Biologische Psychologie (Fach) / Grundlagen der Biopsychologie (Lektion)

Neuronen, Gliazellen, Ruhepotenzial, Aktionspotenzial, Synaptische Transmission

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• Ablauf des Aktionspotenzials -> Mechanismus zum aktiven Transport von Informationen über größere Distanzen (da passive Leistung dafür nicht genügt) - wird ausgelöst, wenn Membranpotenzial einen bestimmten Schwellenwert (- 40 mV) erreicht (Depolarisation) - Aktionspotenzial hat immer gleichförmigen Amplitude unabhängig von der Stärke des ursprünglichen Signals - bei - 40 mV öffnen sich spannungsabhängige Natriumkanäle, sodass Natriumionen entlang des Konzentrationsgradientes in die Zelle strömen können -> stärkere Depolarisation -> mehr Natriumkanäle öffnen sich (positive Feedback- Schleife) - Natriumkanäle schließen sich nach 1 ms wieder - ist Zelle depolarisiert strömen allerdings ebenfalls Kaliumionen aus der Zelle, da nun nicht nur Ladungs-, sondern auch Konzentrationsgradient diese nach außen treibt - zusätzlich öffnen sich auch spannungsabhängige Kaliumkanäle -> Zellinnere wird wieder negativer: Repolarisation - K- Kanäle schließen allerdings verzögerter -> Hyperpolarisation (Nachpotenzial) - Na-K-Pumpe arbeitet weiter und stellt Ursprungsgleichgewicht der Ionen wieder her (Ruhepotenzial)
• Gleichgewichtspotenzial - bezieht sich immer auch eine Sorte Ionen - das Potenzial, was sich einstellen würde, wenn Membran nur für diese eine Sorte Ionen permeabel wär -> Ergebnis von Ladungs- und Konzentrationsgradient - berechenbar mit der Nernst- Formel -> auch: Nernst-Potenzial - auch: Umkehrpotenzial, da sich Richtung des Ionenflusses umkehrt, wenn man diese Potenzial nach oben oder nach unten verändert
• ionenwirksamen Kräfte a) elektrostatische Kraft (-> Ladungsgradient) -> Gleiche Ladungen stoßen sich ab, unterschiedliche Ladungen ziehen sich an b) Diffusionskräfte (-> Konzentrationsgradient) - selbst im Ruhezustand gibt es immer Bewegung (Brown’sche Molekularbewegung) - erst bei 0 Grad Kelvin ist die Molekularbewegung = 0 - Tendenz zum Konzentrationsausgleich -> Teilchen diffundieren entlang des Konzentrationsgradienten => Zusammenspiel dieser beider Kräfte führt zur Entstehung des Ruhepotenzials (-80mV)
• Natrium-Kalium-Pumpe - Natrium (+) wird vom Ladungs- und Konzentrationsgradienten in die Zelle getrieben - selbst bei geschlossenen Natriumkanälen (und keiner Durchlässigkeit der Membra) gibt es Natrium-Leckströme in die Zelle  -> Natrium- Kalium- Pumpe: aktiver Transport von Natrium aus der Zelle und Kalium in die Zelle (Verhältnis 3:2) - Pumpe verbraucht sehr viel ATP (ca. 15 % des Energieverbrauches des Menschen vermutlich durch Natrium- Kalium- Pumpe) 
• Membranpotenzial - im intrazellulären (Zytosol) und extrazellulären Raum der Zelle befinden sich Ionen unterschiedlicher Ladung in unterschiedlichen Konzentrationen - Membranpotenzial: Verhältnis der elektrischen Ladung des intra- und extrazellulären Raumes -> positive Ladung, wenn Zytosol positiver ist, als extrazellulärer Raum -> negative Ladung, wenn Zytosol negative ist, als extrazellulärer Raum - gemessen mithilfe von Elektroden
