Sinnesphysiologie: Rezeptoren und neuronale Verarbeitung

Thema: Neuro

• Es werden primäre und sekundäre Sinneszellen unterschieden.

Primäre Sinneszellen

• Primäre Sinneszellen sind spezialisierte Nervenzellen, die Reize wahrnehmen und diese als Aktionspotenziale an das zentrale Nervensystem weiterleiten können.
• Sie besitzen ein Axon, über das sie bereits aufgenommene Erregung weiterleiten.
• Beispiele sind Riechzellen in der Nasenschleimhaut und Nozizeptoren in der Haut.

Sekundäre Sinneszellen

• Sekundäre Sinneszellen sind spezialisierte Zellen, die Reize aufnehmen und in Form von chemischen Signalen an nachgeschaltete Nervenzellen weitergeben.
• Sie können selbst keine Aktionspotenziale erzeugen.
• Sie besitzen kein Axon und übertragen Reize über Synapsen auf benachbarte Nervenzellen, die dann die Erregung weiterleiten.
• Häufig sind sie spezialisierter und auf bestimmte Reize angepasst.
• Beispiele sind Geschmacksknospen der Zunge, Haarzellen im Innenohr oder Photorezeptoren.

Adäquater Reiz

• Ein adäquater Reiz ist ein spezifischer Reiztyp, auf den ein Rezeptor am empfindlichsten reagiert.
• Jeder Rezeptor hat einen bestimmten adäquaten Reiz, welcher die Transduktion auslöst.
• Beispiele:
  • Photorezeptoren für Licht
  • Mechanorezeptoren für mechanische Verformung
  • Thermorezeptoren für Temperaturänderungen

Transduktion und Transformation

• Transduktion ist die Umwandlung eines physischen oder chemischen Reizes (wie Licht, Druck, Temperatur) in ein Rezeptorpotential.
• Transformation ist die Umwandlung des Rezeptorpotenzials in ein Aktionspotential, welches dann über die afferenten Nerven weitergeleitet wird.
• Diese Umwandlung erfolgt meist bei primären Sinneszellen oder an den nachgeschalteten Neuronen bei sekundären Sinneszellen.

Sinne

• Visueller Sinn: Sehen durch Photorezeptoren (Zapfen und Stäbchen in der Retina)
• Auditiver Sinn: Hören durch Haarzellen im Innenohr.
• Gustatorischer Sinn: Schmecken durch Geschmacksknospen auf der Zunge.
• Olfaktorischer Sinn: Riechen durch Riechzellen in der Nase.
• Somatosensorischer Sinn: Fühlen durch Mechanorezeptoren (Berührung, Schmerz, Temperatur, Propriozeption).
• Vestibulärer Sinn: Gleichgewicht und räumliche Orientierung durch die Haarzellen im Vestibularapparat des Innenohrs.

Ionotrope Rezeptoren

• Ionotrope Rezeptoren sind spezielle Membranproteine, die als Antwort auf Neurotransmitter Ionenkanäle öffnen oder schließen und somit die elektrische Erregbarkeit von Zellen regulieren.
• Diese Rezeptoren sind entscheidend für die synaptische Übertragung im Nervensystem.
• Ein bekanntes Beispiel ist der N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptor (NMDA), der an Lern- und Gedächtnisprozessen beteiligt ist.

Metabotrope Rezeptoren

• Metabotrope Rezeptoren sind eine wichtige Klasse von Rezeptoren, die in der Signalübertragung im Körper eine zentrale Rolle spielen.
• Sie gehören zur Familie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) und sind entscheidend für die Regulation vieler physiologischer Prozesse.
• Im Gegensatz zu ionotropen Rezeptoren, die direkt Ionenkanäle steuern, aktivieren metabotrope Rezeptoren intrazelluläre Signalwege über G-Proteine.
• Dies führt zu einer langsamen, aber langanhaltenden Wirkung.

Sensortypen

• In der Neurophysiologie beziehen sich die Begriffe "p", "d" und "pd" auf verschiedene Arten der Reizverarbeitung durch Neuronen:
  • p (proportional): Neuronen reagieren proportional (abhängig von der Stärke des Reizes auf diesen)
  • d (differenziell): Neuronen reagieren auf die Änderungsrate eines Reizes.
  • pd (proportional-differenziell): Neuronen kombinieren beide Reaktionsweisen.
• Diese Mechanismen ermöglichen es dem Nervensystem, sowohl konstante als auch sich verändernde Reize effizient zu verarbeiten.

