Was versteht man unter Hyperpolarisation/Repolarisation? - Steigerung der Membranspannung an einer Sinnes-, Nerven- oder Muskelzelle über den Ruhewert -> bedeutet, dass Spannung zwischen Innen- und Außenseite der Membran noch negativer wird
• Was ist die Refraktärzeit? - durch Ausstrom von Kalium-Ionen aus der Zelle muss die Membran unter -50mV repolarisiert werden, damit Natrium-Kanäle wieder aktivierbar sind - Zelle kann deswegen für bestimmten Zeitraum (Refraktärzeit) nicht erneut auf einen Reiz reagieren
• Welche Arten von Reizen gibt es? überschwellige und unterschwellige Reize
• Was ist ein überschwelliger Reiz? da reicht die Energiemenge um mit den rezeptiven Strukturen der Zelle in Kontakt zu treten & eine zelluläre Signalübertragung einzuleiten -> die führt in zugeordneter Nervenzelle zu Aktionspotentialen
• Was ist ein unterschwelliger Reiz? da reicht die Energiemenge nicht, um die zugeordnete Nervenzelle zu erregen
• Welche Arten der Erregungsleitung gibt es? elektrotonische, kontinuierliche und saltatorische Erregungsleitung
• Was ist eine Erregungsleitung? - Weiterleitung einer Erregung in Nerven- oder Muskelzellen - je nach Ausbildung der Gliahülle verschiedene Arten der Erregungsleitung möglich -> durch stark ausgebildete Markscheide wird Leitungsgeschwindigkeit der Nervenfaser erhöht - über kurze Distanzen kann elektrotonisch schon schnell weitergeleitet werden -> aber mit Spannungsdifferenz - für größere Entfernungen ist wiederholte Bildung von Aktionspotentialen durch Ionenströme nötig 
• Was ist die elektrotonische Erregungsleitung? - trägt Erregung schnell weiter -> nur über kurze Entfernungen - Membran um Axon ist relativ schlechter Isolator -> nimmt mit zunehmenden Abstand ab
• Was ist die kontinuierliche Erregungsleitung? - bei marklosen Nervenfasern können Impulse das Axon entlang weitergegeben werden, indem vom einen erregten Axonbereich ausgehend auf den benachbarten Axonbereich übergreifende Aktionspotentiale fortlaufend ausgelöst werden - wärhend neu erregter Membranabschnitt elektrotonisch depolarisiert wurde & oberhalbt des Schwellenpotentials anfängt Aktionspotential auszubilden, klingt Erregung im zurückliegenden Abschnitt bereits ab & geht in Repolarisierungsphase über - Form der Weiterleitung von Erregungen ist relativ langsam
• Was ist die saltatorische Erregungsleitung? - bei Wirbeltieren sind die meisten Axone von einer Myelinscheide umhüllt -> in Abständen unterbrochen = Ranvierscher Schnürring - isolierter Abschnitt = Internodium - durch Isolation vergrößert sich Membranlängenkonstante des Axons Membranzeitkonstante verringert sich, da Isolation zur Verringerung der elektrischen Kapazitäten führt - deshalb reale Fortschreitungsgeschwindigkeiten möglich deswegen kann ein Aktionspotential von einen auf den anderen Schnürring ausgelöst werden
• Was ist das Prinzip der synaptischen Übertragung? - Synapsen = Kontaktbereich eines Neurons mit einem anderen oder einer Effektorzelle - über Synapsen werden die in Aktionspotentialen kodierten Informationen von einer Zelle auf die andere übertragen
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• Was sind elektrische Synapsen/Gap junctions? - verbinden benachbarte Zellen über Tunnelproteine - finden sich zwischen Gliazellen oder Zellen der Synzytien von Myokard & glatter Muskulatur -> so können niedermolekulare Substanzen in jeweils verbundende Zelle gelangen - auch elektrotonische Erregungsübertragung von Zelle zu Zelle ist möglich
• Wie funktionieren chemische Synapsen? - Zellmembranen der beiden beteiligten Zellen eng benachbart (Spalt dazwischen) - über den Spalt hinweg wird Information durch einen Transmitter übertragen - er wird an Zellmembran des ankommenden Neurons freigesetzt & bindet an Rezeptoren auf Zellmembran des weiterführenden Neurons
• Wie funktionieren Transmitter? - werden im präsynaptischen Fortsatz des Axons in Vesikel gespeichert - über Exotyse gelangen sie in synaptischen Spalt, binden an subsynaptischen Membran an Rezeptoren & werden anschließend inaktiviert - jedes Neuron verwendet in allen seinen Synapsen den gleichen Transmitter
• Was sind Rezeptor-Potentiale? - wird in Membran einer Rezeptorzelle hervorgerufen - ist meistens eine Folge der Öffnung von Natriumkanälen in Rezeptorzelle - folgt nicht dem Alles-oder-nicht-Gesetz -> wächst graduell mit Stärke des Reizes - wenn bestimmter Schwellenwert erreicht wird, erfolgt Aktionspotential
• Was ist die motorische Endplatte? - überträgt Erregung einer efferenten Nervenfaser auf Muskelfaser des Skelettmuskels - für Erregungsübertragung dient Acetylcholin als Neuotransmitter

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