• Zusammenfassung Neuronale Informationsweiterleitung 1. Ruhezustand: Membranpotenzial von -70mV (Ruhepotenzial) 2. Durch den Eingang von Signalen anderer Neurone (EPSPs oder IPSPs) kann sichdieses Membranpotenzial verändern 3. Erreicht das Membranpotenzial eine kritische Schwelle (- 40 mV), wirdein Aktionspotenzial ausgelöst. Aktionspotenziale sind dieInformationsträger im Nervensystem. 4. Das Aktionspotenzial wandert entlang des Axons. 5. Erreicht es die Synapse, wird das elektrische Signal in ein chemisches Signal (Neurotransmitter) umgewandelt 6. Die Neurotransmitter werden in den synaptischen Spalt freigegeben und können von dort aus an die postsynaptische Membran binden. 7. Durch die Bindung der Neurotransmitter an Rezeptoren der postsynaptischen Membran wird ebenfalls die Öffnung von Ionenkanälen induziert, was einen Einfluss auf das Membranpotenzial der Postsynapse hat (Depolarisation/Hyperpolarisation)
• Depolarisation vs. Hyperpolarisation a) Depolarisation: -> negative Ladung der Zelle im Verhältnis zum extrazellulären Raum nimmt ab b) Hyperpolarisation: -> negative Ladung der Zelle im Verhältnis zum extrazellulären Raum nimmt zu
• selektive Permeabilität der Axonmembran - für  Kalium (Ka+) und Chlor (Cl-) hoch permeabel - für Natrium und Calcium (Na+, Ca+) kaum permeabel - für Proteinanionen undurchlässig
• Ionenkanäle -> Transmembranproteine, die es erlauben, dass auch Ionen, für die Membran des Axons/Synapse nicht permeable ist, in die/ aus der Zelle diffundieren  - können in verschieden Formen vorliegen (offen vs. geschlossen) - oft nur für eine bestimmte Ionenart durchlässig - Ionenkanäle können nach der Ionenart, aber auch nach dem sog. Gating (Steuerungs)- Mechanismus klassifiziert werde - Ionenkanal =/= Rezeptor !!  -> es gibt Ionenkanäle, die zugleich Rezeptoren sind (ionotrope Rezeptoren), aber auch Ionenkanäle, die über metabotrope Rezeptoren geöffnet werden 
• unterschiedliche Ionenkanäle a) Ligandengesteuerte Ionenkanäle / Iontrope Rezeptoren  -> Proteine, die gleichzeitig Rezeptor und Ionenkanal sind - unmittelbar bei Andockung des Transmitters ("Liganden") öffnen sich die Ionenkanäle (relativ schnell)  - i.d.R. Präferenz für bestimme Ionen b) spannungsabhängige Ionenkanäle -> öffnen und schließen sich in Abhängigkeit der Ladung der Zelle - zentral für die Entstehung des Aktionspotenzials, hohe Konzentration am Axonhügel  c) andere Ionenkanäle - manche Kanäle öffnen sich durch Druck, Licht, Wärme, Vibration 
• Ionenverteilung im Ruhezustand der Zelle - Kaliumkationen (+) intrazellulär > extrazellulär - Chloridanionen (-) intrazellulär < extrazellulär => Ladungsgradient und Konzentrationsgradient im Gleichgewicht  - Natriumkationen (+) intrazellulär < extrazellulär - Calciumkationen (+) intrazellulär < extrazellulär => Ladungsgradient und Konzentationsgradient treiben sie in die Zelle, aber Membran nicht durchlässig - spannungsgesteuerte Natriumionenkanäle und Calciumionenkanäle öffnen erst bei Depolarisation - dennoch Natriumleckströme -> Natrium-Kalium-Pumpe  - Proteinanionen (-) nur intrazellulär => Ladungsgradient und Konzentrationsgradient treiben sie nach außen, aber Membran ist undurchlässig  => negatives Ruhepotenzial: - 80 mV
• passive Leitung -> Mechanismus der Weitergabe von Potenzialverschiebungen  - automatische Weitergabe  - findet primär in den Dendriten statt  - Amplitude der Depolarisation wird allerdings mit Entfernung von Impulsquelle immer kleiner -> durch Umkehr des Potenzials (+) treiben elektrostatischen Kräfte und Konzentrationsgefälle Kaliumionen (+) aus der Zelle - Zellmembran ist für Kalumionen permeabel -> Kaliumleckströme, zusätzlich: Natrium- Kalium- Pumpe (K+/Na+-ATPase)  => Depolarisation verpufft ziemlich schnell - schneller, wenn die Fasern dicker sind - Vorraussetzung: Myelinschicht 