Divergenz, Konvergenz, laterale Hemmung und rekurrente Hemmung

• Divergenz: Ein präsynaptisches Neuron leitet Informationen an mehrere postsynaptische Neuronen weiter; dadurch wird die Information "verzweigt".
• Konvergenz: Mehrere präsynaptische Neuronen senden Signale an ein einziges postsynaptisches Neuron; dies führt zu einer Summation von Signalen, was die Sensitivität erhöht.
• Laterale Hemmung: Ein Neuron hemmt seine benachbarten Neuronen, um den Kontrast zu verstehen.
• Rekurrente Hemmung: Ein Neuron hemmt über ein zwischengeschaltetes Neuron seine eigene Aktivität; diese Hemmung dient der Regulation von Übererregung und Stabilisierung des Netzwerks.

Lemniskales System

• Informationen laufen über das 1. Neuron zur Hinterwurzel des Spinalnervs.
• Von dort mittels Fasern über die Hinterwurzel des Spinalnerven in den Hinterstrang.
• Vom Hinterstrang in den Fasciculus cuneatus und gracilis (FCG).
• Vom FCG dann über das Rückenmark auf den NCG.
• Im NCG werden die Informationen auf das 2. Neuron geschaltet und kreuzen sich dann zur Gegenseite im Dessucatio Lemniscorum.
• Vom DL verlaufen sie dann auf den Lemniscus Medialis.
• Dort Schalten sie sich dann im Thalamus auf das 3. Neuron.
• Von wo der Reiz dann über das 4. Neuron zum Gyrus postcentralis geleitet wird (somatosensibler Cortex), welcher ihn zum motorischen Cortex leitet.
• Qualitäten: Dieses System vermittelt feine Berührungs- und Druckempfindungen, Vibrationsempfinden und die bewusste Propriozeption (Lage- und Bewegungssinn).

Anterolaterales System

• Informationen laufen über das 1. Neuron zur Hinterwurzel des Spinalnervs.
• Über Hinterwurzel des Spinalnerven in das Hinterhorn des RM.
• Von dort auf das 2. Neuron.
• Im 2. Neuron kreuzen sie sich auf die Gegenseite und ziehen als Tractus spino-thalamicus Anterior und Lateralis über das 3. Neuron Thalamus.
• Von dort auf das 4. Neuron über zum Gyrus postcentralis und dann weiterhin zum Motorischen Cortex.
• Der Tractus Spinothalamicus Anterior zieht noch zum Nucleus Intralaminares, welcher über den Thalamus die Information zum Gyrus Cinguli leitet.
• Qualitäten: Dieses System vermittelt Schmerz- und Temperaturempfindungen sowie grobe Berührung und Druckempfindungen.

Nervenfasern

• A-Fasern: Myelinisiert, schnelle Reizleitung; Beispiele: Aa-Fasern (Motorneurone, Propriozeption), Αδ-Fasern (schneller Schmerz)
• B-Fasern: Myelinisiert, mittlere Leitungsgeschwindigkeit; Beispiel: Präganglionäre Fasern des vegetativen Nervensystems.
• C-Fasern: Nicht myelinisiert, langsame Leitungsgeschwindigkeit; Beispiele: langsamer Schmerz, Temperaturwahrnehmung.

Mechanorezeptoren der Haut

• Merkel-Zellen: Druckempfindlich, langsame Adaption, vermitteln Berührung und Form.
• Meissner-Körperchen: Schnell adaptierend, erfassen Berührungen und Vibrationen mit niedriger Frequenz.
• Pacini-Körperchen: Schnell adaptierend, reagieren auf Vibrationen hoher Frequenz
• Ruffini-Körperchen: Langsame Adaption, reagieren auf Dehnung der Haut.

Intensitätsschwelle, 2-Punkte-Diskriminierung, simultane und sukzessive Raumschwelle

• Intensitätsschwelle: Kleinste Reizstärke, die gerade noch eine Reaktion auslöst.
• 2-Punkte-Diskriminierung: Kleinster Abstand, bei dem zwei Berührungen als getrennt wahrgenommen werden.
• Simultane Raumschwelle: Fähigkeit, zwei gleichzeitig gesetzte Reize als getrennt wahrzunehmen.
• Sukzessive Raumschwelle: Fähigkeit, zwei nacheinander gesetzte Reize als zeitlich getrennt wahrzunehmen.

