Allgemeine Sinnesphysiologie PDF

allgemeine Sinnesphysiologie Wahrnehmung von Reizen Reiz Empfindung, Wahrnehmung Sensoren und Sinnesorgane elektrische Aktivität von Nervenzellen (Aktionspotentiale) Verschaltung in der Großhirnrinde Weiterleitung der elektrischen Aktivität ins ZNS Sinneserlebnisse • Ort (Richtung, Lokalisa...

allgemeine Sinnesphysiologie Wahrnehmung von Reizen Reiz Empfindung, Wahrnehmung Sensoren und Sinnesorgane elektrische Aktivität von Nervenzellen (Aktionspotentiale) Verschaltung in der Großhirnrinde Weiterleitung der elektrischen Aktivität ins ZNS Sinneserlebnisse • Ort (Richtung, Lokalisation, Ausdehnung) • Zeitverlauf (Beginn, Dauer, Ende) • Intensität (schwach, stark) Modalität: • Qualität (Art der Empfindung) Qualität verschiedene Sinne Sinne (Modalitäten) und Qualitäten Modalität Qualität Hören Tonhöhe (Schallfrequenz) Sehen Farbe, Helligkeit Riechen Verschiedene Gerüche Schmecken Süß, Sauer, Salzig, Bitter, Umami Tastsinn Berührung, Druck, Vibration Schmerzsinn Stechend, Brennend, Jucken Temperatursinn Kalt, Warm Gleichgewichts- und Lagesinn Beschleunigung, absolute und relative Lage, Bewegung Kodierung von Modalitäten • separate Gruppen von Sensoren, die separat und spezifisch ins ZNS verschaltet werden • Zuordnung der neuronalen Aktivität zur Empfindung ist also strukturell vorgegeben • z.B. Reizung der Netzhaut durch Druck bewirkt eine Lichtempfindung (da verschaltet mit der Sehrinde) • Sinneskanal: Gesamtheit der Sensoren, afferenten und zentralen Neurone, deren Aktivität eine bestimmte Modalität hervorrufen (z.B. Sehen) System Modalität Reiz Rezeptor Wo? Visuell Sehen Photonen Zapfen, Stäbchen Netzhaut Auditiv Hören Schallwellen Mechanorezeptoren Cochlea (Innenohr) Vestibulär Kopfbewegung Schwerkraft, Mechano-rezeptoren Beschleunigung, Kopfbewegung Bogengänge (Innenohr) Gustatorisch Geschmack Substanzen Chemorezeptor Geschmacksknospen Olfaktorisch Geruch Substanzen Chemorezeptor Olfaktorische sensor. Neurone Somatosensorisch Berührung, Propriozeption, Schmerz, Juckreiz, Viszerale Signale Verformung Muskellänge Schädigung Histamin Einwirkung Mechanorez. Mechanorez. Mech, Chem, Thermo Chemo Mech, Chem, Thermo Haut Muskeln Überall (nichtZNS Haut Innere Organe Bedeutung von Sensoren • Sensoren sind spezifisch empfindlich für bestimmte Reize, z.B. Netzhaut des Auges für Licht • Licht ist also für die Netzhaut ein adäquater Reiz • Druck auf die Netzhaut ist ein inadäquater Reiz • Bsp.: Kochleaimplantat bei Innenohrtaubheit • direkte Reizung des N. cochlearis durch schallgesteuerte Reizelektroden • solange die übergeordneten Teile des Sinneskanals funktionieren, muss nur der Sensor ersetzt werden Duale Reihe Physiologie Soundprozessor: ein kleines Mikrofon nimmt Schallwellen auf und wandelt sie in digitale Signale um Sendespule: überträgt Signale an das Implantat unter der Haut Implantat: wandelt kodierte Signale in elektrische Impulse um Elektrodenträger: Elektroden stimulieren direkt den N. cochlearis Transduktion • Umwandlung der Energie eines Reizes in eine Membranpotentialänderung (Sensorpotential) • Ionenkanäle • G-Protein gekoppelte Rezeptoren • spezifische Chemorezeptoren • Intensität = höhere Amplitude des Sensorpotentials (Amplitudenkodierung) • z.B. höhere Offenwahrscheinlichkeit von Kanälen Transduktion Bsp: unterschiedlich starke Dehnung einer Muskelspindel Proportionalität: Höhe der Gesamtantwort entspricht der Reizstärke Transformation • Sensorpotential = lokales Potential, elektrotonische Ausbreitung, mit Verlust • Umwandlung in Aktionspotentialfolgen, die über längere Strecken geleitet werden können • primäre Sinneszelle: kann selber APs bilden • sekundäre Sinneszelle: überträgt ihr Potential synaptisch auf ein Neuron Aktionspotential Reiz, der zur Öffnung von Kationenkanälen führt Alles oder Nichts-Prinzip Kationeneinstrom Depolarisation der Membran bis zur Schwelle alle verfügbaren Na+-Kanäle werden aktiviert Schließen der Na+-Kanäle und verzögerte Öffnung der K+-Kanäle Schließen der K+-Kanäle Duale Reihe Physiologie Umkodierung der Reizintensität • größere Sensorpotentiale rufen Aktionspotentiale in schnellerer Folge hervor = Frequenzkodierung Transduktion und Transformation Duale Reihe Physiologie Adaptation • • • • • die meisten Sensoren adaptieren , d.h. bei gleichbleibender Reizstärke wird das Sensorpotential geringer und damit weniger empfindlich für gleichbleibende Reize stärkere Reaktion auf Änderung der Reizintensität(Differentialempfindlichkeit, dynamisch) manche Sensoren reagieren stärker auf Reize gleicher Intensität (Proportionalempfindlichkeit, statisch) die meisten Sinnesrezeptoren zeigen eine Kombination aus P und D Rezeptive Felder • Das Gebiet, das jeweils zu einer zentralen Nervenzelle konvergiert, heißt rezeptives Feld • Sensorische Fasern stehen mit Sensoren in Verbindung • ihre rezeptiven Felder richten sich nach der Anzahl an Sensoren mit denen sie verknüpft sind • bestimmt auch die Grenzen der Empfindlichkeit • Redundanz: Überlappung rezeptiver Felder Duale Reihe Physiologie Größe rezeptiver Felder Duale Reihe Physiologie Konvergenz und Divergenz Duale Reihe Physiologie Konvergenz und Divergenz Duale Reihe Physiologie subtraktive Kontrastverschärfung Duale Reihe Physiologie subtraktive Kontrastverschärfung hierarchische Ordnung von Neuronen • mehrfache Verschaltung auf dem Weg ins Großhirn auf Neurone höherer Ordnung • letzte Station vor der Großhirnrinde ist der Thalamus • hier Filter: wichtig oder unwichtig, nur wichtige werden weitergeleitet • Topologie der rezeptiven Felder findet sich auch im Gehirn (neuronale Karte) sensorische Topologie im Gehirn