• Spannungsabhängige Natriumionenkanäle im Detail - im Ruhezustand der Zelle geschlossen (-65 mV) - Kanal hat einen Spannungssensor, der sich im Segment S4 des Proteins befindet - bei ungefähr -40 mV verschiebt sich das Segment -> Öffnung des Kanals - Natriumkanäle schließen nach ungefähr 1 ms -> „Ball-and-chain-mechanismus“: - im intrazellulären Raum befindet sich ein positiv geladener Ball-and-chain-Block - bei Depolarisation der Membran wird der positiv geladene Block von innen gegen die Kanalöffnung gedrückt und inaktiviert den Kanal
• Refräktärphase -> Zeitraum nicht vorhandener oder reduzierter Erregbarkeit eines Neurons nach Entstehung eines Aktionspotenzials a) absolute Refraktärphase: Natriumkanäle sind inaktiviert und geschlossen durch Ball- and- Chain- Mechanismus b) relative Refraktärphase: während des Nachpotenzials ist ein stärkerer Impuls notwendig, um erneut ein Aktionspotenzials auszulösen (größere Potenzialdifferenz muss überwunden werden, um -40 mV zu erreichen)
• Reizkodierung durch Aktionspotenziale - Amplitude des Aktionspotenzials ist immer gleich (nur Aktionspotenziale die während der relativen Refraktärphase ausgelöst werden haben eine leicht geringere) - um verschiede Reizintensitäten zu kodieren benutzt man die Frequenz der Aktionspotenziale -> stärkere Reize können auch während der relativen Refraktärphase ein weiteres Aktionspotenzial auslösen, während nur knapp überschwellige die nun höhere Potenzialdifferenz nicht überwinden können und demnach seltener ein Aktionspotenzial auslösen können  -> stärkere Reize führen dazu, dass sich die spannungsabhängigen Natriumkanäle schneller öffen (steilerer Anstieg des Aktionspotenzials)
• Ausbreitung des Aktionspotenzials - Aktionspotenziale wandern entlang des Axons - Depolarisation des Axons an einer Stelle führen auch zur Depolarisation benachbarter Natriumkanäle, Potenzial wird quasi „weitergegeben“ - kann sich nur in eine Richtung ausbreiten, da durch absolute Refraktärphase die Natriumkanäle auf einer Seite immer blockiert sind - man unterscheidet kontinuierliche und saltatorische Erregungsweiterleitung 
• Pharmakologische Stoffe, die Einfluss auf Natriumkanäle haben - Lokalanästhetika (z.B. Prokain) , sowie Tetrodotoxin (Gift des Kugelfisches) blockieren spannungsabhängige Natriumkanäle -> Reizweiterleitung wird gehemmt -> Muskulatur wird gelähmt, Atem- und Herzstillstand
• kontinuierliche Erregungsweiterleitung a) kontinuierliche Erregungsweiterleitung  - bei unmyelinisierten Axonen  -> Depolarisation wird entlang des Axons weitergegeben, an jeder Stelle des Axons entsteht eine neues Aktionspotenzial - wesentliche langsamer, als die saltatorische Erregungsweiterleitung, da keine passive Leitung möglich ist, sondern ganz oft Aktionspotenziale entstehen müssen 
• saltatorische Errregungsweiterleitung b) saltatorische Erregungweiterleitung  - Axon von Myelinschicht umgeben (-> elektrische Isolation) - in regelmäßigen Abschnitten unterbrochen durch die sog. Ranvier'schen Schnürringe: Teile des Axons, die nicht von Myelinschicht umgeben sind, an denen sich besonders viele spannungsabhängige Natriumkanäle befinden - Aktionspotenziale können nur an unmyelinisierten Stellen entstehen: Ranvier'sche Schnürringe  - an diesen wird Aktionspotenzial immer wieder neu „aufgefrischt“, dazwischen wird die Depolarisation über passive Leitung weitergegeben => Aktionspotenzial "springt" von Schnürring zu Schnürring  -> sehr schneller Mechanismus durch passive Leitung -> verlustfreier Mechanismus da Signal immer wieder aufgefrischt werden
