Biologie - Neurobiologie, Stoffwechsel und Verhalten (Fach) / Lernen und Gedächtnis (Lektion)

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  • Lernen und Gedächtnis Lernen: gemachte Erfahrungen verändern das Nervensystem (Neurone, SchaltkreisGedächtnis: Speicherung der oben gemachten Erfahrungen Es gibt verschiedene Formen des Lernens:
  • * Nicht-assoziatives Lernen * Assoziatives Lernen * Nicht-assoziatives Lernen- Habituation (Gewöhnung, Reaktion auf den Reiz nimmt zunehmend ab)- Sensitisierung (Reaktion auf den Reiz wird stärker)- Dishabituation (ein habituierter Reiz kann durch einen anderen Reiz wieder zu einer Reaktion führen)* Assoziatives Lernen- Klassische Konditionierung (Pavlov‘sches Lernen)2 Reize  müssen zusammen präsentiert werden , zur (un)bedingten Reaktion - Operantes Konditionieren (instrumentelles Lernen) Exploratives („freiwilliges“) Verhalten des Tieres wird mit Belohnung/Bestrafung kombiniert (Skinner-Box)
  • Extinktion Falls der CS über längere Zeit nicht mit dem US kombiniert wird (d.h. dasTier nicht belohnt wird) , kommt es zur Extinktion (Auslöschung des Gelernten)
  • Rekonsilidierung (reconsilidation): Das Gedächtnis verändert sich unter dem Einfluss gegenwärtigen Erfahrungen.
  • in wichtiges „Modelltier“ für die zellulären Prozesse beim Lernen: Aplysia californicaKiemenrückzugsreflex (gill withdrawal reflex)* Kieme von Aplysia gegenüber mechanischen Reizen empfindlich* wird wieder in Mantelfalte zurückgezogen (= Kiemenrückzugsreflex)
  • Habituation* (Gewöhnung), Nicht-assoziatives Lernen - Wiederholte Gabe des gleichen Reizes an der gleichen Stelle führt zur Gewöhnungund damit zur Abschwächung bzw. der völligen Abwesenheit des Kiemenrückzugsreflex- Wiederholter Reiz führt zu Desensitivierung der spannungsabhängigen Ca2+-Kanäle unddamit strömt weniger Ca2+ in die Präsynapse ein- damit weniger Transmitterausstoß und letztendlich wird das Motoneuron nicht mehr erre- molekular nicht alles geklärt!- Dishabituation: Reiz muss an anderer Stelle gegeben werden,oder Tier muss anderweitig gereizt werden („arousal“)
  • Mehrmalige Sensitisierung * Mehrmalige Sensitisierung löst Langzeitpotenzierung aus (bis zu Wochen)* Zugang zu Genexpression über CREB-Proteine (cAMP-response-element-binding-prote(CREB-Proteine sind Transkriptionsfaktoren)* Große Ähnlichkeit zu den Prozessen der Bildung eines Langzeitgedächtnis bei Säugern
  • Lernen bei Insekten: Lernen bei Insekten: Honigbiene - Bienen lernen Düfte mit Belohnung (appetitive Konditionierung) oder Strafreizen(aversive Konditionierung) zu assoziieren- Auch in der Taufliege (Drosophila melanogaster) möglich (Vorteil: genetisches „ModelltLernen bei Insekten: Drosophila Insekten erlauben eine zelluläre Analyse der Lernvorgängeauf der Ebene einzelner Neurone bzw. beteiligter Hirnareale
  • Auch Insekten bilden ein Gedächtnis nach einem Lernprozess: - Kurzzeitgedächtnis- Mittelzeitgedächtnis- Langzeitgedächtnis* Die Bildung eines Langzeitgedächtnis erfordert Proteinsynthese.* Anisomycin (ein Translationshemmer) verhindert die Bildung eines Langzeitgedächtnis* Ein Molekül, was ebenfalls eine wichtige Rolle spielt ist eine spezielle Form der PKC(Proteinkinase C), die PKMz
  • Lernen und Gedächtnis bei Wirbeltieren * Für Lernen von Fakten benötigt man den Hippocampus (deklaratives Lernen* Für eine korrekte Orientierung im Raum braucht man den Hippocampus>>Organisator des deklarativen, bewusstseinsfähigen Gedächtnisses
  • Hippocampus *Hippocampus ist für die Bildung eines Kurzzeitgedächtnis notwendig. Ohne vorherige Einspeicherung in ein Kurzzeitgedächtnis kann keinLangzeitgedächtnis gebildet werden Hippocampus ist auch wichtig für die Orientierung in der Umgebung      Der rechte Hippokampus des Menschen hat die Fähigkeit, das Gedächtnis nach der Rauminformation zu organisieren - Vögel die ihr Futter verstecken, haben ein größeres Hippocampus äquivalentesGehirnareal, als Vögel, die dieses Verhalten nicht zeigen Patient H.M.:* Beidseitige Entfernung des Hippocampus-War zu seinen Lebzeiten nur als HM bekannt-Seine Identität wurde nach seinem Tod bekannt gegeben* Kein Kurzzeitgedächtnis mehr (erkannte gerade vorgestellte Menschen nachkurzer Zeit nicht mehr)* Keine Bildung eines Langzeitgedächtnis nach der Operation* Vor der Operation gebildetes Langzeitgedächtnis weitgehend stabil(konnte sich da auch an historische Daten erinnern)* Instrumentelles (motorisches) Lernen nicht betroffen (geht NICHT über denHippocampus)
  • Der NMDA Rezeptor (ein bestimmter Glutamat Rezeptor, dessen Agonist N-Methyl-D-aspartat ist)ist ein molekularer Koinzidenzdetektor:nur Glu-Ausschüttung: der Kanal öffnet sich bleibt aber durch Mg verstopft;Glu-Ausschüttung und Depolarisation des postsynaptischen Neurons: Ca2+ und Na+ strömen ein.Der intrazelluläre Anstieg des Ca2+ führt zu einer lang anhaltenden Verstärkung der Synapse (Langzeit-Potenzierung; LTP). Hierbei verändert sich nicht nur die postsynaptische Seite sondern auch die präsynaptische Seite. Die Vermittlung übernimmt ein retrograder Transmitter,beispielsweise Stickoxid, NO, ein Gas.

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