3. Physiologie der Oberflchensinne: Erlutern Sie die Funktion und Arbeitsteilung der verschiedenen Sinnesorgane der Oberflchensensibilitt (Meissner-Krperchen, Merkel-Tastscheiben, Vater-Pacini Krperchen, Ruffini Krperchen). Erklren Sie in diesem Kontext die Begriffe rezeptives Feld, Transduktion, Transformation sowie Proportionalfhler und Differentialfhler. Wie kommt es zu den funktionell bedeutsamen Unterschieden in der Adaption? Wie wird die thalamische Weiterleitung der somatosensorischen Information gesteuert (Schlaf -/Wachzustnde)? Was versteht man unter cortikalen Sulen (Columnen), die fr die Reprsentation von somatosensorischen Informationen in dem primren Cortexareal (SI) verantwortlich sind Die Somatosensorik besitzt fnf Submodalitten Drei davon werden von der Haut, als grtes Sinnesorgan vermittelt - Mechanorezeption (hauptschlich der Tastsinn) - Thermorezeption - Nozizeption Auerdem: - Propriozeption (Lage des Krpers im Raum) - Viszerozeption (Sinneswahrnehmung der Eingeweideorgane) Weiterhin knnen unterschiedliche Qualitten wahrgenommen werden. Qualitten der Mechanorezeption: - Druck - Berhrung - Vibration Bekannter Weise sind wir nicht am gesamten Krper gleich empfindsam. Zur Untersuchung der Intensittsschwelle fr bestimmt Reize, aber auch fr die rumliche Unterscheidung kann lokaler statischer Druck genutzt werden. Intensittsschwelle: - Im Gesicht und an proximale Extremitten sehr gering - An Fingerspitzen sehr hoch (Verhornung)

rumliche Unterscheidungsschwelle: - Zunge, Lippe, Fingerspitzen sehr niedrig (0,5- 1mm) taktile Fovea - An Rumpf besonders hoch (bis 40 mm) Hieraus kann man schlieen, dass es in der Haut verschiedene Mechanorezeptoren geben muss, die sich in ihren Eigenschaften unterscheiden mssen. Die unterscheiden sich hauptschlich in zwei Eigenschaften: Geschwindigkeit der Adaption und Gre des Rezeptiven Feldes. Auerdem besitzen sie jeweils eine andere korpuskulre Nervenendigung

Rezeptortypen der Somatosensorik und ihre korpuskulren Endigungen: Langsam adaptierende SA1 Merkel-Endigungen: Reagieren auf vertikalen Druck SA2 Ruffini-Krperchen: Laterale Zugspannung Schnell adaptierende RA Meissner-Tastkrperchen: Messen Geschwindigkeiten PC Vater-Pacini-Krperchen: Beschleunigungen Rezeptive Felder Lassen sich in primre, periphere Felder und sekundre, zentrale Felder einteilen Primre Rezeptive Felder beschreiben die periphere Verzweigung der Nervenfasern mit allen darauf verschalteten Sensoren. Merkel-Endigungen: Wegen vertikalem Druck wird eine hohe rumliche Auflsung bentigt kleines Rezeptives Feld Ruffini- Krperchen: Laterale Zugspannung bedingt eine grere rumliche Ausdehnung groes Rezeotives Feld Meissner-Tastkrperchen: kleines Feld Vater-Pacini-Krperchen: groes Feld

Transduktion: mechano-elektrische Kopplung Ist die bersetzung der mechanischen Reize in Sensorpotentiale (Generatorpotenziale) Dies erfolgt ber mechanosensitive Ionenkanle (stretch activated channels), Nichtselektive Kationenkanle. Transformation: chemoelektrische-Kopplung (bei sekundren Sinneszellen) Elektrotonische Weiterleitung bis AP (bei primren Sinneszellen) Ist die bersetzung des Generatorpotentials in Aktionspotentiale, hnlich einer synaptischen Verschaltung (sekundre) oder AP-Erzeugung am Axonhgel (primre) Da fr APs, wie immer das Alles-oder-Nichts-Gesetz gilt, kann diese bersetzung nicht ber eine Amplitudenmodulation erfolgen. Rate-Code Fortleitung durch spannungsgesteuerte Na+-Kanle Nach der Adaptionsgeschwindigkeit lassen sich folgende Typen unterscheiden: - proportionale Fhler - differentiale Fhler - proportional-differentiale Fhler.

RA (Meissner) und PC (Pacini) Stellen sich zgig auf Reiz ein (Adaption) und reagieren erst wieder auf das Beenden des Reizes. Differentialfhler SA1 (Merkel) und SA2 (Ruffini) adaptieren zwar langsamer an den Reiz, geben aber kontinuierlich statische Antworten. Erst nach Beendigung des Reizes endet ihre Aktivitt. Proportional-Differentialfhler Merke: Das Adaptionsverhalten wird auch durch den Aufbau der korpuskulren Endigungen bestimmt (Vorlesungsfolie). Vater-Pacini-Krperchen mit stodmpfenden Hllschichten! Somatosensorische Neuronen Die Somatosensorische Leitung lsst sich in spinothalamisches System (Thermozeption und Nozizeption) und in lemniskales System unterteilen. Beide Systeme werden aber in den Thalamus verschaltet. Wie alle spezifischen Thalamuskerne besitzen auch die somatosensorischen Neuronen zwei Funktionszustnde - relativ depolarisiert: tonisches Erregungsmuster wird durch eingehende Signale moduliert und kann an Grohirnrinde weitergegeben werden (Wachzustand) - relativ hyperpolarisiert: rhythmische Erregungsmuster, knnen nicht durch eingehende Signale moduliert werden (funktionelle Deafferenzierung der Grohirnrinde im Schlaf) Somatosensorischer Kortex in Gyrus postcentralis kleine Rezeptive Felder somatotrop angeordnet Homunkulus proportional zur rumlichen Auflsung der Oberflchensinne in den Gebieten

Kortikale Sulen: - Neuronen in vertikal angelegte Sulen gegliedert - Innerhalb einer Sule einheitliche rezeptive Felder und Reizantworten - Zytoarchitektonisch vier unterscheidbare Areale (Area 1,2,3a und 3b) o Area 1 und 3b hauptschlich fr Mechanorezeption o Area 2 und 3a fr Propriozeption Abbildung: siehe Schmidt-Lang, S. 281, Abb 14.7