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NERVENSYSTEME
– Verschiedene Nervensysteme 2 – Nervensysteme der Wirbeltiere 3 – Die Sinne des Menschen 3
ZELLEN DES NERVENSYSTEMS
– Bau eines Nervensystems 4 – Gliazellen 4
ERREGUNGSLEITUNG
– Kontinuerliche und saltatorische Erregungsleitung 5 – Synapse 6 – Verrechnung des Aktionspotenzials 7 – Neurotransmitter 8 – Nervengifte 8
RÜCKENMARK
– Das Rückenmark 9 – Eigen- und Fremdreflexe 9
VEGETATIVES NERVENSYSTEM
– Sympathicus und Parasympathicus 10 – Unterschiede im Bau 10
Biologie
Neurobiologie
Stefan WittwerDieses Dokument ist Teil der saliorel Library.
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Verschiedene Nervensysteme
Tendenzen der Nervensystem von einfachen Mehrzellern zu Säugetieren
_ Erregungsleitung geht rascher _ Komplexer und organisierter _ Verarbeitung erfolgt zunehmend zentralisiert (Gehirn)
Radiärsymmetrisches Nervennetz Diffuses Nervennetz (Nesseltiere; Hydra) Nervenzellen gleichmässig im Körper verteilt (langsam)
Komplexes Nervennetz (Stachelhäuter; Seestern) Zentraler Nervenring und radiäre Nervenstränge
Zentralnervensystem
Einfachstes ZNS Plattwürmer (Planarie) • Konzentration der Nervenzellen zur Mitte und zur
Frontseite (zweiseitig symmetrisch) • Kleines Gehirn • Mehrere längs liegende Nervenstränge
Einfaches ZNS Ringelwürmer (Blutegel) • Deutliches Gehirn • Zwei verschmolzene Nervenstränge mit Ganglien • Nervenpaare von jedem Ganglion weg
Klares ZNS Gliederfüssler (Insekten, Spinnen, etc.; Ameise) • Erhöhte Zentralisation • Grosse, komplex organisierte Hirnregion • Nervenstrang mit segmentalen Ganglien • Ausgeprägte Nervennetze in Extremitäten
Grosses, komplexes ZNS Wirbeltiere (Mensch) • Grosses Gehirn und Rückenmark • Starke Tendenz zur Gehirnbildung am Höhepunkt
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Nervensysteme Neurobiologie
Unterteilungen in _ Zentralnervensystem (Gehirn und Rückenmark) _ Periphere Nervensystem
_ Sensorik (Wahrnehmung) _ Motorik (Ausführung)
Hauptorte der Reizwahrnehmung Sensorische Einheit
Somatosensorisch Aussenwelt • Haut • Skelettmuskeln • Netzhaut • Innenohr
Viscerosensorisch Innenwelt • Innere Organe • Blutgefässe • Riechschleimhaut • Geschmacksknospen
5 Klassische Sinne
Weitere Sinne
Sinnesgruppen
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Nervensystem der Wirbeltiere Neurobiologie
Sinn Ort Wahrnehmung Rezeptor
Sehsinn Auge Photonen, Lichtwellen Photorezeptor
Gehörsinn Ohr Schallwellen Mechanorezeptor
Tastsinn Haut Druck Mechanorezeptor
Geruchssinn Nase Moleküle (gasförmig) Chemorezeptoren
Geschmackssinn Zunge Moleküle (gelöst) Chemorezeptore
Gleichgewichtssinn
"Vestibulärer Sinn"
Ohr Bewegung / Gravitationskraft Mechanorezeptor
Gruppe Ort Wahrnehmung Rezeptor
5 Klassische Sinne Peripherie Aussenwelt Exterozeptoren
Weitere Sinne – Stellung und Bewegung des Körpers
Propriozeptoren
Status und Milieu der inneren Organe
Innere Organe
Druck, Stoffbilanz
Interozeptoren
Haupt-Erfolgsorgane Motorische Einheit
Somatisches NS Skelettmuskeln Autonomes NS Innere Organe, Drüsen
Bau eines Nervensystems
Nerv Viele parallel verlaufende Nervenfasern Nervenfasern Axon mit Myelinscheide Neuron Nervenzelle mit Zellkörper (mit Zellkern), Dendriten und Axon
Myelinscheide Lipidschicht, die Axone umgibt, um durch tieferen Leitwert dieErregungsleitung zu verschnellern; wird von Gliazellen gebildet
Vorgeschaltetete Zellen eines Neurons Neuronen Nachgeschaltete Zellen eines Neurons Neuronen, Drüse, Muskel
