Funktionen des Nervensystems

Neurobiologie - Lernziele

• Nervenzelle und Reflexe:

  • Aufzählen der Funktionen des Nervensystems.
  • Schematische Darstellung des Reiz-Reaktions-Mechanismus.
  • Erklärung des Patellarsehnenreflexes mit Fachbegriffen (inkl. Hemmung der Antagonisten).
  • Wissen über Eigenreflexe und Fremdreflexe.
  • Unterschied zwischen bewusster Bewegung und Reflex.
  • Zeichnen und Beschriften einer Nervenzelle mit den wichtigsten Bauteilen.

• Reizübertragung:

  • Definition des Membranpotentials und die physikalischen Kräfte bei der Bildung.
  • Erklärung der Entstehung eines Membranpotentials (Ruhepotentials) in Nervenzellen.
  • Verständnis des Alles-oder-Nichts-Prinzips.
  • Erklärung der Spannungskurve des Aktionspotentials.
  • Erklärung der einseitigen Reizleitung des Aktionspotentials.
  • Erläuterung der saltatorischen Erregungsleitung.
  • Erklärung der Reizstärkenübersetzung auf Aktionspotential-Ebene.
  • Aufbau einer Synapse und Definition der motorischen Endplatte.
  • Ablauf der Signalweiterleitung an Synapsen (chronologisch).
  • Reizstärkenübersetzung auf Synapsenebene.
  • Beispiele für Neurotransmitter.
  • Wirkungsmechanismen verschiedener Synapsengifte (Prinzip verstehen, einzelne Gifte nicht auswendig lernen).

Neurobiologie - Lernziele 2

• Aufbau des Nervensystems:

  • Einteilung des Nervensystems nach verschiedenen Kriterien (wichtigste Begriffe).
  • Funktionen des vegetativen und des willkürlichen Nervensystems.
  • Erklärung der Funktionen von Sympathikus und Parasympathikus.

• Gehirn:

  • Drei Evolutionsstufen des Gehirns und deren Entwicklungsstufen anhand der Hauptaufgaben der Hirnteile.
  • Wichtigste Aufgaben von Stammhirn, Zwischenhirn, limbischem System, Kleinhirn und Grosshirn.
  • Anwendung des Wissens über die Hirnteile zur Interpretation der Lebensweise von Lebewesen.
  • Schematischer Längsschnitt des menschlichen Gehirns (Sagittalebene) und Beschriftung.
  • Erklärung des Homunculus in Bezug auf die funktionelle Architektur der Grosshirnrinde.
  • Zusammenhang zwischen Nahrungsangebot und Hirngrösse.
  • Erklärung des Split-Brain-Experiments und die Konsequenzen für Patienten im Alltag.

• Rückenmark:

  • Aufbau des Rückenmarks und Verlauf der Nervenbahnen.
  • Warum Rückenmarksläsionen mittels motorischer und sensorischer Tests lokalisiert werden können.
  • Erklärung, weshalb inkomplette Rückenmarksläsionen komplexe Muster in motorischen und sensorischen Leistungen zeigen können.

Neurobiologie - Einführung

• Das Feld der Neurobiologie:

  • Definition der Neurobiologie: Untersuchung des Aufbaus und der Funktion von Nerven- und Sinneszellen.
  • Untersuchung der Reizumwandlung in Nervenimpulse, deren Weiterleitung, und Interaktion verschiedener Zellen im Nervensystem.
  • Nervensteuerung der Muskeltätigkeit.
  • Ziele der Neurobiologie: Verständnis der Informationsverarbeitung im Gehirn und Lernprozesse.

• Evolution des Nervensystems:

  • Entstehung der ersten Nervenzellen vor ca. 650 Millionen Jahren.
  • Entwicklung einfacher Nervensysteme (Nervennetze) bei verschiedenen Tiergruppen (z.B. Quallen).
  • Fokus auf das Auftreten von Tieren (mit Vorn und Hinten) und die sich entwickelnden, einfachen Gehirnen (z. B. Meereswürmern).

Neurobiologie - Reflexe (Lernziele 5)

• Reiz und Reaktion:
  • Sinnesorgane und Nervensystem: Aufnahme, Verarbeitung, Speicherung und Reaktion auf Informationen.
  • Rolle der Sinnesorgane (z.B. Haut, Auge, Ohr).
  • Rolle des Nervensystems bei der Reaktionsplanung.
  • Definition von Reflexen: angeboren oder erworben. Einfache Beispiele für angeborene Reflexe (Atmen, Husten).
  • Ablauf an Beispiel Kniesehnenreflex: Reiz auf Patellarsehne, Dehnung des Quadriceps, Aktivierung von Muskelspindeln, sensorische Nervenbahn, Rückenmark, motorischen Nervenbahnen, Kontraktion des Quadriceps, Bewegung des Unterschenkels.
  • Erklärung des Kniesehnenreflexes, seiner Funktion im Alltag.

