diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-Catechol.png b/Assets/Neurowissenschaften-Catechol.png new file mode 100644 index 0000000..5f8a34c Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-Catechol.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-Neuron-aufbau.png b/Assets/Neurowissenschaften-Neuron-aufbau.png new file mode 100644 index 0000000..c32d8a8 Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-Neuron-aufbau.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-Zellorganellen.png b/Assets/Neurowissenschaften-Zellorganellen.png new file mode 100644 index 0000000..1d8a781 Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-Zellorganellen.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-acetylocholin.png b/Assets/Neurowissenschaften-acetylocholin.png new file mode 100644 index 0000000..299e9d8 Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-acetylocholin.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-aspartat.png b/Assets/Neurowissenschaften-aspartat.png new file mode 100644 index 0000000..3403096 Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-aspartat.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-axon.png b/Assets/Neurowissenschaften-axon.png new file mode 100644 index 0000000..2cc164e Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-axon.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-chemische-synapsen-verknüpfung.png b/Assets/Neurowissenschaften-chemische-synapsen-verknüpfung.png new file mode 100644 index 0000000..dc25081 Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-chemische-synapsen-verknüpfung.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-chemische-synapsen.png b/Assets/Neurowissenschaften-chemische-synapsen.png new file mode 100644 index 0000000..fba32fd Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-chemische-synapsen.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-dopaminerge-system.png b/Assets/Neurowissenschaften-dopaminerge-system.png new file mode 100644 index 0000000..5977441 Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-dopaminerge-system.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-elektrische-synapsen.png b/Assets/Neurowissenschaften-elektrische-synapsen.png new file mode 100644 index 0000000..18f3687 Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-elektrische-synapsen.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-gaba.png b/Assets/Neurowissenschaften-gaba.png new file mode 100644 index 0000000..78739ac Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-gaba.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-glutamat.png b/Assets/Neurowissenschaften-glutamat.png new file mode 100644 index 0000000..72a8fbf Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-glutamat.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-glycin.png b/Assets/Neurowissenschaften-glycin.png new file mode 100644 index 0000000..a335c4e Binary files 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differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-nervensystem-nervengewebe.png b/Assets/Neurowissenschaften-nervensystem-nervengewebe.png new file mode 100644 index 0000000..798f67f Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-nervensystem-nervengewebe.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-nervensystem-neuronen.png b/Assets/Neurowissenschaften-nervensystem-neuronen.png new file mode 100644 index 0000000..8ce0e71 Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-nervensystem-neuronen.