Propriozeption

• Propriozeption (auch Tiefensensibilität genannt) ist die Fähigkeit des Körpers, die Position, Bewegung und Lage der eigenen Gliedmaßen sowie die Spannung in Muskeln und Gelenken wahrzunehmen, ohne dabei auf äußere Reize wie Sehen oder Hören angewiesen zu sein.
• Sie ist ein wesentlicher Bestandteil des Gleichgewichts, der Koordination und der Körperkont

Propriozeption - Funktionsweise

• Die Propriozeption wird durch spezialisierte Rezeptoren im Körper ermöglicht, darunter:
  • Muskelspindeln: Registrieren die Länge und Dehnung der Muskeln.
  • Golgi-Sehnenorgane: Messen die Spannung in den Sehnen.
  • Mechanorezeptoren in den Gelenken: Erfassen die Bewegung und Position der Gelenke.
  • Hautrezeptoren: Unterstützen die Wahrnehmung durch Druck und Berührung.

Propriozeption - Unterteilungen

• Lagesinn
  • Stellung der Gelenke ist uns jederzeit bewusst auch bei geschlossenen Augen
• Bewegungssinn
  • Wahrnehmung für Bewegung als Ausdruck einer Winkelfunktion
  • proximale Gelenke (Schulter): 0.2-0,3 Grad/s wahrgenommen
  • distale Gelenke (Finger): i 1,2-2,5 Grad/s wahrgenommen
• Kraftsinn
  • Abschätzen der Muskelkraft für bestimmte Gelenkstellung oder Bewegung
  • Auf- und Ab-Bewegen eines Gegenstandes in der Hand nutzt Bewegungs- und Kraftsinn zum Abschätzen des Gewichtes
• Ergozeption
  • grober Kraftsinn bleibt auch bei Ausfall der Propriozeption erhalten
  • Verschaltung über Temperaturempfindlichkeit freier Nervenendigungen -Gruppe III/IV und Tractus spinothalamicus

Temperatursinn

• Temperatursinn: Wahrnehmung von Wärme und Kälte durch spezifische Thermorezeptoren; erfasst sowohl statische (konstante) als auch dynamische (sich verändernde) Temperaturreize.
• Indifferenzzone: Bereich zwischen 30-35 °C, in dem keine Temperatur wahrgenommen wird (thermische Adaptation); innerhalb dieser Zone erfolgt eine schnelle Anpassung der Rezeptoren, und das Temperaturempfinden verschwindet.

Thermorezeptoren - Besonderheiten

• Kälterezeptoren: Ad-Fasern, maximale Empfindlichkeit bei 20-25 °C, messen 8-38 °C.
• Wärmerezeptoren: C-Fasern, maximale Empfindlichkeit bei 40-45 °C, messen 29-45 °C.
• Beide Rezeptorarten sind Proportional-Differentialrezeptoren, die statische und dynamische Temperaturveränderungen registrieren.
• Höchste Rezeptordichte im Bereich von Mund und Cornea.
• Die Sensoren decken den Temperaturbereich von 10-55°C ab (Ab 45°C = Schmerzhaft Heiß; Bis 10°C = Schmerzhaft Kalt)
• 5 verschiedenen Rezeptoren (TRP-Familie, Transient-receptor-potential), wobei TRP 1 auch nozizeptiv wirkt.
• Auch durch chemische Stoffe werden diese Rezeptoren spezifisch erregt
  • Chili = brennend heiß
  • Menthol = kühl
  • Campher = warm

Paradoxes Temperaturempfinden

• Bei Temperaturen über 45 °C können Kälterezeptoren inadäquat aktiviert werden, wodurch eine paradoxe Kälteempfindung entsteht.
• Schnelle Temperaturerhöhungen über 45 °C erzeugen zuerst ein Kälteempfinden, bevor Hitzeschmerz wahrgenommen wird.
• Bei bestimmten Erkrankungen (z. B. Polyneuropathie) können leichte Abkühlungen fälschlicherweise als Hitze empfunden werden.

Brown-Séquard-Syndrom

• Halbseitige Schädigung des Rückenmarks (meist durch Trauma, Tumor oder entzündliche Erkrankungen).
• Charakteristisch ist ein seitendifferentes Sensibilitäts- und Motorikdefizit.
  • Ipsilateral: Verlust der Motorik (Lähmung) und des taktilen Empfindens
  • Kontralateral: Verlust des Schmerz- und Temperaturempfindens
• Das Syndrom resultiert aus der Kreuzung der Nervenbahnen, wodurch bestimmte Empfindungen und Bewegungen auf derselben, andere jedoch auf der gegenüberliegenden Seite beeinträchtigt werden.

