Fachmodul Neurobiologie II - Cheatsheet

Interaktionen zwischen Organen und Organsystemen

Definition:

Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Organen und Organsystemen im Körper, die für die Aufrechterhaltung der Homöostase und die Ausführung komplexer physiologischer Funktionen notwendig sind.

Details:

• Nervensystem: Koordination und Regulation vieler Organsysteme durch neuronale Signale.
• Endokrines System: Hormonelle Regulation, beeinflusst nahezu alle anderen Organsysteme.
• Immunsystem: Schutz vor Pathogenen, Interaktionen mit dem Nervensystem (Neuroimmunologie).
• Kardiovaskuläres System: Transport von Nährstoffen, Sauerstoff und Hormonen zu verschiedenen Organen.
• Atmungssystem: Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid, beeinflusst den pH-Wert des Blutes.
• Verdauungssystem: Aufnahme von Nährstoffen, die für die Funktion anderer Organe notwendig sind.

Regulation und Kontrolle durch das Nervensystem

Definition:

Regulation und Kontrolle der meisten Körperfunktionen durch das Nervensystem

Details:

• Untersuchte Ebenen: zentral und peripher
• Neurotransmitter: chemische Übertragungssubstanzen
• Aktionspotentiale: elektrische Impulse zur Informationsweiterleitung
• Reflexbögen: schnelle, automatische Reaktionen
• Homöostase: Aufrechterhaltung eines stabilen inneren Milieus
• Integration sensorischer Informationen und Koordination motorischer Antworten
• Vegetatives Nervensystem: Kontrolle unbewusster Funktionen
• Somatisches Nervensystem: bewusste Bewegungssteuerung

Hormonrezeptoren und Signalkaskaden

Definition:

Hormonrezeptoren binden spezifische Hormone, initiiert eine Signalkaskade zur zellulären Antwort.

Details:

• Hormonrezeptoren sind proteinbasierte Moleküle auf Zelloberflächen oder im Zellinneren.
• Endokrine Signalübertragung mittels Hormonen.
• Bindung des Hormons an den Rezeptor führt zu Konformationsänderungen.
• Konformationsänderungen lösen intrazelluläre Signalkaskaden aus.
• G-Protein-gekoppelte Rezeptoren: über G-Proteine und Second Messenger.
• Rezeptor-Tyrosinkinasen: Autophosphorylierung und Aktivierung von Proteinkinasen.
• Nukleäre Rezeptoren: beeinflussen Genexpression direkt, wirken als Transkriptionsfaktoren.
• Häufige Second Messenger: cAMP, Ca²⁺, IP₃.
• Signalverstärkung durch Kaskadeneffekt (z.B. via Kinase-Kaskaden).

Aktionspotentiale und ihre Erzeugung

Definition:

Kurzfristige Umkehr des Membranpotentials von Neuronen, ermöglicht Signalweiterleitung.

Details:

• Ruhepotential: ca. -70 mV
• Depolarisation bei Erreichen des Schwellenwerts: ca. -55 mV
• Overshoot: Innen positiv, ca. +30 mV
• Repolarisation: Rückkehr zum Ruhepotential durch K⁺-Ausstrom
• Hyperpolarisation: kurzfristig unter Ruhepotential
• Ionentransport durch spannungsabhängige Na⁺- und K⁺-Kanäle

Synaptische Übertragung und Plastizität

Definition:

Synaptische Übertragung: Übertragung von Signalen durch Neurotransmitter an chemischen Synapsen. Plastizität: Fähigkeit des Nervensystems, sich durch Veränderung synaptischer Verbindungen anzupassen.

