Neurophysiologie und Neuroanatomie - Cheatsheet

Neuronale Zelltypen und ihre spezifischen Funktionen

Definition:

Verschiedene Typen von Nervenzellen im Gehirn jedes Typs erfüllt spezifische Funktionen zur Signalübertragung, Verarbeitung und Modulation.

Details:

• Glutamaterge Neuronen: Häufigste exzitatorische Neuronen; verwenden Glutamat als Neurotransmitter.
• GABAerge Neuronen: Hemmende Interneuronen; verwenden Gamma-Aminobuttersäure (GABA) als Neurotransmitter.
• Dopaminerge Neuronen: Involviert in Belohnung, Motivation und motorische Kontrolle; verwenden Dopamin.
• Serotonerge Neuronen: Regulieren Stimmung, Schlaf und Appetit; verwenden Serotonin.
• Acetylcholinerge Neuronen: Beteiligt an Gedächtnis und Lernen; verwenden Acetylcholin.

Gliazellen und deren bedeutende Rolle im Nervensystem

Definition:

Gliazellen sind spezialisierte Zellen im Nervensystem, die verschiedene Unterstützungs- und Schutzfunktionen für Neuronen ausüben.

Details:

• Arten von Gliazellen: Astrozyten, Oligodendrozyten, Mikroglia, Schwann-Zellen
• Astrozyten: Unterstützung der Blut-Hirn-Schranke, Nährstoffversorgung der Neuronen, Entfernung von Neurotransmittern
• Oligodendrozyten (ZNS) und Schwann-Zellen (PNS): Myelinisierung der Neuronen, beschleunigt die Nervenleitung
• Mikroglia: Immune Überwachungs- und Abwehrfunktionen im ZNS
• Essentiell für synaptische Plastizität und neuronale Gesundheit

Mechanismen der synaptischen Plastizität und ihre Bedeutung für die Gedächtnisbildung

Definition:

Mechanismen der synaptischen Plastizität: Anpassung der Stärke von Synapsen als Antwort auf neuronale Aktivität; zentral für Gedächtnisbildung.

Details:

• LTP (Langzeitpotenzierung): \textbf{langanhaltende Zunahme der synaptischen Stärke} nach wiederholter Stimulation. Involvierte Prozesse: \textbf{NMDA-Rezeptoren, Ca\textsuperscript{2+}-Einstrom}
• LTD (Langzeitdepression): \textbf{Verringerung der synaptischen Stärke} nach spezifischen Stimulationsmustern. Ca\textsuperscript{2+}-Signal wichtig.
• Synaptische Plastizität im Hippocampus: \textbf{entscheidend für deklaratives Gedächtnis}
• Hebb'sches Prinzip: \textbf{„Neurons that fire together, wire together“} - Grundlage der synaptischen Plastizität.
• Synaptische Konsolidierung: \textbf{Umwandlung kurzzeitiger in langzeitige Synapsenveränderung}, erfordert \textbf{Proteinbiosynthese}
• Synaptische Elimination und Wachstum: Anpassung der neuronalen Netzwerke zur Effizienzsteigerung.

Aktionspotential: Entstehung, Weiterleitung und Beeinflussung durch verschiedene Faktoren

Definition:

Entstehung durch Depolarisation der Zellmembran, Weiterleitung entlang des Axons durch saltatorische oder kontinuierliche Weiterleitung, beeinflusst durch Ionenkonzentrationen, Temperatur etc.

Details:

• Ruhepotential: -70 mV
• Depolarisation durch Na+-Einstrom
• Repolarisierung durch K+-Ausstrom
• Schwellenpotential: ~ -55 mV
• Myelinisierte Axone: saltatorische Erregungsleitung
• Unmyelinisierte Axone: kontinuierliche Erregungsleitung
• Einflussfaktoren: Ionenkonzentration (Na+, K+), Temperatur, Axondurchmesser, Myelinisierung

Funktion und Organisation der Großhirnrinde und limbischen Systems

Definition:

Großhirnrinde: kognitive Funktionen, sensorische Wahrnehmung, motorische Kontrolle. Limbisches System: emotionale Reaktionen, Gedächtnis.