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Nervensysteme Neurobiologie
Gliazellen
Schwann'sche Zellen Umwickeln Axone der peripheren Nervenzellen Isolieren Axone (Schnelle Erregungsleitung)
Oligodendrocyten Umwickeln Axone der Nervenzellen des ZNS Isolieren Axone (Schnelle Erregungsleitung)
Astrocyten Zwischen Blutgefässen und Axonen Aufrechterhaltung eines geeigneten Milieus _ Versorgen Nervenzellen mit Nährstoffen _ Halten Schadstoffe vom Hirn fern —> Blut-Hirnschranke
Mikrogliazellen Äusseres Milieu „Gesundheitspolizei" _ Beseitigung von Zelltrümmern _ Mechanische Unterstützung _ Sicherstellung, dass während Entwicklung die richtigen Kontakte geknüpft werden
Kontinuerliche und saltatorische Erregungsleitung
Weiterleitung der Information in Nervenzellen
Die Weiterleitung der Information in Neuronen erfolgt durch eine Ladungsumkehr durch Ionenströme entlang der Erregungsleitung.
Ruhezustand Im Ruhezustand herrscht ein Überschuss an Anionen (-). Negative Spannung zwischen Innen und Aussen Anionen-Überschuss durch Gleichgewicht von: _ K+ werden vom negativen Zellinnern angezogen (viele Proteine [-]) _ Je mehr K+ im Innern, desto mehr spicken nach draussen
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Zellen des Nervensystems Neurobiologie
Erregung Wenn eine Nervenzelle erregt wird, entsteht eine Ladungsumkehr.
_ Spannungsabhängige Na+ Kanäle an der Membran öffnen sich und Ionenströmchen entstehen. _ Dies führt zu einer weiteren Spannungsänderungen am nächstgelegenen Kanal, welcher sich dann ebenfalls öffnet und eine Ladungsumkehr verursacht. _ So läuft die Ladungsumkehr entlang der Erregungsleitung. _ Eine energieabhängige Ionenpumpe befördert die Na+ und K+ Ionen danach wieder nach draussen / bzw. drinnen. (trägt zur [Wieder-]Erhaltung des Ruhezustands bei)
Wieso die Erregung nicht wieder rückwärts geleitet wird
Die spannungsabhängigen Ionenkanäle sind refraktär, bleiben also nach Veränderung kurzweilig geschlossen, bis sie wieder durch Spannung geöffnet werden können.
Saltatorische Eine saltatorische Erregungsleitung ist im Vergleich zu Erregungsleitung einer kontinuierlichen viel schneller.
_ Die Ladungsänderung springt von Schnürring zu Schnürring, wo sich die spannungsabhängigen Kanäle befinden.
_ Dicht isoliert von Gliazellen _ Bei Nervenzellen mit Myelinscheide (Schwann'sche Zelle / Oligodendrocyten)
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Erregungsleitung Neurobiologie
Synapse
Erregungsleitung vom Neuron zu Neuron, Muskel- oder Drüsenzelle
Das Aktionspotenzial (die Spannungsänderung), welche durch das Axon nun am Endknöpfchen angelangt, wird am synaptischen Spalt an die nächste Zelle weitergegeben.
1. Das Aktionspotenzial erreicht das Endknöpfchen. 2. Spannungsgesteuerte Ca2+ Kanäle öffnen sich. 3. Die Calcium-Ionen regen die Vesikel mit dem Neurotransmitter (Acetylcholin) an, mit der Membran zu verschmelzen. 4. Acetylcholin kommt in den synaptischen Spalt und aktivieren Rezeptorkanäle an der postsynaptischen Membran, sodass Na+ in die nächste Zelle einströmt
(depolarisiert).
5. Ein Enzym spaltet Acetylcholin wieder in Cholin und Acetyl-CoA, sodass die Rezeptorkanäle wieder schliessen. 6. Das Cholin wird wieder im Endknöpfchen aufgenommen und reagiert mit Acetyl- CoA 7. Das neue Acetylcholin gelangt in die Vesikel
Erregende und hemmende Synapsen und deren Verrechnung zum postsynaptischen Potenzial
Erregende Synapsen Aktionspotenzial wird weitergegeben/neu ausgelöst, wenn an einer Synapse Transmitter abgegeben werden.