Details:

• Vesikeltransport: Transport von Neurotransmittern in Vesikeln zur präsynaptischen Membran.
• Ausschüttung: Freisetzung der Neurotransmitter in den synaptischen Spalt mittels Exozytose.
• Rezeptorbindung: Bindung der Neurotransmitter an postsynaptische Rezeptoren.
• Signalweiterleitung: Depolarisation der postsynaptischen Membran, Auslösen eines postsynaptischen Potentials.
• LTP/LTD: Langzeitpotenzierung (LTP) und Langzeitdepression (LTD) als Mechanismen der synaptischen Plastizität.
• Hebb'sche Regel: Synapsen, die häufig zusammen aktiv sind, werden stärker.
• Homöostatische Plastizität: Aufrechterhaltung stabiler neuronaler Netzwerke trotz Veränderungen.

Phototransduktion und Visuelle Verarbeitungswege

Definition:

Phototransduktion: Umwandlung von Lichtreizen in elektrische Signale in den Fotorezeptoren (Stäbchen und Zapfen) der Netzhaut. Visuelle Verarbeitungswege: Signalweiterleitung und Verarbeitung der visuellen Informationen im Gehirn.

Details:

• Phototransduktion in den Stäbchen: Rhodopsin aktiviert durch Licht \rightarrow Transducin \rightarrow cGMP sinkt \rightarrow Na^+-Kanäle schließen \rightarrow Hyperpolarisation.
• Phototransduktion in den Zapfen: Ähnlich wie in den Stäbchen, aber mit unterschiedlichen Opsinen (S-, M-, L-Zapfen).
• Signalleitung: Fotorezeptoren \rightarrow Bipolarzellen \rightarrow Ganglienzellen \rightarrow Nervus opticus.
• Primäres visuelles Zentrum: Corpus geniculatum laterale im Thalamus.
• Visuelle Verarbeitung im Gehirn: Primäre Sehrinde (V1) in Okzipitallappen \rightarrow Höhere visuelle Areale (z.B. V2, V3, V4, MT).

Langzeitpotenzierung und synaptische Plastizität

Definition:

Langzeitpotenzierung (LTP) und synaptische Plastizität beschreiben die Fähigkeit von Synapsen, ihre Stärke und Effizienz in Antwort auf Aktivitäten zu ändern, was für Lernen und Gedächtnis essentiell ist.

Details:

• LTP: langanhaltende Erhöhung der synaptischen Übertragungseffizienz nach hochfrequenter Stimulation
• Hauptsächlich in Hippocampus untersucht
• Mechanismen: präsynaptische Steigerung der Neurotransmitterfreisetzung, postsynaptisch erhöhte Rezeptordichte
• AMPA- und NMDA-Rezeptoren spielen zentrale Rollen
• Hebb'sche Regel: Neuronen, die gleichzeitig aktiv sind, verstärken ihre synaptische Verbindung
• Langzeitdepression (LTD): Gegenteil von LTP, führt zu einer Abschwächung der synaptischen Übertragung
• Wichtige molekulare Signalwege: Ca²⁺/Calmodulin, Protein-Kinasen, CREB
• Relevanz: Grundlage neuronaler Netzwerkanpassungen, beteiligt an kognitiven Funktionen wie Lernen und Gedächtnisbild

Neurodegenerative Erkrankungen und Gedächtnisverlust

Definition:

Neurodegenerative Erkrankungen sind fortschreitende Krankheiten, die den Verlust von Neuronen zur Folge haben. Gedächtnisverlust ist häufig ein Symptom bei Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson.

Details:

• Beispiele: Alzheimer, Parkinson, Huntington-Krankheit
• Symptome: kognitive Beeinträchtigungen, Gedächtnisverlust, Verhaltensänderungen
• Ursachen: Proteinfehlfaltungen (z.B. Tau, Amyloid-beta), genetische Mutationen
• Pathologische Merkmale: Plaques und Tangles bei Alzheimer, Lewy-Körperchen bei Parkinson
• Diagnose: Bildgebung (z.B. MRT, PET), Liquoranalyse, genetische Tests
• Therapieansätze: Medikamentöse Behandlung (z.B. Cholinesterase-Inhibitoren), Verhaltenstherapie, symptomatische Unterstützung