Biologische Psychologie (Fach) / Grundlagen der Biopsychologie (Lektion)
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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 ...
- 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 ...
- ionenwirksamen Kräfte a) elektrostatische Kraft (-> Ladungsgradient) -> Gleiche Ladungen stoßen sich ab, unterschiedliche Ladungen ziehen sich an b) Diffusionskräfte (-> Konzentrationsgradient) - selbst im Ruhezustand gibt ...
- 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 ...
- Membranpotenzial - im intrazellulären (Zytosol) und extrazellulären Raum der Zelle befinden sich Ionen unterschiedlicher Ladung in unterschiedlichen Konzentrationen - Membranpotenzial: Verhältnis der elektrischen Ladung ...
- 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 ...
- 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 ...
- unterschiedliche Ionenkanäle a) Ligandengesteuerte Ionenkanäle / Iontrope Rezeptoren -> Proteine, die gleichzeitig Rezeptor und Ionenkanal sind - unmittelbar bei Andockung des Transmitters ("Liganden") öffnen sich die Ionenkanäle ...
- Ionenverteilung im Ruhezustand der Zelle - Kaliumkationen (+) intrazellulär > extrazellulär - Chloridanionen (-) intrazellulär < extrazellulär => Ladungsgradient und Konzentrationsgradient im Gleichgewicht - Natriumkationen (+) intrazellulär ...
- passive Leitung -> Mechanismus der Weitergabe von Potenzialverschiebungen - automatische Weitergabe - findet primär in den Dendriten statt - Amplitude der Depolarisation wird allerdings mit Entfernung von Impulsquelle ...
- 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 ...
- Refräktärphase -> Zeitraum nicht vorhandener oder reduzierter Erregbarkeit eines Neurons nach Entstehung eines Aktionspotenzials a) absolute Refraktärphase: Natriumkanäle sind inaktiviert und geschlossen durch Ball- ...
- 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 ...
- 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 ...
- Pharmakologische Stoffe, die Einfluss auf Natriumkanäle ... - 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 ...
- saltatorische Errregungsweiterleitung b) saltatorische Erregungweiterleitung - Axon von Myelinschicht umgeben (-> elektrische Isolation) - in regelmäßigen Abschnitten unterbrochen durch die sog. Ranvier'schen Schnürringe: Teile des ...
- Teilgebiete der Biopsychologie a) Neuropsychologie: untersucht kognitive Beeinträchtigungen bei Störungen der Gehirnfunktionen b) Psychophysiologie: untersucht physiologische Korrellate psychischer Prozesse c) Kognitive Neurowissenschaft: ...
- Was ist Biopsychologie? - Biospychologie beschäftigt sich mit den biologischen Grundlagen menschlichen Erlebens und Verhaltens -> sehr enge Zusammenhänge zwischen Gehirnzuständen, psychischen Zuständen und Verhalten, ...
- 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 ...
- Geschichte der Biopsychologie: Endeckung des Broca- ... 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) ...
- 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 ...
- 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) ...
- Geschichte der Biopsychologie: Entdeckung der kognitiven ... -> Wilder Penfield (20 Jh.) - elektrische Stimulation des (motorischen) Kortex während neurochirurgischer Eingriffe -> Stimulation eines bestimmten Bereiches des motorischen Kortex führt zur Kontraktion ...
- 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 ...
- Das Nervensystem - man differenziert: a) Zentrales Nervensystem (ZNS) -> Gehirn -> Rückenmark b) Peripheres Nervensystem (PNS) -> Spinalnerven (entspringen dem Rückenmark) -> Körpernerven (entspringen den Nervenzellen ...
- 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 ...
- 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, ...
- 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 ...
- 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 ...
- 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, ...
- 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 ...
- 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 ...
- 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: ...
- 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 ...
- Exozytose -> dient der Transmitterfreisetzung in der Präsynapse - sog. Snares spielen eine große Rolle: Membranproteine -> vesikuläre „v“- Snares -> target „t“- Snares der präsynaptischen Membran ...
- 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 ...
- Metabotrope/ G- Protein-gekoppelte/ Indirekte/ Typ ... - haben extrazelluläre Andockungsstelle für Neurotransmitter, aber sind keine Ionenkanäle, sondern sind intrazellulär an ein G- Protein gekoppelt - bei Andockung des Neurotransmitters wird eine Untereinheit ...
- 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 ...
- 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 ...
- 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 ...
- Reuptake -> Wiederaufnahme der Transmittermoleküle in die präsynaptische Membran durch Transportproteine - in manchen Fällen wird Transmitter vorher im synaptischen Spalt durch transmitterspaltendes Enzym ...
- Acetylcholin und Acetylcholinrezeptoren - erster Neurotransmitter, der entdeckt wurde (Otto Loewi, 1921) - auffindbar am Herzmuskel (neuromuskuläre Schnittstelle) - bekanntesten Acetylcholinrezeptoren sind nikotinerger (ionotroper) Rezeptor ...
- 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 ...
- 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 ...