Hemmende Synpasen Wenn die hemmenden Synapsen aktiv sind, wird die Postsynapse noch stärker polarisiert, damit es mehr benötigt, um sie zu depolarisieren. –> Öffnen Chlorid und Kalium-Kanäle
Erst wenn viele erregende Synapsen in kurzer Zeit aktiv werden, wird ein neues Aktionspotenzial ausgelöst. Die Verrechnung erfolgt beim Axonhügel.
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Zellen des Nervensystems Neurobiologie
Neurotransmitter
Unterschied zwischen Synapsen mit Acetylcholin und anderen Synapsen (z.B. Serotonin)
Acetylcholin wird durch ein Enzym in Acetyl-CoA und Cholin gespalten nur Cholin wird wieder aufgenommen
Serotonin wird wieder aufgenommen
Synapsengifte Agonisten Dauererregung
Antagonisten Blockierung der Erregung
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Zellen des Nervensystems Neurobiologie
Nicotin Zigaretten Setzt sich an Acetylcholin-Rezeptoren an.
• Kanäle bleiben dauergeöffnet • Adrenalinausschüttung • Ausschüttung von Serotonin und
Endorphine (Belohnungssystem)
Sarin Chemische Waffe;
anorganisch
Blockiert Enzym, welches Neurotransmitter spaltet
• Dauerhafte Erregung der Postsynapsen • Lähmung von Atem- und Herzmuskulatur
Curare In Lebewesen als Gifte (Pilze,
…)
Setzt sich an Acetylcholin-Rezeptoren an, ohne sie zu öffnen.
• Kanäle werden nie geöffnet
• Muskellähmung • Atemstillstand
Botulinumtoxin Bakterien, schlecht konservierte Lebensmittel, Botox
Verhindert Verschmelzung der Versikel mit der Membran.
• Lähmungen bzw.
Verkrampfung
• "
Rückenmark und Reflexe
Das Rückenmark liegt geschützt in der Wirbelsäule. Bei jedem Wirbelpaar treten Spinalnerven auf beiden Seiten aus.
• Weisse Substanz: Axone und Myelinscheiden • Graue Substanz (Schmetterling): Zellkörpern
Der schmalere, hintere "Schmetterlingsflügel" ist das Hinterhorn, der dickere das Vorderhorn.
Reflexe Bereits im Rückenmark findet eine erste Verarbeitung von Nervenimpulsen statt. Die Signale werden auch mit Neuronen verschaltet, die zum Hirn führen. Reflexe laufen schnell und autonom ab und dienen als Schutzfunktion und resultieren aus den ersten Verarbeitungen im Rückenmark.
Eigenreflex Beim Eigenreflex wird der Reflex am selben Ort ausgeführt, an dem er wahrgenommen wurde (z.B. Kniesehnen-Reflex)
Fremdreflex Beim Fremdreflex liegen Rezeptor und die Ausführung des Reflexes an unterschiedlichen Orten. (z.B. stechen, auf etwas spitziges treten)
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Rückenmark und Reflexe Neurobiologie
Vegetatives Nervensystem
Das vegetative Nervensystem VNS kann in die zwei Gegenspieler Sympathicus und Parasympathicus unterteilt werden.
Sympathicus Der Sympathicus ist dazu da, bei Gefahr eine optimale körperliche Leistung für Kampf oder Flucht zu erbringen.
Parasympathicus Der Parasympathicus ist dazu da, den Körper in der Lage zu halten, sodass bei Bedarf die optimale Leistung für Kampf oder Flucht erbracht werden kann.
Unterschiede im Bau _ Ort, an welchem die Signale das Rückenmark verlassen _ Neurotransmitter beim Zielorgan (Noradrenalin / Acetylcholin) _ Ganglien _ Beim Sympathicus liegen die Ganglien nahe beim Rückenmark _ Beim Parasympathicus nahe / im Zielorgan _ Beim Sympathicus sind viele Ganglien zu Grenzsträngen verbunden
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Vegetatives Nervensystem Neurobiologie