Funikuläre Myelose

• Auch als Rückenmarkentartung bekannt; entsteht durch Vitamin-B12-Mangel.
• Führt zu einer Degeneration der Hinter- und Seitenstränge des Rückenmarks, die für Vibrationsempfinden und Koordination zuständig sind.
• Symptome sind Gangunsicherheit, Taubheitsgefühl, Missempfindungen, spastische Paresen und in schweren Fällen Funktionsstörungen der Muskulatur
• Unbehandelt kann die funikuläre Myelose zu schweren neurologischen Schäden führen, daher ist frühzeitige Vitamin-B12-Therapie wichtig.

Schmerzempfindung

• Schmerzempfindung wird durch Nozizeptoren vermittelt, die Schmerzreize (mechanisch, thermisch oder chemisch) wahrnehmen.
• Nozizeptoren befinden sich in Haut, Muskeln, Gelenken und inneren Organen und senden Signale bei Gewebeschädigung über sensorische Nervenfasern ans Gehirn.
• Über das Rückenmark gelangt der Schmerzreiz ins Gehirn, wo er im Thalamus und Kortex verarbeitet und als Schmerz bewusst wahrgenommen wird.
• Substanz P und andere Neurotransmitter spielen eine Rolle bei der Weiterleitung und Verstärkung von Schmerzsignalen.

Schmerzarten

• Nozizeptiver Schmerz: Tritt bei Gewebeschädigung auf und kann somatisch (Körperoberfläche und Muskeln) oder viszeral (innere Organe) sein.
• Neuropathischer Schmerz: Resultiert aus Schädigung oder Fehlfunktion des Nervensystems, oft brennend oder stechend, z.B. bei Bandscheibenvorfall oder diabetischer Neuropathie.
• Akuter Schmerz: Kurzzeitig, oft scharf und eindeutig lokalisierbar, signalisiert unmittelbare Verletzung oder Gefahr.
• Chronischer Schmerz: Dauert länger an (meist i 3-6 Monate) und hat oft keinen klaren Auslöser mehr; kann zu einem eigenständigen Krankheitsbild werden.
• Psychogener Schmerz: Schmerz ohne klare körperliche Ursache, oft im Zusammenhang mit psychischen Belastungen, Stress oder emotionalen Faktoren.

Headsche Zonen

• Bestimmte Hautareale, die in direkter Verbindung zu inneren Organen stehen.
• Bei Erkrankungen oder Reizungen eines Organs kann es zu übertragenem Schmerz in diesen Hautbereichen kommen.
• Entdeckt von Sir Henry Head, der feststellte, dass Störungen der inneren Organe zu einer erhöhten Schmerzempfindlichkeit in spezifischen Hautarealen führen.
• Beispiel: Bei Herzproblemen kann Schmerz im linken Arm oder Brustbereich auftreten.

Cuti-viszeraler Reflexbogen

• Ein Reflex, bei dem ein Reiz auf der Haut eine Reaktion in einem inneren Organ auslöst.
• Der Reiz wird über sensible Nervenfasern zur Rückenmarksebene geleitet und auf viszerale Nervenbahnen umgeschaltet, die dann eine Reaktion im entsprechenden Organ hervorrufen.
• Diese Reflexverbindung beruht auf der gemeinsamen Verschaltung von Haut- und Organ-Nervenfasern im Rückenmark.

Renshaw-Zellen - Aufgaben

• Renshaw-Zellen sind inhibitorische Interneuronen im Rückenmark, welche die Aufgabe haben die Aktivität von Motoneuronen über Rückkopplungshemmung zu regulieren.
• Sie werden durch Kollateralen der Axone von a-Motoneuronen aktiviert und hemmen durch die Freisetzung von Glycin dann diese.
• Dadurch wird die Erregbarkeit der Motoneuronen kontrolliert, um übermäßige Aktivität und Muskelkontraktionen zu vermeiden.

Fazilitation und Disfazilitation

• Fazilitation und Disfazilitation betreffen die Modulation der Renshaw-Zell-Aktivität und damit die Hemmung des Motoneurons.
• Fazilitation:
  • Renshaw Zellen sind aktiver --> Motoneuronen werden gehemmt --> Motoneuronen feuern weniger (weniger starke Reaktion)
• Disfazilitation:
  • Renshaw Zellen sind gehemmt --> Motoneuronen jedoch nicht -->Motoneuronen können schneller erregt werden (stärkere Reaktion)

Reflexe

• Ein Reflex ist eine zweckgerichtete, stereotype Antwort des Körpers, die durch einen bestimmten Reiz ausgelöst wird.
• Das Reflexzentrum liegt im Rückenmark, und Reflexe können genetisch determiniert sein (unbedingte Reflexe).
• Sie dienen der Stabilisierung von Zuständen oder Vorgängen, insbesondere der Länge und Kraft eines Muskels.

