Seminar Neurophysiologie1 - Cheatsheet

Aufbau und Funktion von Nervenzellen

Definition:

Struktur und Aufgabe der Grundeinheiten des Nervensystems.

Details:

• Zellkörper (Soma): enthält Zellkern und Organellen, verantwortlich für Stoffwechselprozesse
• Dendriten: Empfang von Signalen von anderen Nervenzellen
• Axon: leitet elektrische Impulse weg vom Zellkörper
• Myelinscheide: isoliert Axon, erhöht Leitungsgeschwindigkeit
• Ranvier'sche Schnürringe: Unterbrechungen in der Myelinscheide, erleichtern saltatorische Erregungsleitung
• Synapse: Übertragungsstelle für Signale zu anderen Zellen, Nutzung von Neurotransmittern

Signalübertragung und Synapsen

Definition:

Signalübertragung geschieht mittels Aktionspotenzialen und Neurotransmittern über synaptische Spalten zwischen Neuronen.

Details:

• Elektrisches Signal -> chemisches Signal -> elektrisches Signal (synaptische Übertragung).
• Aktionspotenzial öffnet spannungsabhängige Ca²⁺-Kanäle.
• Ca²⁺-Einstrom -> Neurotransmitterfreisetzung (Acetylcholin, Glutamat, GABA etc.).
• Neurotransmitter binden an Rezeptoren der postsynaptischen Membran -> Öffnung von Ionenkanälen.
• Erzeugung von EPSPs (exzitatorische postsynaptische Potentiale) oder IPSPs (inhibitorische postsynaptische Potentiale).
• Integration von Signalen in dendritischen und somatodendritischen Bereichen.
• Summation von EPSPs und IPSPs bestimmt, ob neues Aktionspotenzial im postsynaptischen Neuron ausgelöst wird.

Neuronale Netzwerke und Plastizität

Definition:

Neuronale Netzwerke sind Gruppen von Neuronen, die durch Synapsen verbunden sind und zusammenarbeiten, um Informationen zu verarbeiten; Plastizität bezieht sich auf die Fähigkeit des Gehirns, seine Struktur und Funktion in Reaktion auf Erfahrungen zu verändern.

Details:

• Neuronale Netzwerke: Knoten (Neuronen), Verbindungen (Synapsen)
• Synaptische Plastizität: Verstärkung/Abschwächung synaptischer Verbindungen abhängig von Aktivität
• Langzeitpotenzierung (LTP): \( \text{Erhöhung der synaptischen Stärke durch häufige Aktivierung} \)
• Langzeitdepression (LTD): \( \text{Senkung der synaptischen Stärke durch geringe Aktivierung} \)
• Neurogenese: Neubildung von Neuronen
• Erfahrungsabhängige Plastizität: Strukturänderungen basierend auf Lernen und Gedächtnis
• Homeostatische Plastizität: Aufrechterhaltung der neuronalen Aktivität auf einem stabilen Niveau

Elektrophysiologische Techniken

Definition:

Messung elektrischer Aktivitäten im Nervensystem zur Untersuchung neuronaler Funktionen

Details:

• EEG: Aufzeichnung der elektrischen Aktivität des Gehirns über Elektroden auf der Kopfhaut
• EKG: Aufzeichnung der elektrischen Aktivität des Herzens
• EMG: Messung der elektrischen Aktivität von Muskeln
• ERP: ereigniskorrelierte Potenziale, zeitliche Veränderung im EEG als Reaktion auf sensorische, kognitive oder motorische Ereignisse
• Spannungsklemmentechnik: Kontrolle und Messung von Membranpotenzialen an Zellmembranen

Pathophysiologie neurologischer Erkrankungen

Definition:

Untersuchung der krankhaften Veränderungen und Funktionsstörungen des Nervensystems auf zellulärer und molekularer Ebene.

Details:

• Neurodegenerative Erkrankungen: Verlust von Neuronen (z.B. Alzheimer, Parkinson).
• Entzündliche Erkrankungen: Autoimmunprozesse (z.B. Multiple Sklerose).
• Vaskuläre Erkrankungen: Durchblutungsstörungen (z.B. Schlaganfall).
• Kanalopathien: Mutationen in Ionentransporter-Genen, z.B. bei Epilepsie.
• Synaptische Dysfunktion: Störungen der Signalübertragung.

Sympathisches und parasympathisches Nervensystem

Definition:

Teil des vegetativen Nervensystems; regeln unwillkürliche Körperfunktionen

Details:

• Sympathikus: 'Kampf oder Flucht' - Erhöht Herzfrequenz, Blutdruck, erweitert Bronchien
• Parasympathikus: 'Ruhen und Verdauen' - Verlangsamt Herzfrequenz, fördert Verdauung, verengt Pupillen
• Neurotransmitter: Noradrenalin (Sympathikus), Acetylcholin (Parasympathikus)
• Aktivierung durch das hypothalamisch-hypophysäre System
• Antagonistische Wirkung: Gegensätzliche Regulation der Zielorgane

Einfluss des vegetativen Systems auf das Herz-Kreislauf-System

Definition:

Regulierung des Herz-Kreislauf-Systems durch das sympathische und parasympathische Nervensystem.

Details:

• Sympathikus: Erhöht Herzfrequenz, Kontraktilität, Blutdruck und Vasokonstriktion durch Freisetzung von Noradrenalin.
• Parasympathikus: Senkt Herzfrequenz und Kontraktilität durch Freisetzung von Acetylcholin.
• Barorezeptoren: Detektieren Blutdruckänderungen und modulieren vegetative Antworten.
• Zentrale Kontrolle: Medulla oblongata koordiniert die autonome Regulierung des Herz-Kreislauf-Systems.
• Herzfrequenzvariabilität (HRV): Maß für das Gleichgewicht zwischen sympathischen und parasympathischen Aktivitäten.

Experimentelle Untersuchung von Nervenleitgeschwindigkeiten

Definition:

Messung der Geschwindigkeit elektrischer Impulse entlang der Nerven.

Details:

• Standardmethode zur Überprüfung und Diagnose von Nervenerkrankungen
• Anwendungen: Feststellung von Demyelinisierung, axonalen Verletzungen
• Typische Messungen: sensorische und motorische Nervenleitgeschwindigkeiten
• Formel für die Geschwindigkeit: \[ v = \frac{d}{t} \], wobei:
  • v die Geschwindigkeit (Nervenleitgeschwindigkeit)
  • d die Distanz zwischen Stimulations- und Aufzeichnungspunkt
  • t die Zeit zwischen Reiz und Antwort
• Einflussfaktoren: Temperatur, Nervenlänge und -durchmesser