• Teilgebiete der Biopsychologie a) Neuropsychologie: untersucht kognitive Beeinträchtigungen bei Störungen der Gehirnfunktionen b) Psychophysiologie: untersucht physiologische Korrellate psychischer Prozesse c) Kognitive Neurowissenschaft: untersucht die neuronalen Grundlagen höherer psychischer Prozesse - besonders relevant für Biospychologie - Methoden sind primär bildgebene Verfahren, Läsionsstudien, EEG, TMS d) Psychopharmakologie: untersucht die Wirkweise von psychoaktiven Stoffen - enge inhaltliche Verbindung besteht zu den medizinischen Fächern Psychatrie, Psychosomatik und Neurologie
• Was ist Biopsychologie? - Biospychologie beschäftigt sich mit den biologischen Grundlagen menschlichen Erlebens und Verhaltens   -> sehr enge Zusammenhänge zwischen Gehirnzuständen, psychischen Zuständen und Verhalten, unklar ob alle psychischen Prozesse und Verhalten mit biochemischen Prozessen erklärbar sind  - Biopsychologie ist ein Teilgebiet der Neurowissenschaften - Biospychologie ist ein Methodenfach, d.h. mit biospychologischen Methoden lassen sich auch Fragestellungen anderer psychologischer Bereiche (Sozial-, Entwicklungs-, (…)- psychologie) untersuchen - oft sind auch Tierstudien Bestandteil der neurowissenschaftlichen Forschung (i.d.R. zuerst Tierstudie, dann Übertragung auf den Menschen, um potenzielle klinische Relevanz zu erfassen)
• Analyseebenen in den Neurowissenschaften 1. Gehirn, Hirnareale 2. neuronale Netzwerke 3. Synapsenebene 4. Molekularebene
• Geschichte der Biopsychologie: Phrenologie -> Gall & Spurzheim (Mitte 18. - Anfang 19. Jh.)  -> erster Versuch, psychische Prozesse bestimmten Hirnregionen zuzuordnen - Grundannahmen: 1. Hirnareale ("Organe") haben spezifische Funktionen 2. Je größer ein Organ, desto ausgeprägter ist das zugehörige Persönlichkeitsmerkmal 3. Größenunterschiede spiegel sich in der Wölbung des Schädels wieder   - letzten beiden Annahmen können nach heutigem Forschungsstand widerlegt werden, erste (funktionelle Spezialisierung) gilt allerdings als allgemein anerkannt
• Geschichte der Biopsychologie: Endeckung des Broca- Areals a) Entdeckung des Broca- Areals -> Paul Pierre Broca (60er des 19. Jh.) - Patient, der nicht sprechen konnte, allerdings sonst keine kognitiven Beeinträchtigungen hatte (auch Broca- Aphasie genannt)  - betreffendes Hirnareal, welches für Sprachproduktion zuständig ist -> Broca- Areal - im inferior-lateralen Frontalhirnbereich
• Geschichte der Biopsychologie: Entdeckung des Wernicke-Areals b) Entdeckung des Wernicke- Areals -> Carl Wernicke (Ende 19. Jh.) - behandelte Patienten mit gestörtem Sprachverständnis, allerdings intakter Sprachproduktion (Wernicke- Aphasie) - im posterioren Bereich des Temporallappens
• Doppelte Dissoziation & funktionelle Spezialisierung - Doppelte Dissoziation: durch Schädigung in einem bestimmten Hirnareal zerfällt ein Prozess (hier: Sprache) in Einzelprozesse, die normalerweise zusammengehören (hier: Sprachverständnis und -produktion) - Schädigung in Areal A -> Ausfall von Funktion A, Funktion B intakt - Schädigung in Areal B -> Ausfall von Funktion B, Funktion A intakt  -> Indikator für funktionelle Spezialisierung -  heute: funktionelle Spezialisierung oft nur graduell, d.h. Regionen sind nur bis zu einem bestimmten Grad auf kognitive Funktionen spezialisiert (keine 1-zu-1-Zuordnung) - dennoch viele Läsionbefunde, die einen gewissen Grad an funktioneller Spezialisierung nahelegen (z.B. Läsionen des Broca- vs. Wernicke-Areals) -> Reverse-Inference-Problem: Aus der Aktivität einer bestimmten Region kann nicht zwingend der Ablauf eines Prozesses geschlossen werden.
