1
Nervensysteme und neuronale Koordination
Funktionelle Hauptteiledes Zentralnervensystems
Sensorische Zentren
Assoziative Schaltkreise
Motorische Zentren
SensorischeFilterung
GenetischeInformation
Erfahrung
Mustergeneratoren
Sensorischer Input
Motorischer Output
Neu
rona
le V
ersc
haltu
ng
Eckert
2
Die Wahrnehmung ist ein schöpferischer Prozess
Spektrum Neurowissenschaften
Spektrum Neurowissenschaften
3
Heuschrecke Säugetier
Identifizierte Neurone
Synaptische Übertragung
Elektrische Synapsen
Chemische Synapsen
4
Bear
Selten zwischen Neuronendes erwachsenen ZNSvon Wirbeltieren.Häufig zwischen Gliazellen(Kommunikationskontakt)
Sehr schnelle, unverzerrteÜbertragung von Aktionspotentialen
Campbell
5
Schritte der synaptischen Übertragung
1. Aktionspotential depolarisiertdie präsynaptische MembranCa++
Ca++ Einstromüber spannungsabhängigeCa-kanäle
Campbell
Synapt.VesikelmitNeurotransmitter
Synapt.Spalt
Rezeptormolekülmit Ionenkanal
Präsynapt.Membran
Subsynapt.Membran
2. Vesikelfusionmit präsynapt.Membran
3. Neurotrans-mitterfreisetzung;Diffusion übersynapt. Spalt
4. Neurotrans-mitter bindetan Rezeptor
Campbell
6
Ionenkanal
Rezeptor
Neurotrans-mitter
Ionen
5. Öffnung desIonenkanals.Ioneneinstrom
Campbell
Ionenkanal
Rezeptor
Neurotrans-mitter
Ionen
5. Öffnung desIonenkanals.Ioneneinstrom
6. Spaltung desNeurotransmitters.Schließung desIonenkanals
Campbell
7
Neurotransmitterrezeptoren
1. Ionotrope RezeptorenLIGANDENGESTEUERTE IonenkanäleBeispiel: nikotinischer Acetylcholinrezeptor
((2. Metabotrope RezeptorenRezeptorprotein aktiviert Enzymkaskade;Bildung „second messenger“; SteuerungIonenkanal))
Tierphysiologie
Ionotrope Neurotransmitterrezeptoren
Lodish
8
Elektrische Organe(modifizierteMuskelplatten)Gzimek; Starck
Zitterrochen (Torpedo)- Modelltier für synaptische Übertragung
Verstärkungsfunktionder Kaskade
9
ExzitatorischeNeurotransmitter
GlutamatAcetylcholin
Öffnung von Na+ Kanälen
Graduierte Depolarisationder subsynaptischenMembran=Erregendes postsynaptischesPotential (EPSP)
Exzitatorische (erregende) Synapsen
Membran-Potential(mV)
Zeit (ms)
-70
Bear
Membran-Potential(mV)
Zeit (ms)
Inhibitorische (hemmende) Synapsen
Inhibitorische Neurotransmitterz.B.Gamma-aminobuttersäure (GABA)Glyzin
Öffnen Chloridkanäle
graduierte Hyperpolarisation
inhibitorisches postsynap-tisches Potential (IPSP)-70
Bear
10
EinzelereignissRäumlicheSummation
ZeitlicheSummation
Bear
SynaptischeIntegration
Immunzytochemie
1. Axodendritisch2. Axosomatisch3. axoaxonisch
1
2
3
Lage von Synapsen
Dorrit Lodish
11
Ultrastruktur von Synapsen
Raster-EM
Transmissions EM Lodish; Dorrit
Kandel
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Einfache neuronale Schaltkreise
Rezeptorneuron
Effektorzelle
Effektorzelle
Rezeptorneuron
Rezeptor-neuron
Motoneuron
Moto-Neuron
Sensori-schesNeuron
Interneuron
Effektor-zelle
Hypothetischer Ausgangszustand
Monosynaptischer Reflexbogen Polysynaptischer Reflexbogen
Einfache neuronaleSchaltkreise
Eckert
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Divergenz Konvergenz
Feedback
1. Positives feedback(direkt exzitatorisch)
2. Negatives Feedback(inhibitorisches Interneuron)
1.
2.
Spektrum Neurowiss.
Verschiedene Typen von Nervensystemen
14
Diffuses NervensystemZentralisierte Nervensysteme
Strickleiter-nervensystem
Zentral-nervensystem
Gehirn +Markstränge
GehirnGehirn
Ganglien Rückenmark
Kommissuren
Konnektive
Süßwasser-polyp
PlattwurmRingelwurm
WirbeltierRemane/Storch/Welsch
Zentralnervensystem der Wirbeltiere
Rückenmark
15
Campbell
Querschnitt RückenmarkGraue Substanz(Neurone)
Weiße Substanz(Axone)
Hinterhorn(sensorisch)
Vorderhorn(motorisch)
Ross
16
Graue Substanz
Weiße Substanz
Pia mater
Axon
Muskel
Motoneurone im Vorderhorn des RM Soma + Dendriten
Ross
1.