Arten von Reflexen

• Eigenreflexe (Muskeleigenreflexe)
  • Afferenz (Reizaufnahme) und Efferenz (Reaktion) liegen im gleichen Organ.
  • Verschaltung erfolgt monosynaptisch, das heißt über nur eine Synapse.
  • Beispiel: Patellarsehnenreflex (Knie-Streck-Reflex).
  • Funktion: Konstanthaltung der Muskellänge, z. B. bei wechselnden Lasten.
• Fremdreflexe
  • Afferenz und Efferenz liegen in verschiedenen Organen.
  • Verschaltung erfolgt polysynaptisch über mehrere Synapsen.
  • Beispiel: Flexorreflex (z. B. Rückziehen der Hand bei schmerzhafter Berührung).
  • Funktion: Schutzreaktionen, wie Entfernen aus Gefahrenzonen.

Wozu Reflexe dienen

• Reflexe sichern grundlegende motorische Funktionen und schützen den Körper:
  • Stabilisierung der Körperhaltung und Muskelkraft.
  • Anpassung an Umweltreize, wie bei Schutzreflexen.
  • Unterstützung von Bewegungsmustern, z. B. beim Gehen durch rhythmische Reflexaktivierung.

Beispiele für Reflexe

• Muskeleigenreflex: Patellarsehnenreflex
• Fremdreflex: Hustenreflex, Pupillenreflex
• Pathologische Reflexe: Babinski-Reflex (bei neurologischen Schädigungen)

Muskeleigenreflex

• Der Muskeleigenreflex ist ein Eigenreflex, da Sensor und Effektor im selben Organ liegen und er der Stabilisierung der Muskellänge dient, insbesondere bei wechselnden Lasten.

Sensor/Afferenz

• Der Reiz, beispielsweise eine Dehnung des Muskels (z. B. durch einen Schlag auf die Sehne), wird von Muskelspindeln detektiert. Diese Spindeln enthalten primäre und sekundäre afferente Nervenfasern:
  • Primär Afferente Fasern leiten Informationen über Längenänderungen des Muskels mit hoher Geschwindigkeit (bis zu 80 m/s) weiter.
  • Sekundär Afferente Fasern melden die statische Länge des Muskels.

Reflexzentrum

• Die Signale der Primär Afferenten Fasern gelangen ins Rückenmark, wo sie direkt (monosynaptisch) auf a-Motoneurone verschaltet werden.
• Diese Verschaltung erfolgt ohne Interneurone, was die schnelle Reflexantwort (<100 ms) ermöglicht.

Efferenz

• Die a-Motoneurone leiten den Impuls an die extrafusalen Muskelfasern weiter, was zu einer Muskelkontraktion führt.
• Diese Kontraktion dient dazu, die ursprüngliche Muskellänge wiederherzustellen.
• Antagonistenhemmung: Parallel dazu werden über Interneurone die a-Motoneurone der antagonistischen Muskulatur gehemmt, um die Effektivität des Reflexes zu erhöhen.
• Sobald die Muskelspindeln durch die Kontraktion entlastet werden, endet der Reflex.

Autorhythmische Funktion des Rückenmarks

Die autorhythmische Funktion des Rückenmarks (Lokomotion) beschreibt, dass das Rückenmark autorhythmische Schaltkreise besitzt, die ohne direkte Kontrolle vom Gehirn rhythmische Bewegungen wie das Gehen und Laufen ermöglichen.

• Diese rhythmische Bewegungssteuerung wird durch sogenannte Central Pattern Generators, CPGs im Rückenmark realisiert.

Lokomotion

• Lokomotion bezeichnet die rhythmische und koordinierte Bewegung des Körpers zur Fortbewegung, wie Gehen, Laufen oder Schwimmen.
• Die CPGs im Rückenmark erzeugen zyklische Impulse, die für die wechselseitige Aktivierung der Beinmuskulatur sorgen, sodass sich die Beine abwechselnd heben und senken.

Funktion und Ablauf der Lokomotion

• Die CPGs generieren autonome, wiederkehrende motorische Muster, die ohne Bewusstseinsbeteiligung und unabhängig von Gehirnimpulsen ablaufen können.
• Ein initialer Auslöser, z. B. das Signal zur Lokomotion vom Gehirn, startet die Aktivität der CPGs.
• Vorteile der Rückenmarksautorhythmie: Die CPGs ermöglichen eine automatische Steuerung der Fortbewegung, was dem Gehirn erlaubt, sich auf andere Aufgaben zu konzentrieren.

