Biologie - Neurobiologie, Stoffwechsel und Verhalten (Fach) / Algemeine Sinnesphysiologie (Lektion)
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- Sinneszellen arbeiten/wirken als ? • Filter: nur bestimmte Reize aus dem Gesamtspektrum aller Reize werdenaufgenommen und erregen die entsprechende Sinneszelle• Energiewandler (Transducer): spezifische physikalische Reizenergie (Reizmodalität) wirdin ein elektrochemisches Signal der Nervenzelle (neuronales Signal, Rezeptorpotenzial)umgewandelt• Verstärker (Amplifier): Der Energiegehalt deR physikalischen Reizes ist geringer als derEnergiegehalt des neuronalen Signals
- Sinneszellen sind ? Sinneszellen sind hochspeziallisierte Zellen, die in der Lage sind, adäquate oder inadäquate Reize in elektrische Erregungen umzuwandeln und damit eine Weiterleitung zu ermöglichen. Primäre Sinneszellen:Sinneszelle ist eine umgewandelte Nervenzelle • Bei allen Wirbellosen Tieren, und Riechsinneszellen bei Wirbeltieren.In der Haut von Wirbeltieren afferente Neurone mit sensorischer Funktion („Sinnes Nervenzellen“) Sekundäre Sinneszellen:Umgewandelte Epithelzellen mit reizaufnehmender Struktur, Bildung einesRezeptorpotenzials, mit einer Ausgangssynapse, Freisetzung von Transmitter,kein Axon). Ein afferentes Neuron wird durch die sekundäre Sinneszelleerregt und sendet sein Axon in das ZNS. Die afferenten Neurone haben ihreZellkörper im Spinalganglion (Hinterwurzel- oder dorsal root ganglion).• Bei allen Wirbeltieren (z.B. Seitenlinie der Fische, Haarsinneszellen im Ohroder im Gleichgewichtsorgan)
- Sinnesnervenzellen: Umgewandelte afferente Neurone mit dendritischer Region(Reizaufnahme und Reiztransduktion, Eingang) und einerRegion der Aktionspotenzialerzeugung (Reiztransformation),einem Axon mit Terminalstrukturen (Präsynapse, Ausgang) imZNS und einem Soma im Spinalganglion.* Sinneszellen der Haut, oder auch freie Nervenendigungen
- Reiz wir erzeugt was passiert • Reiztransduktion:Übersetzung des physikalischen Reizes in einRezeptorpotenzial (elektro-chemisches Potenzial)• Reiztransformation:Amplitude des Rezeptorpotenzials wird in eine Folge vonAktionspotenzialen übersetzt• Die Intensität des Reizes wird übersetzt in die Amplitude des Rezeptorpotenzials (Amplitudenmodulation) bzw. in die Frequenz der Aktionspotenziale (Frequenzmodulation)Frequenz: Ereignisse (z.B. AP) pro Sekunde (in Hz) oder Bezeichnung c/s, cycles per second• Die Dauer des Reizes wird übersetzt in die Dauer des Rezeptorpotenzials oder die Dauer der Salve („burst“) von Aktionspotenzialen („Burstdauer“)
- Arten und Funktionsweisen von Ionotropen und Metabolitischen Rezeptoren Ionotrope Rezeptoren :Mechanorezeptor: DRUCK öffnet einen IonenkanalThermorezeptor: Temp. Beeinflusst eine Membranprotein, das eine Kationkanal ist oder eng mit dem Kanal assozieert istElektrorezeptor: Elektrische LADUNG öffnet Ionenkanal Metabolische RezeptorenChemorezeptor: Ein Mölekül bindet an einen Rezeptor & löst ein Signal aus, das den Ionenkanal über Signaltransduktionskaskaden kontrolliertPhotorezeptor: Licht verändert ein Protein und löst eine Signalkaskade aus, die einen Ionenkanal kontrolliert.