2.
1. Spinalganglienzelle (sensorischeAfferenz) verschaltet mit Interneuron
2. Interneuron verschaltet mit Motoneuron3. Axon des Motoneurons (motorische Efferenz)
verschaltet mit Effektor
3.
Polysynaptischer Reflexbogen
Eckert
17
Motorisch
Sensorisch
Markierung derSensorischen Eingängeund der motorischenAusgänge des RM
Spektrum Neurowissenschaft
Verschaltung Rückenmark/GehirnAufsteigende Axone von sensorischen Neuronen des RM
(Tast-, Temperatur-, Schmerzsinn)
Absteigende Axone von motorischen Zentren des Gehirns(Ansteuerung der Motoneurone des RM)Ross
18
Das älteste geschriebene Wort für Gehirn(Edwin smith surgical papyrus 17.Jahrhundert vor Christus)
Zentralnervensystem der Wirbeltiere
Gehirn
Campbell
19
Vorderhirn Mittelhirn RautenhirnProsencephalon Mesen- Rhombencephalon
cephalon
HinterhirnMetencephalon
NachhirnMyelencephalon
Mesencephalon
Campbell
EndhirnTelencephalon
ZwischenhirnDiencephalon
Vorderhirn Mittelhirn RautenhirnProsencephalon Mesen- Rhombencephalon
cephalon
HinterhirnMetencephalon
NachhirnMyelencephalon
Mesencephalon
Campbell
EndhirnTelencephalon
ZwischenhirnDiencephalon
20
Bear
Tel
DiMet Myel
Pro
Mes
Rhomb
Dorsalan-sichtEmbryo
Starck
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Rückenmark:- Reflexbögen für Bewegungsapparat- Verschaltung somatosensorischerInformation nach zentral
Medulla oblongata-Reflexzentren für vegetative Funktionen(Schlaf-Wach Zustand; Atmung;Kreislauf); - Ursprung von Gehirnnerven, z.B.:Nervus vagusGeschmacksnervenGleichgewichts- und Hörnerv
Campbell; Wehner, Gehring
Cerebellum (Kleinhirn)
Koordination von Haltung undBewegung
Erhält Informationen 1. Aus allen Sinnesorganen,insbes. Auge, Gleichgewichtsorgan,Muskel- und Sehnenspindeln (i.e.über aktuelle Körperstellung im Raum)2. Aus der Großhirnrinde(i.e. über geplante Bewegung)
Tätigkeit des Kleinhirns ist unbewußt
Campbell; Wehner, Gehring
22
Mittelhirn
Tectum (Mittelhirndach)Tegmentum (Mittelhirnboden)
Niedere Wirbeltiere:Tectum und TegmentumWichtigste Auswertstation derSomatosensorik; Lichtsinn; Gehör.Umschaltung zu Motorik
Säugetiere:Tegmentum und Vierhügelplatte.Colliculus superior (= Tectum) undColliculus inferior (Hörzentrum)
Campbell; Wehner, Gehring
Zwischenhirn (Diencephalon)
ThalamusHypothalamus
Thalamus:Bei Säugetieren wichtigste Schalt-Station zwischen Sinnesorganen(außer Geruch) und GroßhirnHypothalamus:Steuerzentrum vegetativer FunktionenHomöostase; Freß-; Abwehr- undSexualverhalten.
Anhangsdrüsen: EpiphyseHypophyse
Campbell; Wehner, Gehring
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Cerebrum (Großhirn)
Fische:hauptsächlich RiechzentrumHöhere Wirbeltiere:übergeordnetes Integrationszentrumsensorischer und motorischerFunktionen; Bewußtsein
Paarige Hemisphären:Basalkerne: motorische FunktionenRinde (Pallium): sensorische undMotorische Felder
Campbell; Wehner, Gehring
Anpassung an unterschiedliche Sinneswelten
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Absolute undRelative Hirn-größen beiSäugetieren
Bear
NaseAuge Ohr
KörperSomato-sensorik
Spezifität von Sinnesbahnen
RückenmarkMedullaoblongata
Mittelhirn
Thalamus
Großhirn
Sehrinde
Hörrinde
Riech-rinde
Somato-sensorik
25
Bear
Bear
26
PET-Scans des menschlichen Gehirns
Spektrum Neurowissenschaften
SomatosensorischerCortex
motorischerCortex
Somatosensorische und motorische „Homunculi“
Sinneszellen (Haut:Tast, Thermo, Schmerz;Muskel-, Sehnenspindeln)
Rückenmark
Medulla oblongata
Thalamus
Rückenmark
quergestreifteMuskulatur
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