Flexorentrakte

• Tractus rubro-spinalis: erregt Flexoren und hemmt Extensoren, Er ist für die Zielmotorik wichtig und arbeitet in Kooperation mit der Pyramidenbahn.
• Tractus reticulo-spinalis lateralis: erregt Flexoren und hemmt Extensoren und modifiziert die Haltemotorik.

Extensionstrakte

• Tractus vestibulo-spinalis medialis: hemmt Flexoren und erregt Extensoren; Koordination von Halsreflexen und der Oculomotorik.
• Tractus vestibulo-spinalis lateralis: hemmt Flexoren und erregt Extensoren wodurch er die Stützmotorik unterstützt.
• Tractus reticulo-spinalis medialis: hemmt Flexoren und erregt Extensoren und moduliert die Haltemotorik.

Thema Herzkreislauf

• Die Erregung beginnt im Sinusknoten im rechten Vorhof.
• Von dort breitet sie sich über die Vorhofmuskulatur aus und erreicht den AV-Knoten.
• Der AV-Knoten verzögert die Erregungsleitung, um eine koordinierte Kontraktion von Vorhöfen und Ventrikeln zu ermöglichen.
• Die Erregung breitet sich dann über das His-Bündel und die Tawara Schenkel zu den Purkinje-Fasern aus, die eine schnelle synchronisierte Kontraktion der Ventrikel bewirken.

Herzzyklus - Phasen

• Der Herzzyklus umfasst eine Kontraktionsphase (Systole) und eine Entspannungsphase (Diastole) für jede Herzhälfte
• Die Diastole beginnt mit der Entspannung des Herzens, wodurch die Ventrikel mit Blut gefüllt werden.
• Die Kontraktion der Vorhöfe (Vorhof-Systole) drückt zusätzliches Blut in die Ventrikel.
• Die Ventrikel kontrahieren sich dann (Ventrikel-Systole), wodurch Blut in die Aorta und die Lungenarterie gepumpt wird.
• Nach der Kontraktion entspannen sich die Ventrikel (Ventrikel-Diastole), und der Zyklus beginnt von neuem.

Wie wird das Arbeitsmyokard des Herzens erregt?

• Ruhemembranpotenzial: Liegt bei -85 bis -90 mV, bestimmt durch hohe K+-Leitfähigkeit.
• Schwellenpotenzial: Bei -65 mV; löst schnelle Depolarisation aus.
• Depolarisation: Schneller Na+-Einstrom durch spannungsgesteuerte Kanäle.
• Plateauphase: Langsamer Ca2+-Einstrom durch L-Typ-Kanäle; K+-Kanäle geschlossen.
• Elektromechanische Kopplung: Ca2+-Einstrom aktiviert SR, mehr Ca2+ wird freigesetzt --> Kontraktion.
• Repolarisation: Ca2+-Kanäle schließen, K+-Ausstrom ermöglicht Rückkehr zum Ruhemembranpotenzial.
• Rückkehr zum Ruhemembranpotenzial; Ca2+-Rücktransport ins SR und aus der Zelle durch Na+/Ca2+-Austauscher; Na+/K+-ATPase stellt Ionenkonzentrationen wieder her.
• Refraktärzeit: Absolute Phase: Keine Erregung möglich; Relative Phase: Teilweise Aktivierung der Na+-Kanäle ab -40 mV.

Wie werden Herztöne erzeugt?

• Die Herztöne werden durch das Schließen der Herzklappen während des Herzzyklus erzeugt
• Der erste Herzton (S1) entsteht durch das Schließen der Mitralklappe und der Trikuspidalklappe am Beginn der Ventrikelsystole.
• Der zweite Herzton (S2) entsteht durch das Schließen der Aortenklappe und der Pulmonalklappe am Ende der Ventrikelsystole.
• Herzgeräusche entstehen durch abnormale Blutströmungen im Herzen, wie beispielsweise durch undichte Klappen oder Herzklappenstenosen.
• Zu den Herzgeräuschen gehören systolische und diastolische Geräusche, die auf bestimmte Pathologien wie Klappeninsuffizienz oder -stenose hinweisen können.

Schlagvolumen, Herzzeitvolumen, Auswurffraktion.