Details:

• Großhirnrinde (Kortex)
• Frontallappen: Planung, Entscheidungsfindung, motorische Funktionen
• Parietallappen: sensorische Wahrnehmung, räumliche Orientierung
• Temporallappen: auditorische Verarbeitung, Sprachverständnis
• Okzipitallappen: visuelle Verarbeitung
• Limbisches System
• Amygdala: emotionale Verarbeitung, Furchtkonditionierung
• Hippocampus: Langzeitgedächtniskonsolidierung, räumliches Gedächtnis
• Gyrus cinguli: emotionale Regulation, Fehlerüberwachung
• Hypothalamus: hormonelle Steuerung, Homöostase

Mathematische Modellierung und Simulationsmethoden in neuronalen Netzwerken

Definition:

Verwendung mathematischer Modelle und Computer-Simulationen zur Analyse und Vorhersage des Verhaltens neuronaler Netzwerke.

Details:

• Verwendung differentialgleichungsbasierter Modelle (z.B. Hodgkin-Huxley-Modell)
• Stochastische Modelle (z.B. Markov-Ketten)
• Dynamische Systemtheorie zur Untersuchung der Stabilität und Oszillationen
• Implementierung von Simulationen in Software (z.B. MATLAB, NEURON)
• Verwendung zur Untersuchung synaptischer Plastizität und Netzwerkdynamik

Neurotransmitter und ihre spezifischen Rezeptoren

Definition:

Chemische Stoffe, die zur Signalübertragung zwischen Nervenzellen dienen. Binden an spezifische Rezeptoren und lösen Reaktionen in Zielzellen aus.

Details:

• Neurotransmitter: Acetylcholin (ACH), Dopamin (DA), Serotonin (5-HT), Gamma-Aminobuttersäure (GABA), Glutamat
• Rezeptoren: ionotrop (direkt), metabotrop (indirekt, G-Protein gekoppelt)
• Ionotrope Rezeptoren: ACH (Nicotinrezeptoren), GABA (GABA_A-Rezeptoren), Glutamat (NMDA, AMPA/Kainatrezeptoren)
• Metabotrope Rezeptoren: ACH (Muscarinrezeptoren), Dopamin (D1-D5), Serotonin (5-HT1-5-HT7), GABA (GABA_B-Rezeptoren)
• Signalwege: Öffnung von Ionenkanälen (ionotrop), Aktivierung von second messenger Systemen (metabotrop)
• Beispiele: EPSP (exzitatorisches postsynaptisches Potential) durch Glutamat, IPSP (inhibitorisches postsynaptisches Potential) durch GABA

Mechanismen und neuroanatomische Grundlagen von neurodegenerativen Erkrankungen

Definition:

Neurodegenerative Erkrankungen: Mechanismen und anatomische Grundlagen der degenerativen Prozesse im Nervensystem.

Details:

• Hauptmerkmale: Progressiver Verlust von Neuronen, abnorme Proteinablagerungen (z.B. Amyloid, Tau)
• Mechanismen: Proteinfehlfaltung, oxidativer Stress, mitochondriale Dysfunktion, gestörter axonaler Transport, Neuroinflammation
• Wichtige Proteine: Amyloid-beta, Tau, alpha-Synuclein
• Erkrankungen: Alzheimer (Amyloid und Tangles), Parkinson (Lewy-Körper), Huntington (Huntingtin)
• Genetische Faktoren: Mutationen (APP, PSEN1/2, SNCA, HTT)
• Umweltfaktoren: Toxinexposition, Kopfverletzungen
• Neuroanatomie: Strukturen wie Hippocampus (Alzheimer), Substantia nigra (Parkinson), Striatum (Huntington)
• Pathophysiologie: Dysfunktion synaptischer Plastizität, neuronale Netzwerkausfälle