• Geschichte der Biopsychologie: Entdeckung der kognitiven Karte -> Wilder Penfield (20 Jh.) - elektrische Stimulation des (motorischen) Kortex während neurochirurgischer Eingriffe -> Stimulation eines bestimmten Bereiches des motorischen Kortex führt zur Kontraktion bestimmter korrespondierender Skelettmuskeln - Entdecker der „kortikalen Karten", motorischer Humunkulus (bestimmte Muskelgruppen werden gezielt von bestimmten kortikalen Arealen gesteuert) - mittlerweile kann man kognitive Prozesse weniger invasiv als bei Penfield untersuchen (transkranielle Magnetstimulation)   
• Neuronen-Doktrin vs. Retikulartheorie a) Neuronen-Doktrin: Ansicht, dass Neuronen einzelne Informationsverarbeitungseinheiten darstellen   - z.B. Cajal: untersuchte die Struktur von Neuronen mittels der sog. Golgi-Methode: erste Visualisierung von Neuronen mittels Einfärbung mit Silbernitrat  b) Retikulartheorie: Neuronen bilden ein verschmolzenes Areal, sind nicht trennbare Verarbeitungseinheiten - z.B. Golgi  => Konflikt zwischen beiden, da sie zusammen 1906 den Nobelpreis für Medizin bekamen  
• Das Nervensystem - man differenziert: a) Zentrales Nervensystem (ZNS) -> Gehirn -> Rückenmark b) Peripheres Nervensystem (PNS) -> Spinalnerven (entspringen dem Rückenmark) -> Körpernerven (entspringen den Nervenzellen des Körpers) -> Hirnnerven (entspringen den Kerngebieten des Gehirn)
• Grundstruktur eines Neurons - Neuronen sind funktionell spezialisiert und sehen z.T. sehr unterschiedlich (Pyramindenzelle, Körnerzelle, Sternzelle) aus, Grundstruktur ist allerdings immer gleich: 1. Soma (Zellkörper) - enthält alle gängigen Zellorganellen - umgeben von Zellmembran mit eingelagerten Membranproteinen (Transporter, Pumpen, Kanäle, Rezeptoren) 2. Axon - einzelner, längerer Fortatz, der am Axonhügel aus Soma austritt - Funktion: Signalweiterleitung zu benachbarten Nervenzellen (über synaptische Endigung der Axonkollaterale) 3. Dendriten:  - Aussprossungen des Somas  - Funktion: Signalweiterleitung von benachtbarten Nervenzellen zum Soma
• Klassifikation von Neuronen a) nach Morphologie: Form - z.B. Sternzelle, Pyramidenzelle, Körnerzelle b) nach verwendetem Neurotransmitter: - z.B. dopaminerge, cholinerge c) nach Verbindungen zu anderern Neuronen: - z.B. Motoneuron, Interneuron, Sensorisches Neuron  
• Axon und axonaler Stofftransport - Axon tritt am Axonhügel aus dem Soma aus - einziger Fortsatz, der sich am Ende auspaltet in mehrere Axonkollaterale, an dessen Enden wiederum sich die synaptischen Endigungen befinden (=> Signalweiterleitung zu benachbarten Nervenzellen) - teilweise umgeben von Myelinschicht/ Markscheide ( => saltatorische Signalweiterleitung) - Axonaler Stofftransport: kontinuierlicher Stofftransport zwischen Soma und Synapse entlang der Mikrotubuli -> anterograder Stofftransport (von Soma weg, zur Synapse hin) von Enzymen, Proteinen und Vesikeln durch sog. Kinesine  -> retrograder Stofftransport (von der Synapse weg, zum Soma hin) von Abfallprodukten (Stoffwechselprodukte, Rückständen von Zellorganellen, benutze synaptische Vesikel) durch sog. Dyneine  - Kinesin und Dynein sind jeweils Motorproteine, die dem Stofftransport entlang der Mikrotubuli dienen 