• Das Schlagvolumen ist das Volumen an Blut, das bei jeder Herzkontraktion aus einer Herzkammer ausgestoßen wird.
• Das Herzzeitvolumen ist das Gesamtvolumen an Blut, das das Herz pro Minute auswirft, berechnet als Schlagvolumen multipliziert mit der Herzfrequenz.
• Die Auswurffraktion ist das Verhältnis des Schlagvolumens zum enddiastolischen Volumen und gibt an, welcher Prozentsatz des enddiastolischen Volumens mit jedem Schlag ausgeworfen wird.
• Das enddiastolische Restvolumen ist das Blutvolumen, das nach der Entspannung des Herzens in den Ventrikeln verbleibt und nicht ausgestoßen wird.
• Das Herz passt sich an normale Anforderungen an, indem es seine Kontraktionskraft entsprechend dem Blutvolumen anpasst, das in die Herzkammern einströmt.

Frank-Starling-Mechanismus

• Der Frank-Starling-Mechanismus ist ein physiologischer Mechanismus, der diese Anpassung ermöglicht.
• Der Frank-Starling-Mechanismus besagt, dass eine zunehmende Dehnung der Herzmuskelzellen während der Diastole (Entspannungsphase) zu einer stärkeren Kontraktion während der Systole (Kontraktionsphase) führt.
• Dies bedeutet, dass je mehr Blut in die Herzkammern einströmt, desto stärker werden sie sich zusammenziehen, um dieses Blut auszuwerfen.

Pathologische Anpassungsformen des Herzens

• Linksventrikuläre Hypertrophie: Eine Verdickung der Wand des linken Ventrikels aufgrund einer erhöhten Belastung, wie z. B. bei Hypertonie oder Aortenstenose
• Rechtsventrikuläre Hypertrophie: Eine Verdickung der Wand des rechten Ventrikels aufgrund von Druckbelastungen im Lungenkreislauf, wie bei Lungenhochdruck (pulmonale Hypertonie) oder pulmonaler Embolie
• Herzinsuffizienz: Eine Abnahme der Pumpfunktion des Herzens, die durch verschiedene Ursachen wie Myokardinfarkt, Klappenfehler oder langfristige Belastung verursacht werden kann.

Herzinsuffizienz

• Herzinsuffizienz bezeichnet einen Zustand, in dem das Herz nicht mehr in der Lage ist, ausreichend Blut zu den Geweben des Körpers zu pumpen, um ihre Bedürfnisse zu befriedigen.
• Es gibt zwei Hauptformen von Herzinsuffizienz: Links- und Rechtsherzinsuffizienz.
  • Linksventrikuläre Herzinsuffizienz Das Herz kann nicht genug Blut in den systemischen Kreislauf pumpen, was zu Symptomen wie Atemnot, Müdigkeit und Flüssigkeitsansammlungen führen kann.
  • Rechtsherzinsuffizienz Das Herz kann nicht genug Blut in den, Lungenkreislauf pumpen, was zu Symptomen wie Beinschwellungen, Lebervergrößerung und Bauchwassersucht führen kann .

Elektrokardiogramm (EKG)

• Ein Elektrokardiogramm (EKG) ist eine grafische Darstellung der elektrischen Aktivität des Herzens.
• Aus dem EKG können Herzfrequenz, Herzrhythmus, Herzachse und Anzeichen für Herzkrankheiten abgelesen werden.
• Die Abschnitte des EKG entsprechen verschiedenen Phasen des Herzzyklus
  • Das P-Q-Intervall entspricht der Zeit, die der Erregungsleitung von den Vorhöfen zu den Ventrikeln benötigt.
  • Das QRS-Komplex entspricht der ventrikulären Erregung und Kontraktion. -Das T-Wellen-Segment entspricht der Repolarisation der Ventrikel.

EKG - Erkennbare Störungen

• Vorhofflimmern / Vorhofflattern
• Ventrikuläre Tachykardie / Fibrillation
• AV-Blockaden.
• Myokardinfarkt
• Verlängerung oder Verkürzung des QT-Intervalls

Blutkreislauf

• Der Blutkreislauf transportiert Sauerstoff, Nährstoffe, Hormone und Abfallprodukte im Körper.
  • Der große Kreislauf (systemischer Kreislauf) transportiert sauerstoffreiches Blut vom linken Ventrikel durch die Aorta zu den Geweben und sauerstoffarmes Blut von den Geweben zurück zum rechten Vorhof.
  • Der kleine Kreislauf (pulmonaler Kreislauf) transportiert sauerstoffarmes Blut vom rechten Ventrikel durch die Lungenarterie zu den Lungen, wo es mit Sauerstoff angereichert wird, und sauerstoffreiches Blut zurück zum linken Vorhof.
• Der portale Kreislauf ist ein spezieller Teil des systemischen Kreislaufs, bei dem Blut von einem Organsystem direkt zu einem anderen fließt, bevor es zum Herzen zurückkehrt.

