Informationsübertragung durch Nervenzellen (N1)
- Wie ermöglicht die Struktur eines Neurons die Aufnahme und Weitergabe von Informationen?
- Wie erfolgt die Informationsweitergabe zur nachgeschalteten Zelle und wie kann diese beeinflusst werden?
Wie schafft der Jäger Bär es seinen Fisch zu zu fangen?
einfaches Reiz-Reaktionschema:
Ball > Auge > Sehnerv > Gehirn > Rückenmark > Nerven > Armmuskulatur > Fangen des Balls
Das Auge nimmt den Ball wahr, die Information wird über den Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet, dieses wiederum gibt einen Befehl über das Rückenmark und Nerven die Armmuskulatur weiter, so dass der Ball gefangen wird (oder auch nicht).
Fachbegriffe:
Erregung
Reiz
adäquater Reiz
Inadäquater Reiz
afferente Nervenbahnen
efferente Nervenbahnen
Sinnesorgane
ZNS (Zentrales Nervensystem)
Reiz-Reaktionsschema
Wie ist ein Neuron aufgebaut und wie funktioniert es?
Abb.: Mikroskopische Aufnahme eines Neurons bei der Maus (Zerebraler Cortex, das grün fluoreszierendes Protein wird exprimiert. Die rote Antikörper-Färbung zeigt GABA-produzierende Interneuronen. Maßstabsbalken: 100 µm
- Dendrit
- Zellkern Nervenzelle
- Soma (Zellkörper)
- Axonhügel
- Ranvierscher Schnürring
-
Schwann‘sche Scheide
(Hüllzelle, Gliazelle) - Zellkern Hüllzelle
- Axon
- Endverzweigung
- Endknöpfchen (NICHT Synapse)
Weiterleitung von Informationen
Der Zustand, wenn nichts passiert...
Vereinfachter Einstieg:
Alternative Zugänge:
Nun beginnt die Aktion...
Alternative Zugänge aus dem Lk
Alternativfilm:
Übungsmaterial:
Wie werden Aktionspotenziale weitergeleitet?
Zugänge:
Zwei Wege:
a) An marklosen Nervenfasern entstehen Ausgleichsströmchen, die für eine Depolarisation der membran im direkten Umfeld sorgen. Dabei gilt: Bereits erregte Bereiche können in den folgenden 2ms nicht neu erreht werden, da die Natriumkanäle unsensibel bleiben > Refraktärzeit
b) Bei markhaltigen Nervenfasern können nur an den Schnürringen Natriumkanäle in Aktion treten. Dabei Springt das AP von Schnürring zu Schnürring > saltatorische Erregungsleitung (besonders schnell, energie- und materialschonend)
a)
b)
Modell zu den Erregungsleitungen: Ein Vergleich
Wie funktioniert die Übertragung wo eine Nervenfaser endet? Synapsen übertragen einen elektrischen Impuls meist in chemischer Form
Wie werden verschiedenen Infos weitergeleitet? Verrechnung & Verschaltung
Es existieren hemmende und erregende Synapsen mit unterschiedlichen Transmittern. Erregende Synapsen bilden erregende postsynaptische Potentiale (EPSP) und hemmende Synapsen hemmende (inhinitatorische) postsynaptische Potentiale durch Hyperpolaristaion der postsynaptisches Membran. Entsprechend müssen alle ankommenden Potentiale in der Zelle verrechnet werden:
- zeitliche Summation
- räumliche Summation
- Verrechnung von EPSPs und IPSPs
Vergleich der chem. mit einer elektrischen Synapse:
Die elektrische Synapse besteht aus zwei Poren- oder Kanalproteinen, die direkt miteinander verbunden sind. Man spricht oft auch von zwei "Halbkanälen", die dann zusammen eine durch beide Zellmembranen gehende Pore bilden, durch die Na+-Ionen und andere Ionen strömen können. Einsatz: Übertragung Augennerv
Vorteile der elektrischen Synapse:
Sie sind wesentlich schneller als chemische Synapsen, da keine Umwandlung elektrisch → chemisch → elektrisch stattfinden muss, was etwa eine halbe Millisekunde dauert (das ist lang im Vergleich zu einer elektrischen Übertragung).
Nachteile:
Komplexe Verrechnungs- oder Verstärkungseffekte sind bei elektrischen Synapsen nicht möglich, dies ist ein Spezialgebiet der chemischen Synapsen. Vorgänge wie Lernen und Gedächtnis sind mit elektrischen Synapsen nicht möglich.
Wie können körperfremde Substanzen Einfluss auf die Weiterleitung von Informationen nehmen?