• Dendriten & Neuronale Plastizität -> verzweigte Fortsätze des Somas - Funktion: Signalweiterleitung zum Soma hin - in regelmäßigen Abschnitten Dornenfortsätze, die während des Lernprozesses kontinuierlich auf-, ab- und umgebaut werden -> Veränderungen der synaptischen Verbindungen, sodass Informationen schneller oder weniger schnell- gar nicht mehr weitergeleitet werden können => Neuronale Plastizität - z.B. bei Langzeitpotenzierung und Langzeitdepression
• Gliazellen -> umgeben die Neuronen: „Kleber“, der das Nervengewebe zusammenhält - 10x mehr Gliazellen als Nervenzellen im Gehirn - haben im Gegensatz zu Neuronen die Fähigkeit zur Zellteilung -> füllen Bereiche, in denen Nervenzellen abgestorben sind - neue Befunde zeigen, dass sie (ins. die Astrozyten) auch eine Rolle bei der Informationsverarbeitung spielen könnten - 3 Arten von Gliazellen: a) Oligodendrozyten (ZNS) & Schwann- Zellen (PNS; Makroglia) b) Astrozyten (Makroglia) c) Mikrogliazellen
• Oligodendrozyten & Schwann-Zellen -> Makrogliazellen - befinden sich um die Axone der Neuronen - bilden Myelin -> Markscheide zur verlustfreien und schnellen Signalweiterleitung - Oligodendrozyten sind im ZNS, Schwann- Zellen im PNS
• elektrische Synapsen (gap junctions) - Kanalproteine, die die Membranen von zwei benachbarten Neuronen überbrücken - besteht aus 2 Connexonen, von denen je eins in einer der beiden Membranen liegt -> ermöglicht Ionen direkt aus dem Cytoplasma der einen Zelle in die Andere zu fließen -> Synchronisation der Aktivität der Neuronen (Weitergabe der Depolarisation) - Vorkommen: - Herzmuskel (Synchronisation der Kontraktion) - Neuronenpopulationen im Hirnstamm, Hippocampus, Cerebellum etc.  - Astrozyten (Ausbreitung des Calciumeinstroms über -> Vasodilatation/ Erweiterung der Blutgefäße )
• Synaptische Transmission - Neuronen sind über sog. Synapsen miteinander verbunden -> synaptische Endigung von Neuron A + Postsynapse von Neuron B (Dendrit/ Axon/ Soma) - Synapse = Ort der Kommunikation zwischen zwei Neuronen - man unterscheidet elektrische und chemische Synapsen  - innerhalb der chemischen Synapen unterscheidet man axodendritische, axosomatische und axoaxonale Synapse
• chemische Synapse - machen circa. 90% der Synapsen aus - kommunizieren mithilfe von chemischen Neurotransmittern -> bestehen z.T. aus Aminosäuren (-> sind Proteine) -> z.B. Dopamin, Noradrenalin, Serotonin  - Präsynapse: signal-sendende Zelle mit präsynaptischer Membran - Postsynapse: signal-empfangene Zelle mit post-/subsynaptischer Membran - Typen chemischer Synapsen: a) axodendritische Synapse: Axonende der Präsynapse mündet an Dendrit der Postsynapse (am häufigsten) b) axosomatische Synapse: Axonende der Präsynapse mündet an Soma der Postsynapse c) axoaxonale Synapse: Axonende der Präsynapse mündet an Axon der Postsynapse