Welches Drucksystem?

• Das Hochdruck-System umfasst den systemischen Kreislauf, der das Blut mit hoher Druckintensität durch den Körper pumpt.
• Das Niederdruck-System umfasst den pulmonalen Kreislauf, der das Blut mit niedrigerem Druck durch die Lunge bewegt.

Gefäße

• Arterien, Venen, Kapillaren und Lymphgefäße
• Arterien bestehen aus drei Schichten:
  • Tunica intima (innerste Schicht aus Endothelzellen)
  • Tunica media (mittlere Schicht aus glatter Muskulatur)
  • Tunica adventitia (äußere Schicht aus Bindegewebe)
• Venen haben ähnliche Schichten wie Arterien, aber weniger glatte Muskulatur in der Media.
• Arterien transportieren sauerstoffreiches Blut vom Herzen zu den Geweben, während Venen sauerstoffarmes Blut von den Geweben zum Herzen zurückführen.
• Kapillaren sind dünnwandige Gefäße, die den Austausch von Stoffen zwischen Blut und Geweben ermöglichen.

Kapillar-Typen

• kontinuierliche Kapillaren
• fenestrierte Kapillaren
• diskontinuierliche Kapillaren

Gefäßarten und ihre Aufgaben

• Windkesselgefäße
• Widerstandsgefäße
• Austauschgefäße
• Kapazitätsgefäße

Ohm'sches Gesetz

• Blutströmung Q im Bezug auf den Kreislauf
• Die Durchblutung kann durch Vasokonstriktion (Verengung der Blutgefäße) oder Vasodilatation (Erweiterung der Blutgefäße) reguliert werden, um den Blutdruck und die Durchblutung in verschiedenen Geweben anzupassen.

Hagen-Poiseuille-Gesetz

• Das Hagen-Poiseuille'sche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen Blutfluss, Blutviskosität, Gefäßlänge und Gefäßradius.
• Der Strömungswiderstand hängt von der Viskosität des Blutes, der Länge und dem Radius des Gefäßes ab, wie durch das Hagen-Poiseuille'sche Gesetz beschrieben.
• Es gibt laminare Strömung (reibungsarme, Schichten bewegen sich parallel) und turbulente Strömung (unregelmäßige, chaotische Bewegung), abhängig von der Geschwindigkeit und der Form der Gefäße.

Blutdruck

• Der systolische Blutdruck entsteht während der Kontraktion des Herzens (Systole), wenn das Blut in die Arterien gepumpt wird.
• Der diastolische Blutdruck entsteht während der Entspannung des Herzens (Diastole), wenn die Arterien sich ausdehnen und Blut zurück in das Herz fließt.

Was beeinflusst der Blutdruck?

• Herzleistung, Blutvolumen, Gefäßtonus, Elastizität der Arterienwände und Blutviskosität.
• Der arterielle Mitteldruck ist der Durchschnitt der Blutdruckwerte während des gesamten Herzzyklus und wird hauptsächlich durch den diastolischen Druck beeinflusst.

Normalwerte Blutdruck?

• Was ist eine Hypertonie, Hypotonie?
• Die Normalwerte des Blutdrucks liegen bei etwa 120/80 mmHg für einen erwachsenen gesunden Menschen. und der Druck in der Manschette schrittweise erhöht und dann langsam wieder abgelassen wird, während man den Blutfluss in der Arterie unter der Manschette misst.
• Hypertonie bezeichnet einen anhaltend hohen Blutdruck über 140/90 mmHg, während Hypotonie einen abnorm niedrigen Blutdruck unter etwa 90/60 mmHg bezeichnet.

Blutdruck Wie wird reguliert?

• Auslöser für Blutdruckschwankungen!
• Der Blutdruck wird durch das autonome Nervensystem, das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System, die Barorezeptoren und verschiedene Hormone wie Adrenalin und Vasopressin reguliert.
• Blutdruckschwankungen können durch Faktoren wie Stress, körperliche Aktivität, Flüssigkeits- und Elektrolythaushalt, Medikamente, Temperaturänderungen und Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems ausgelöst werden.

Venöse Rückstrom

• Wie erfolgt die Regulation?
• Der venöse Rückstrom erfolgt durch Muskelkontraktionen, Venenklappen, den Atemmechanismus und die arterielle Kontraktion.
• Orthostase bezeichnet einen Blutdruckabfall, der bei einem Wechsel von liegender / sitzender Position in eine aufrechte Position auftritt.

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