- Kodierung der Reizintensität ReizschwelleDie geringste Reizintensität, die notwendig ist, um in der Sinneszelle eine erstemerkliche Erregung zu erzeugen (absolute Reizschwelleabsoulute Schwellehier kommt es zum erstenmal zu einer Aktivierung der Sinneszelle(d.h. zu einem ersten Aktionspotenzial)KennlinieBeschreibt den quantitativen Zusammenhang zwischen derEingangs- und Ausgangsgröße, das heißt zwischen der Reizintensität und der Amplitude des Rezeptorpotenzials Dynamischer Bereich: Hier werden kleine Änderungen der Reizintensitätam besten beantwortet
- Weber-Fechner-Steven’sche Potenzfunktion „Kennlinie“ Das Potential der meisten Rezeptorzellen verändert sich logarithmisch mit der Reizgröße.Die Kurve sieht dennoch sigmoidal aus: Wahrnehmungsschwelle und physikalische Grenzender Zelle.Im linearen (dynamischen) Bereich der Kennlinie besteht das beste AuflösungsvermögenDie logarithmische Beziehung ist für die Größe des Arbeitsbereichvon Sinneszellen bedeutend (dadurch viel größerer Arbeitsbereich):
- Adaptation (Anpassung) Adaptation (Anpassung)Eigenschaft vieler Sinneszellen: Trotz gleich bleibender Reizintensitätnimmt die Amplitude des Rezeptorpotenzials (und damit die AP-Frequenz) ab. Tonischer Rezeptor (langsam oder gar nicht adaptierend) I I I I I I I I I I Phasischer Rezeptor (rasch adaptierend)I I I I I I I Meistens Phasich rezeptor Tranformation: Phasisch / TonischDas Rezeptorpotenzial wird in eine Frequenz von Aktionspotenzialen übersetzt Spezielle :Phasisch-tonischer rezeptorPhasischer ON OF rezeptor
- Objektive Sinnesphysiologie: * Von all diesen Aktivitäten wissen wir subjektiv nichts.* Alle Sinnesbahnen benutzen die gleiche Art von Signalweiterleitung. Weshalb wir akustische von optischen oder olfaktorischen Reizen unterscheiden können, liegt an der Verknüpfung der Sinneszellen mit den jeweiligen primären sensorischen Rindenfeldern im Gehirn(Lokalisation oder „Ortsbeziehung“).
- Subjektive Sinnesphysiologie: • subjektiver Sinneseindruck (Empfindung, z.B. dass uns Licht der Wellenlänge 400 nm „blau“ erscheint)• Sinneseindrücke sind Elemente von Empfindungen, welche gedeutet und bewertet werden• Erst durch die Bewertung durch Erlerntes oder die Erfahrung wird daraus eineWahrnehmung
- Jede Empfindung (Wahrnehmung) hat 4 Grunddimensionen: * Räumlichkeit (z.B. Reiz im Sehfeld, auf der Körperoberfläche….)* Zeitlichkeit (der Reiz dauert)* Qualität (beim Menschen 5 Sinnesqualitäten, Hören, Sehen, Fühlen, Riechen, Schmecken)* Intensität (Reizstärke
- Weber-Fechner- Gesetz Subjektive Sinnesphysiologie (Psychophysik)Befaßt sich mit den physikalischen Gesetzen der Wahrnehmung Weber-Gesetz dI/I = kdI = die Änderung der Reizintensität von einem Referenzstimulus I, die gerade wahrgenommen wird.I = ReferenzintensitätK = Weber „ratio“ (Konstante) Weber-Fechner-Gesetz (psychophysische Grundregel)E = k log (I/Io)E = Empfindungsintensität, ist eine Funktion des Logarithmus des Quotientenzwischen der Reizintensität I und der absoluten Intensitätsschwelle Io Nicht der absolute Unterschied der Intensität ist ausschlaggebend für die Empfindungeines Intensitätsunterschieds, sondern der relative auf eine vorhandene Intensität bezogene Unterschied. Also: dI/I = k (dI ist die zusätzliche Intensität, die gerade als Unterschied wahrgenommen wird). Je größer der Unterschied zwischen der wahrgenommenen Reizintensität und der Schwellenintensität ist, desto größer ist die Empfindungsintensität !