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Das Nervensystem Teil II Informationsverarbeitung

avalbane
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Das Nervensystem Teil II Informationsverarbeitung

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Presentation Transcript

    2. Funktionen der Neuronen Damit eine Information übertragen werden kann, muss es mindestens zwei klar von einander abgrenzbare Zustände geben. In einer Nervenzelle gibt es das Ruhepotential (ca. -70 mV) und das Aktionspotential (ca. +30 mV) Es gilt somit das Alles-oder-Nichts-Gesetz

    3. Überblick Entstehung des elektrischen Potentials im Neuron Weiterleitung von Signalen innerhalb eines Neurons: Elektrotonische Leitung Aktionspotential

    4. Wie kommt das Neuron zu seiner negativen Ladung? Ionenwirksame Kräfte Passiver Transport von Stoffen durch die Zellmembran Aktiver Transport durch die Zellmembran

    5. Was sind Ionen?

    6. Permeabilitätsunterschiede Unterschiedliche Durchlässigkeit der Zellmembran für verschiedene Ionen Unterschiede entstehen durch überbrückende Membranproteine

    7. Permeabilitätsunterschiede

    8. Ionenwirksame Kräfte - elektrische Kräfte –

    9. Ionenwirksame Kräfte - Diffusionskräfte –

    10. Passiver Transport von Stoffen durch die Zellmembran Passiver Transport = Transport ohne Energieaufwand Treibende Kräfte: Konzentrationsgradient und Feldkräfte durch Ladungsunterschiede Überwinden der Zellmembran nur durch Ionenkanäle und Carriermoleküle möglich

    11. Passiver Transport -Carriermoleküle- Carriermoleküle bewerkstelligen den Transport durch die Zellwand, indem sie sich „umdrehen“, wenn sie ein Ion gebunden haben.

    12. Passiver Transport -Ionenkanäle I-

    13. Passiver Transport -Ionenkanäle II- Anlagerung (z.B. von Neurotransmittern) Spannungsabhängigkeit Physikalische Energie

    14. Aktiver Transport durch die Zellmembran

    15. ATP ATP (Adenosintriphosphat) wird von den Mitochondrien als Energieträger zur Verfügung gestellt ATP spaltet sich in ADP (Adenosindiphosphat) und einen Phosphorrest (P) auf, wenn es Energie frei gibt

    16. Aktiver Transport durch die Zellmembran

    17. Negativgeladene Ionen (Proteinanionen, Chlorionen) sind im Zellinneren deutlich höher konzentriert als positivgeladene Ionen (Natrium-, Kaliumionen) Durch die Undurchlässigkeit der Membran für Proteinanionen, den passiven Abtransport von Kalium(+)ionen und dem aktiven Abtransport von Natrium(+)ionen wird das negative Potential gehalten. Wie kommt das Neuron zu seiner negativen Ladung?

    18. Wie wird das elektrische Signal innerhalb des Neurons weitergeleitet? Passiver Transport – elektrotonische Leitung Aktiver Transport - Aktionspotential

    19. Elektrotonische Leitung

    20. Elektrotonische Leitung Weiterleitung durch Ionen (Ladungsträger) Schneller Signaltransport (Ionen stoßen sich gegenseitig an) Verlustreich (Ionenwanderungen durch die Membran „Leckstrom“) Daher nur für kurze Strecken geeignet

    21. Wie pflanzt sich ein Signal über längere Strecken fort? Das Aktionspotential Depolarisation ab ca. -40mV Alles-oder-Nichts-Gesetz Beste Erregbarkeit: Am Axonhügel

    22. Neuron

    23. Wie pflanzt sich ein Signal über längere Strecken fort? Das Aktionspotential Depolarisation ab ca. -40mV Alles-oder-Nichts-Gesetz Beste Erregbarkeit: Am Axonhügel

    24. Was ist ein Aktionspotential? Änderung der Natrium- und Kaliumpermeabilität (Aufstrich) Overshoot Inaktive Natriumkanäle (Refraktärphase) Deinaktivierte Kanäle Abwanderung von Kaliumionen (Repolarisierungsphase) Nachpotential (Hyperpolarisierung) Ruhepotential

    25. Leitungsgeschwindigkeit „Zündschnureffekt“ – nur eine Ausbreitungsrichtung Zeitverluste durch große Ionenbewegungen (bei unmyelinisierten Fasern) Hohe Signalstärke zum Preis langsamer Signalausbreitung „Kombi-System“ – Aktionspotential und elektrotonische Leitung

    26. „Kombi-System“ – Saltatorische Erregungsleitung Ranvier-Schnürringe Aktionspotential Elektrotonische Leitung

    27. Wirkung von Lokalanästhetika Blockierende Wirkung am Natriumkanal Daher kein Aktionspotential möglich Früher: Kokain ?Heute: Novokain Ähnliche Wirkung beim Gift des Kugelfisches

    28. Wie kommt es zu unterschied-lichen Reizintensitäten? Jedes Aktionspotential hat die gleiche Intensität Frequenz der Aktionspotentiale Achtung: Refraktärphase und Repolarisation

    29. Integration von Informationen Viele Tausend Synapsen Beste Erregbarkeit: Am Axonhügel

    30. Spontan aktive Neuronen Normalerweise: Aktionspotential Reaktion auf Reizungen Allerdings: Neuronen mit instabilen Ruhepotential – Depolarisation und Aktionspotential nach gewisser Zeit Schrittmacherneuronen (Herzschlag, Atmung, Gehen, Kauen) und „bursts“ (Sekretion bestimmter Hormone)

    31. ...und das nächste Mal: Zusammenspiel von Nervenzellen Aufbau und Funktion des Nervensystems Aufbau des Gehirns

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