Neurobiologie - Reflexe (Lernziele 6)

• Der Reflexbogen (Beispiel Kniesehnenreflex):
  • Detaillierte Funktionsweise des Kniesehne-Reflexes.
  • Rolle der Muskelspindeln als Dehnungsrezeptoren.
  • Weiterleitung der Information über sensorische Nerven in das Rückenmark.
  • Interneuronen zur Hemmung der Antagonisten (Gegenspieler).
  • Weiterleitung der Information über motorische Nerven an den Quadriceps-Muskel.
  • Kontraktion des Muskels und Bewegung.
  • Diagnostische Bedeutung des Kniesehnenreflexes in der Neurologie.

Neurobiologie - Reflexe (Lernziele 7)

• Reflextypen:
  • Definition von Eigenreflex und Fremdreflex
    • Eigenreflexe - Rezeptor und Effektor im selben Organ (z.B. Patellarsehnenreflex).
    • Fremdreflexe - Rezeptor und Effektor in unterschiedlichen Organen (z.B. Schmerzreaktion).
  • Unterschiede in den Reflexzeiten und Ermüdungseigenschaften von Eigen- und Fremdreflexen.
  • Beispiele für Reflexe (z.B. Moro-Reaktion, Puppenaugen-Reaktion).
  • Bedeutung von Reflexen für die Anpassung und das Überleben.

Neurobiologie - Willkürliche Bewegungen

• Willkürliche Bewegungen:
  • Steuerung und Koordination willkürlicher Bewegungen durch das Gehirn (ZNS).
  • Informationsverarbeitung durch Sinnesorgane und Weiterleitung an das Gehirn.
  • Weiterleitung von Signalen durch motorische Nerven an die Muskulatur (Output).
  • Vergleich: Reflexe vs Willkürliche Bewegungen
  • Regelkreis: Vergleich der augenblicklichen Position mit der erforderlichen und Ermittlung der notwendigen Muskelaktivität.

Neurobiologie - Aufbau der Nervenzellen

• Bau der Nervenzellen (Neuronen):
  • Aufbau und Funktion von Nervenzellen (Neuronen) als kleinste Einheiten des Nervensystems.
  • Verzweigte Dendriten zur Signalaufnahme von anderen Zellen.
  • Zellkörper (Soma) mit Zellorganellen zur Signalverarbeitung und Energieproduktion.
  • Axon zum Weiterleiten der Signale an andere Zellen.
  • Axonhügel zum Start der Erregungsleitung.
  • Endknöpfchen (Synapsen) für die Kommunikation mit anderen Nervenzellen, Muskeln oder Drüsen.
  • Gliazellen zur Unterstützung von Nervenzellen.

Neurobiologie - Membranpotential

• Grundlagen der Bioelektrizität:

  • Elektrische Vorgänge in Lebewesen (wichtig für Nervenzellen, Muskeln und Sinneszellen).
  • lonen (positiv und negativ geladen) bewegen sich in wässrigen Lösungen, erhöhen so die elektrische Leitfähigkeit.
  • Zellmembran als Barriere gegen lonenfluss, aber mit lonenkanälen für den kontrollierten Durchtritt.

• Das Membranpotential:

  • Ladungstrennung über die Zellmembran zur Entstehung einer Spannung.
  • lonenkanäle zur Selektion der passierenden lonen.
  • Entstehung eines Membranpotentials: Ladungsdifferenz, Membranpotential (Ruhepotential) und Entstehung durch Zusammenspiel des chemischen und elektrischen Gradienten.
  • Beziehung zwischen Membranpotential und lonenkonzentrationen.

Neurobiologie - Aktionspotential

• Das Aktionspotential (AP):
  • Entstehung des Aktionspotentials am Axonhügel.
  • Bedeutung des Alles-oder-Nichts-Prinzips.
  • Öffnen der spannungsabhängigen Natrium-Kanäle.
  • Natrium-Einstrom und Depolarisation (Zelle wird positiver).
  • Schließen der Natrium-Kanäle und Öffnen der spannungsabhängigen Kalium-Kanäle.
  • Kalium-Ausstrom und Repolarisation (Zelle wird wieder negativer). Und kurzzeitige Hyperpolarisation (erneute negativere Ladung als Ruhepotential).
  • Bedeutung der Na+/K+-Pumpe bei der Wiederherstellung des Ruhepotentials (Erholungsphase in Neuronen).