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-neuronen-morphologische-vielfalt.png b/Assets/Neurowissenschaften-neuronen-morphologische-vielfalt.png new file mode 100644 index 0000000..bd415c6 Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-neuronen-morphologische-vielfalt.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-neurotransmitter.png b/Assets/Neurowissenschaften-neurotransmitter.png new file mode 100644 index 0000000..090ecef Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-neurotransmitter.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-noradrenerge-system.png b/Assets/Neurowissenschaften-noradrenerge-system.png new file mode 100644 index 0000000..f789f3c Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-noradrenerge-system.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven-2.png b/Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven-2.png new file mode 100644 index 0000000..47ef7f7 Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven-2.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven-3.png b/Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven-3.png new file mode 100644 index 0000000..d803c1f Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven-3.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven.png b/Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven.png new file mode 100644 index 0000000..6731a95 Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-serotonerge-system.png b/Assets/Neurowissenschaften-serotonerge-system.png new file mode 100644 index 0000000..4d88ac7 Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-serotonerge-system.png differ diff --git a/Assets/Neurowissenschaften-serotonin.png b/Assets/Neurowissenschaften-serotonin.png new file mode 100644 index 0000000..220e74c Binary files /dev/null and b/Assets/Neurowissenschaften-serotonin.png differ diff --git a/Einführung in die Neurowissenschaften.md b/Einführung in die Neurowissenschaften.md index a4d99ab..69d6734 100644 --- a/Einführung in die Neurowissenschaften.md +++ b/Einführung in die Neurowissenschaften.md @@ -81,3 +81,479 @@ Peripheres Nervensystem - Ganglien, Plexus (Neuron. Zellkörper + Glia) - Nerven (Nervenfasern + Glia) +# Mikroanatomische und physiologische Grundlagen +## Zellen +- $75...100*10^{12}$ im Körper: Protoplasma, umgeben von Zellmembran +- Zusammenschluss zu Geweben und Organen +- ![Birbaumer/Schmidt, Biologische Psychologie, Seite 12- 22](Assets/Neurowissenschaften-Zellorganellen.png) + +1. Nucleolus +2. Zellkern + - enthält Erbinformation +3. Ribosomen + - Exprimierung der Erbinformation (Proteinsynthese) +4. Vesikel + - Speicherung und Transport von Substanzen (z.B. Proteine oder Neurotransmitter) +5. raues endoplasmatisches Reticulum + - vielfältige Aufgaben: Proteinsynthese, Ca-Speicherung, Enzym/Hormon-Bildung +6. Golgi-Apparat +7. Mikrotubuli +8. glattes endoplasmatisches Retikulum + - vielfältige Aufgaben: Proteinsynthese, Ca-Speicherung, Enzym/Hormon-Bildung +9. Mitochondrien + - erzeugen Energie (ADP $\rightarrow$ ATP) +10. Lysosom + - Aufspaltung von Polymeren (,,Verdauung'') +11. Zytosol + - Zellflüssigkeit +12. Peroxisom +13. Zentriolen + +## Zellen im Nervensystem +- Nervengewebe + - ![](Assets/Neurowissenschaften-nervensystem-nervengewebe.png) + - besteht aus Neuronen und Glia +- Neuronen + - ![](Assets/Neurowissenschaften-nervensystem-neuronen.png) + - erregbare Zellen + - verbunden durch Nervenfasern + - Kommunikation über Synapsen + - Informationstransfer elektrisch und chemisch + - Hirn: $86*10^9$ + - Cortex: $16*10^9$ + - Azevedo et al. J. Comp. Neurol. 