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