Neurobiologie - Erregungsleitung

• Erregungsleitung entlang des Axons:
  • Weiterleitung eines Aktionspotentials entlang des Axons (Wegstrecke).
  • Erklärung von Depolarisation und Repolarisation in benachbarten Membranabschnitten.
  • Bedeutung der Refraktärzeit für die Einbahn-Signalübertragung (Aktionspotenzial nur in einer Richtung).
  • Myelinisierung und saltatorische Erregungsleitung für die Beschleunigung und Energieersparnis der Signalübertragung (mit Ranvierschen Schnürringen).

Neurobiologie - Synapsen

• Neuronenkommunikation über Synapsen:
  • Aufbau einer chemischen Synapse: präsynaptische Membran, postsynaptische Membran, synaptischer Spalt.
  • Funktionsweise einer chemischen Synapse:
    • Ankommen des Aktionspotenzials an der präsynaptischen Endigung.
    • Freisetzung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt.
    • Bindung der Neurotransmitter an Rezeptoren an der postsynaptischen Membran.
    • Auslösung eines postsynaptischen Potenzials (PSP), das zu einem Aktionspotenzial im postsynaptischen Neuron führen kann.
    • Abbau des Neurotransmitters (z.B. durch Enzyme).

Neurobiologie - Neurotransmitter

• Neurotransmitter: (Beispiele)
  • Definition von Neurotransmittern (Signalstoffe zwischen Neuronen).
  • Acetylcholin: Rolle bei der Muskelkontraktion und im parasympathischen Nervensystem.
  • Serotonin: Einfluss auf Stimmung, Schlaf und Schmerzempfinden.
  • Dopamin: Rolle im Belohnungssystem und bei Bewegungsregulation.

Neurobiologie - Organisation des Nervensystems

• Zentrales und Peripheres Nervensystem:
  • Untereinteilung in willkürliches und vegetatives Nervensystem.
  • Funktionsweise der verschiedenen Abschnitte des Nervensystems.
  • Erklärung der Aufgaben des Gehirns und des Rückenmarks im Zusammenspiel.

Neurobiologie - Das Gehirn

• Grobe Einteilung des Gehirns: - Hirnstamm (stammt aus der Frühentwicklung)
  • Limbisches System
  • Großhirn (stammt aus der Spätrevolution)
  • Funktionen des Gehirns (zentrale Verarbeitung und Steuerung). - Evolutionäre Entwicklung und die jeweiligen Aufgabenbereiche.
• Aufbau des menschlichen Gehirns:
  • Hirnstamm, Zwischenhirn, Kleinhirn, Großhirn.
  • Funktionale Aufgaben von Bereichen (z. B. Husten, Atmen, Sprechen, Denken, Entscheiden, etc.).

Neurobiologie - Rückenmark

• Rückenmark:
  • Aufbau und Funktionen des Rückenmarks.
  • Graue und weiße Substanz und deren Funktion.
  • Rückenmarksnerven, Spinalganglien, und deren Bedeutung.
  • Reflexbogen und Signalweiterleitung an Beispiel des Kniesehnenreflexes.
  • Untersuchung der Sensibilität und Motorik bei Rückenmarksverletzungen (Läsionshöhe).
  • Neurologische Einteilung des Rückenmarks als Grundlage für die Diagnostik (Dermatome, neurologisches Niveau).
  • Arten von Rückenmarksverletzungen (Paraplegie vs. Tetraplegie) und die Folgen der unterschiedlichen Lokalisationen.

Neurobiologie - Drogen und Abhängigkeit

• Drogen und Abhängigkeit:
  • Begriff "Sucht" und zwanghafte Konsummotivation.
  • Rolle des Dopamins im positiven Verstärkersystem (Entstehung von Sucht).
  • Einfluss von Drogen auf die Neurotransmitter-Aktivität und deren Konsequenzen, z. B. bei Kokain vs. Heroin.
  • Entstehung eines Suchtverhalten und langfristige Konsequenzen auf das Gehirn.
• Diagnostische Bedeutung der Untersuchungseinheit: - Untersuchung auf Sensibilität und Motorik als Grundlage für die Höhe der Läsion.

Dieses Quiz untersucht die Funktionen der Nerven im Nervensystem sowie verschiedene Aspekte der Muskelregelung. Beantworten Sie Fragen zu Rezeptoren, Konzentrationsveränderungen und der Zellenstruktur. Testen Sie Ihr Wissen über die grundlegenden Mechanismen, die das Nervensystem steuern.