2009; abweichend in Birbaumer/Schmidt +- Glia + - ![](Assets/Neurowissenschaften-nervensystem-glia.png) + - Stützung/Ernährung/Homöostase + - Bildung von Myelinscheiden + - Beiträge zur Informationsverarbeitung + - Hirn: $86*10^9$ + - Cortex: $61*10^9$ + +## Neuronen +### grundsätzlicher Aufbau +![](Assets/Neurowissenschaften-Neuron-aufbau.png) + +- Synapsen: Kontaktstellen zwischen Neuronen und anderen Neuronen oder Muskel/Drüsenzellen +- Zellmembran: Semipermeable Membran um das Neuron (Lipid-Doppelschicht - guter elektrischer Isolator) +- Axonshügel: Kegelförmiger Übergang zwischen Zellkörper und Axon +- Dendriten: Kurze, vom Zellkörper ausgehende Fortsätze, an denen die meiste synaptischen Impulsübertragungen von anderen Neuronen ankommen +- Axon: Langer dünner Fortsatz, der Information vom Neuron fortleitet +- Myelin: Lipidreiche Substanz, die viele Axone umgibt +- Ranviersche Schnürringe: Einschnürungen zwischen myelinisierten Abschnitten des Axons.Synapsen: Kontaktstellen zwischen Neuronen und anderen Neuronen oder Muskel/Drüsenzellen + +### morphologische Vielfalt +![](Assets/Neurowissenschaften-neuronen-morphologische-vielfalt.png) + +- Soma: $\O 5-100 \mu m$ +- Dendriten: Länge einige $100\mu m$ +- Axon: wenige $\mu m$ bis mehrere Meter. Kann stark verzweigt sein. + +### grundsätzliche Funktionsweise +- Membranruhepotential $~ -70 mV$ +- Synapsen setzen Neurotransmitter frei +- Neurotransmitter durchqueren synaptischen Spalt und erhöhen oder verringern Membranpotential + - $\rightarrow$ Postsynaptische Potentiale mit zeitl./räuml. Ausdehnung + - $\rightarrow$ räuml./zeitliche Integration von Input +- Bei Überschreitung einer Schwelle ($~ -65 mV$) am Axonshügel wird ein Aktionspotential ausgelöst +- AP pflanzt sich mit $0.3-100 m/s$ fort (aktive Übertragung) +- Wenn das AP eine Synapse erreicht, werden Neurotransmitter ausgeschüttet. + +### Membranpotential +- Intrazellulärer Raum: Erhöhte Konzentration von K+ (20...100fach) und organischen Anionen +- Extrazellulärer Raum: Erhöhte Konzentration von Na+ (5...15fach) und Cl-(20...100fach) +- Ionenpumpen: halten Konzentrationsgefälle aufrecht +- Ruhe-Membranpotential -55...-100 mV (je nach Zelltyp) + +### Ionenaustausch +1. Diffusion: Ionen, wie andere Teilchen auch, bewegen sich entlang des Konzentrationsgradienten + - Wenn die Membran für die jeweilige Ionenart durchlässig ist, bewegen sich K+ und A- aus der Zelle, sowie Na+ und Cl- in die Zelle +2. Elektrischer Ionenstrom: Ionen sind geladene Teilchen und bewegen sich entlang des Potentialgradienten + - Wenn die Membran für die jeweilige Ionenart durchlässig ist, bewegen sich K+ und Na+ in die Zelle, sowie Cl- und A- aus der Zelle +3. Aktiver Ionenaustausch: Ionen werden unter Energieverbrauch durch Ionenpumpen durch die Membran transportiert + - z.B. befördert die Natrium-Kalium-Pumpe unter ATP-Verbrauch K+ in die Zelle und Na+ heraus. + +1.+2.: durch Ionenkanäle - spezielle Eiweißmoleküle in der Membran, gesteuert durch elektrische oder metabolische Prozesse + +### Aktionspotential +1. Membranpotential wird angehoben. +2. Bei etwa $-50..