• Ablauf der synaptischen Transmission 1. Aktionspotenzial wird vom Axon an die synaptische Endigung der Präsynapse geleitet 2. durch Depolarisation des Aktionspotenzials öffnen sich spannungsgesteuerte Calciumkanäle -> Calciumeinstrom in die Zelle  3. unter Calciumeinfluss verschmelzen Vesikel, in denen sich Neurotransmitter befinden mit der präsynaptischen Membran und Neurotransmitter werden in synaptischen Spalt freigegeben (Exozytose)   4. Neurotransmitter docken in Rezeptor der Postsynapse  -> Auslösung eines EPSPs (meist über Natrium-/Calciumioneneinstrom) / IPSPs (meist über Chlorideinstrom oder Kaliumausstrom) 5. Reuptake: ein Teil der Transmittermoleküle wird nach dessen Ausschüttung durch Transporterproteine wieder in die präsynaptische Membran aufgenommen 
• Exozytose -> dient der Transmitterfreisetzung in der Präsynapse  - sog. Snares spielen eine große Rolle: Membranproteine -> vesikuläre „v“- Snares -> target „t“- Snares der präsynaptischen Membran - unter Einfluss von Calcium & Synaptotagmin (Protein am Ende der v-Snares) binden v- und t-snares aneinander -> bei Depolarisation der Präsynapse kommt es zum Calciumeinstrom -> Exocytose
• Rezeptoren -> Proteine, die in der Zellmembran eingelagert sind  - funktionieren nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip: Durch Bindung des sog. Liganden ändert sich die dreidimensionale Struktur des Rezeptors, was je nach Rezeptortyp unterschiedliche Konsequenzen hat - liegen sowohl in Prä-, als auch in Postsynapse  - Autorezeptoren: Rezeptoren, die von Transmittersubstanz der selben Zelle aktiviert werden können (liegen in präsynaptischer Membran)  -> dienen der Regulation der Transmitterausschüttung der Präsynapse über positive/negative Feedbackmechanismen - man unterscheidet zwei Arten von Rezeptoren: a) ionotrope Rezeptoren/ ligandengesteuerte Ionenkanäle b) metabotrope/G-protein-gekoppelte/indirekte/Typ 2- Rezeptoren 
• Metabotrope/ G- Protein-gekoppelte/ Indirekte/ Typ 2-Rezeptoren - haben extrazelluläre Andockungsstelle für Neurotransmitter, aber sind keine Ionenkanäle, sondern sind intrazellulär an ein G- Protein gekoppelt - bei Andockung des Neurotransmitters wird eine Untereinheit des G- Proteins (alpha- Untereinheit) frei und aktiviert so a) direkt einen Ionenkanal b) zuerst ein zwischengeschaltetes Effektorprotein, welches dann über Second Messenger (sekundäre Botenstoffe) den Ionenkanal öffnet/ schließt -> Second Messenger können z.T. auch Genexpression modulieren  - langsamere Wirkung der Transmitterbindung, als bei ionotropen Rezeptoren - Vorteil: Signalverstärkung durch (Second-Messenger aktiviert mehr Kanäle, als wenn durch den Transmitter direkt Ionenkanäle geöffnet werden würden), differenziertere Wirkung 
• Signalentstehung und -weiterleitung im Astrozytennetzwerk 1. Signal an synaptischer Endigung einer proximalen Synapse -> Transmitterfreisetzung (Glutamat) 2. Transmitter (Glutamat) dockt neben AMPA-Rezeptoren der Postsynapse auch an AMPA-Rezeptoren eines Astrozyten 3. Calciumioneneinstrom -> Depolarisation 4. Depolarisation breitet sich über elektrische Synapsen im Astrozytennetzwerk aus, um Blutfluss in Abhängig von lokaler neuronaler Aktivität zu regulieren -> dieses Signal wird z.B. von fMRT gemessen
• Second Messenger anhand cAMP -> sekundärer Botenstoff, der z.B. im dopaminergen System vorkommt  1. Dopamin bindet an D1- Rezeptor 2. alpha- Untereinheit wird frei und aktiviert das Enzym Adenylcyclase 3. Adenylcyclase beginnt ATP in cAMP umzuwandeln (sekundärer Botenstoff) 4. cAMP aktiviert Protein Kinase A oder Ionenkanal 5. PKA moduliert Genexpression
• Affinität -> Bindungsstärke zwischen Rezeptor und Liganten  - je höher Affinität, desto länger und desto mehr Rezeptoren werden vom Liganten bei gleichbleibender Konzentration besetzt - viele Transmitter und auch Pharmaka haben eine (verschieden ausgeprägte) Affinität für verschiedene Rezeptoren
• Reuptake -> Wiederaufnahme der Transmittermoleküle in die präsynaptische Membran durch Transportproteine  - in manchen Fällen wird Transmitter vorher im synaptischen Spalt durch transmitterspaltendes Enzym gespalten (Bsp.: Acetylcholinesterase spaltet Acetylcholin in Acetat und Cholin) - Prozess, der durch viel Psychopharmaka (Selektive-Wiederaufnahmehemmer) oder Wirkstoffe gehemmt wird -> Neurotransmittersubstanz bleibt länger im synaptischen Spalt und kann öfter an Postsynapse andocken  
• Acetylcholin und Acetylcholinrezeptoren - erster Neurotransmitter, der entdeckt wurde (Otto Loewi, 1921) - auffindbar am Herzmuskel (neuromuskuläre Schnittstelle) - bekanntesten Acetylcholinrezeptoren sind nikotinerger (ionotroper) Rezeptor und muskarinerger (metabotroper) Rezeptor - z.B. Nikotin ist Agonist des nikotinergen Acetylcholinrezeptors, Muskarin ist Agonist des muskarinergen Acetylcholinrezeptors - z.B. Curare ist Antagonist des nikotinergen Acetylcholinrezeptors, Atropine sind Antagonisten des muskarinergen Acetylcholinrezeptors
• Agonist vs. Antagonist Agonist: Imitation der Wirkung des Transmitters - z.B Nikotin ist ein Agonist der nikotinergen Acetylcholinrezeptoren  Antagonist: Blockierung der Wirkung des Transmitters/ Agonisten
• cholinerges System - Ursprung in wenigen subcortikalen Kernbereichen des Gehirns - Nucleus basalis von Meynert -> Kortex - liegt im Telencephalon, zwische Amygdala und Globus pallidus - pontomesencephalotegmentaler Komplex -> Mittelhirn, Hirnstamm & Rückenmark -> ponto = Kernbereich, mesencephalotegmental = sendet ins Tegmentum im Mesencephalon  - liegt im Hirnstamm - Die Cholinerge Hypothese: Alzheimer ist eine cholinerge Minderfunktion. -> Acetylcholinesterase-Hemmer sind zur Therapie von Alzheimer zugelassen - assoziiert mit Parasymphatikus (z.B. Transmitter des Vagusnerves, der bei parasympahtischer Aktivität aktiviert wird) 
• Entdeckung des cholinergen Systems -> Loewi & Dale (1936) - Stimulation des Vagus-Nerves eines Froschherzes in Gefäß 1 -> Reduktion der Herzrate (Parasympathikus) - Flüssigkeit aus Gefäß 1 wird Froschherz ohne Vagus-Nerv-Intervention in Gefäß 2 zugeführt -> ähnlicher Effekt wie in Gefäß 1 (Reduktion der Herzrate) -> Erklärung: Flüssigkeit in Gefäß 1 muss Botenstoff enthalten, der diesen Effekt vermittelt (Acetylcholin) => cholinerges System wird mit Parasymphatikus-Aktivität assoziiert 

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