-60$ mV öffnen die Natriumkanäle und Na+ strömt in die Zelle +3. Membranpotential steigt plötzlich auf $+20..30$ mV $\rightarrow$ Depolarisation +4. Nach ca. 1 ms schließen Natriumkanäle und Kaliumkanäle öffnen. K+ strömt aus der Zelle +5. Membranpotential fällt, zunächst unter das Ausgangsniveau $\rightarrow$ Re/Hyperpolarisation + +Wird das Membranpotential durch eine äußere Ursache über einen Schwellwert gehoben, regiert die Zelle mit einem kurzen nadelförmigen Impuls. + +- Aktionspotentiale sind (für den gleichen Zelltyp) immer gleich $\rightarrow$ Information ist in Impulsrate kodiert +- Maximale Impulsrate ist etwa 500 pro Sekunde. +- Refraktärzeit: Unerregbarkeit der Zellen nach Auslösung eines AP + - Absolute Refraktärzeit: totale Unerregbarkeit, ca. 2 ms. + - Relative Refraktärzeit: Auslösung verkleinerter APs, mehrere ms. + +## Axonale Erregungsfortleitung +unmyelinisierte Axone +1. Na+-Kanäle noch blockiert $\rightarrow$ kein neues Aktionspotential +2. Schwellwer überschritten $\rightarrow$ Na+ Kanäle öffnen, neues Aktionspotential + +Aktionspotentiale breiten sich entlang von Axonen, in der Regel vom Axonshügel zur Synapse, aus. +- Warum nicht über Soma und Dendriten? Na+ Kanäle gibt es in der Regel nur am Axonshügel und Axon. +- Warum nur in eine Richtung? Na+ haben eine Refraktärzeit, die das Zurücklaufen der Welle verhindert. +- Ausbreitungsgeschwindigkeit hängt quadratisch von der Axonsdicke ab: $\O 1 \mu m\rightarrow 1 m/s; \O 2 \mu m\rightarrow 4 m/s$ + +saltatorische Erregungsleitung +- Durchmesser des Axons: je größer der Durchmesser, desto schneller die Ausbreitung +- Umhüllung durch Myelinschicht (Markscheiden): Erregung springt von Schnürring zu Schnürring $\rightarrow$ Saltatorische Erregunsleitung +- Myelinscheide: verhindert Ionenaustausch (Schwann-Zelle im PNS, Oligodendrozyt im ZNS) +- ![](Assets/Neurowissenschaften-axon.png) + +## Myelinscheiden +- ![](Assets/Neurowissenschaften-myelinscheiden.png) +- gebildet von Oligodendrozyten im Gehirn und Rückenmark und von Schwann-Zellen in der Peripherie +- markhaltige (10...120 m/sek) und marklose (0,3...3 m/sek) Fasern + +Klinik -> Multiple Sklerose: +- Abbau der Myelinschicht im ZNS +- Sensibilitätsstörungen, Muskelschwäche, Missempfindungen, Sehstörungen +- Ursachen unbekannt, wahrscheinlich Autoimmunerkrankung, Erbfaktor spielt eine Rolle +- befällt hauptsächlich Erwachsene zwischen 20 und 40 Jahren + +## Chemische Synapsen +![](Assets/Neurowissenschaften-chemische-synapsen.png) + +Erreicht ein AP den Endknopf, +- $Ca^{2+}$-Kanäle öffnen sich, $Ca^{2+}$ strömt in die Zelle +- Vesikel bewegen sich zur Membran und öffnen sich (Exocytose) +- Neurotransmitter werden ausgeschüttet, überqueren den synaptischen Spalt +- Neurotransmitter aktivieren Rezeptoren +- Ionenkanälen werden direkt oder indirekt beeinflusst. +- Beeinflussung des Membranpotentials (Postsynaptische Potentiale). +- Wiederaufnahme oder Abbau der Neurotransmitter + +Gerichteter Informationstransfer von Zelle zu Zelle $\rightarrow$ ,,Diodenfunktion'' + +Informationstransfer ist modifizierbar $\rightarrow$ ,,Transistorfunktion'' + +Verfügbarkeit, Aktivierbarkeit und Wiederaufnahme von Neurotransmittern, Blockierung von Neurorezeptoren, usw. + +präsynaptisch $\rightarrow$ Informationsfluss $\rightarrow$ postsynaptisch + +![](Assets/Neurowissenschaften-chemische-synapsen-verknüpfung.png) +- axo-dentritisch: enden auf dendritischen Dornen (spines);häufig +- axo-somatisch: häufig +- dendro-dentrisch: können Signale in beide Richtungen übertragen +- axo-axonisch: können präsynaptische Inhibition vermitteln + +## Ungerichtete Synapsen +Neurotransmittermoleküle werden diffus aus Erweiterungen entlang des Axons und seiner Verzweigungen freigesetzt. + +## Postsynaptisches Potential +$V(t)=\sum_s w_s*K_s(t) \otimes m_s(t)$ mit +- $V(t)$: Potential Axonshügel +- $w_s$: synaptisches Gewicht +- $K_s$: synaptische Antwort +- $m_s$: Impulsraten Synapsen +- $\sum$: räumliche Integration +- $\otimes$: zeitliche Integration + +Depolarisation +- Reiz senkt Potential ($-70$ auf $-67$) +- Feuerwahrscheinlichkeit $\uparrow$ + +Hyperpolarisation +- Reiz hebt Potential ($-70$ auf $-73$) +- Feuerwahrscheinlichkeit $\downarrow$ + +## Zeitliche und räumliche Integration +- Postsynaptische Potentiale sind abgestufte Antworten + - proportional zur Stärke des auslösenden Signals + - zwei simultane EPSPs addieren sich und rufen ein größeres EPSP hervor +- Postsynaptische Potentiale breiten sich passiv aus + - sehr schnell, werden bei der Ausbreitung abgeschwächt + - Einfluss von Synapsen hängt von Position ab + - zwei EPSPs, die in rascher Folge ausgelöst werden, addieren sich und rufen ein größeres EPSP hervor + +## Elektrische Synapsen +(gap junctions) + +- Direkter Ionenaustausch von Zelle zu Zelle +- Aus sogenannten Connexinen zusammengesetzt +- Porendurchmesser $< 2nm \rightarrow$ kleine Moleküle werden ausgetauscht +- Austausch von Ionen (elektrische Leitung) +- Austausch von ,,second messengers'' (z.B. $Ca^{2+}$ ) + +Räumlicher Aufbau +- Zytosol +- Membran +- Extrazell. Raum +- Membran +- Zytosol + +![](Assets/Neurowissenschaften-elektrische-synapsen.png) + +## Neurotransmitter +Neurotransmitter sind Substanzen, die an (chemischen) Synapsen ausgeschüttet werden und andere Zellen (Neuronen, Muskelzellen, etc.) spezifisch beeinflussen. + +Neurotransmitter ... +- werden in Neuronen synthetisiert +- liegen in der präsynaptischen Endknöpfen vor und werden in genügend großer Menge freigesetzt, um eine spezifische Wirkung hervorzurufen +- ... entfalten dieselbe Wirkung bei exogener Applikation der Substanz +- ... können durch einen spezifischen Mechanismus wieder entfernt werden + +![](Assets/Neurowissenschaften-neurotransmitter.png) + +## Neurorezeptoren +Ionotrope Rezeptoren +- Chemisch gesteuerte Ionenkanäle in der postsynaptischen Membran +- Bei Bindung öffnet oder schließt sich der Ionenkanal und induziert dadurch augenblicklich das postsynaptische Potential + +Metabotrope Rezeptoren +- Häufiger +- Wirkung langsamer und variabler +- Bindung des Neurotransmitter an G-Protein - Untereinheit löst sich im Zellinneren +- Bindet an Ionenkanal und löst AP aus, ... +- ... oder Synthese eines weiteren Botenstoffes (second messenger) + +## Die Catecholamine: Dopamin, Epinephrin, Norepinephrin +- sind Produkte eines gemeinsamen Biosyntheseweges (aus Tyrosin/Phenylanalin über L-Dopa) +- sind chemisch eng miteinander verwandt (gemeinsames Merkmal: Catecholring) + - ![](Assets/Neurowissenschaften-Catechol.png) + +## Das dopaminerge System +Dopamin: erregender oder hemmender Neurotransmitter + +Rezeptoren: D1+D5 erregend, D2-D4 hemmend + +Dopaminbahnen: +1. Nigro-striatales System: Projektionen von Substantia nigra zu Basalganglien (u.a. Nucleus caudatus) + - Bewegungsinitialisierung und -koordinierung (extrapyramidales System) + - Ausfall: Parkinson + - Überfunktion: Hyperkinese/ Hypertonus, z.B. Huntington +2. Mesolimbisches/mesocorticales System: Projektionen von ventralem Tegmentum zu höheren Hirnregionen, Großhirn und limbisches System + - Vermittlung von motivationell-emotionalen Einflüssen, Belohnung, Lernen und Gedächtnisbildung + - Überfunktion: Schizophrenie (?) +3. Tubero-hypophyseales System: Projektionen von Hypothalamus zu Hypophyse + - Hormonausschüttung + +![](Assets/Neurowissenschaften-dopaminerge-system.png) + +## Das noradrenerge System +Norepinethrin/Noradrenalin: Neurotransmitter im ZNS u. Sympathikus + +Rezeptoren (=Adrenalin): $\alpha_1$ , $\alpha_2$ , $\beta_1$ , $\beta_2$ , $\beta_3$ (komplexe ,,second messenger'' Effekte) + +- noradrenerge Neuronen im Hirnstamm, besonders im Locus Caeruleus +- Projektionen auf sympatische Neurone im Rückenmark, sowie in Hypothalamus, Thalamus, Cerebellum, limbisches System und Cortex +- Aufmerksamkeitssteigerung, führt zu vermehrter Erregung, Angst, Vigilanz; sympathische Aktivität +- +![](Assets/Neurowissenschaften-noradrenerge-system.png) + +## Die Indolamine: Serotonin +- Auch 5-Hydroxytryptamin (5-HT) +- Ausgangssubstanz Tryptophan +- Wird auch über die Nahrung aufgenommen: Walnüssen, Bananen, Tomaten, Kakao etc. +- Chemisches Merkmal: Indol-Doppelring + +![](Assets/Neurowissenschaften-serotonin.png) + +## Das serotonerge System +Serotonin: Neurotransmitter im gesamten Nervensystem + +Mindestens 14 verschiedene Rezeptoren - vielfältige Wirkungen im gesamten Nervensystem + +- überall im Körper, 95% im Magen-Darm-Trakt +- serotonerge Neuronen im Hirnstamm, in den Raphé-Kernen +- Projektionen ähnlich universell wie beim noradrenergen System +- Funktionen vielfältig, insbesondere allgemeine Stimmung + +![](Assets/Neurowissenschaften-serotonerge-system.png) + +## Aminosäuren: Glutamat, Aspartat, Glyzin, GABA +- Im Kontrast zu Acetylcholin und Aminen, die i.d.R. nur in bestimmten Neuronen hergestellt werden können, sind Aminosäuren universelle zelluläre Bestandteile +- gehören zu den wichtigsten und am weitesten verbreiteten Neurotransmittern im ZNS + +Glutamat: +- wichtigster erregender Neurotransmitter im ZNS, auch häufiger Nahrungsbestandteil +- ![](Assets/Neurowissenschaften-glutamat.png) + +Aspartat: +- erregender Neurotransmitter im ZNS, insbes. im Kleinhirn u. Hippocampus. Wirkt ähnlich wie Glutamat. +- ![](Assets/Neurowissenschaften-aspartat.png) + +Glycin: +- hemmender Neurotransmitter in Rückenmark und Hirnstamm +- ![](Assets/Neurowissenschaften-glycin.png) + +Gamma-Amino-Buttersäure (GABA): +- wichtigster hemmender Neurotransmitter im ZNS +- ![](Assets/Neurowissenschaften-gaba.png) + +## Acetylcholin +- Erregender Neurotransmitter im zentralen und peripheren Nervensystem +- Vielfältige Rezeptoren: muscarinische (metabotrop) und nicotinische (ionotrop) +- Signalübertragung zwischen Motorneuronen und Muskelzellen (in motorischen Endplatten) +- Signalübertragung im autonomen Nervensystem + +![](Assets/Neurowissenschaften-acetylocholin.png) + +- Muscarinische Rezeptoren + - metabotrop + - Untertypen: M1, M2, M3, M4, M5 + - weit verbreitet im Gehirn (besonders in verschiedenen Strukturen des Vorderhirns) + - Zielorgane des parasympathischen Systems +- Nicotinische Rezeptoren + - Ionotrop + - Muskelzellen + - sympathisches und parasympathisches Nervensystem + - Gehirn + - Rezeptoren an Muskelzellen und neuronale Rezeptoren sind pharmakologisch unterschiedlich + - Bsp: Rauchen: psychologische Effekte von Nicotin (im Gehirn) jedoch keine Muskelkontraktionen + +## Histamin +- Synthese aus der Aminosäure Histidin +- ![](Assets/Neurowissenschaften-histamin.png) + +## Neuroaktive Peptide +- große Zahl (mehr als 100) +- oft sowohl Hormon als auch Neurotransmitter +- Neuropeptide sind Spaltprodukte von größeren, inaktiven Vorstufen, diese werden im Zellkörper gebildet und anschließend zum Axonterminal transportiert + +## Neurotransmitter - Übersicht +| Neurotransmitter | Postsynaptischer Effekt | Vorläufer | +| ---------------- | ------------------------------- | ----------------- | +| Acetylcholin | Exzitatorisch | Cholin+Azetyl-CoA | +| Glutamat | Exzitatorisch | Glutamin | +| GABA | Inhibitorisch | Glutamat | +| Glyzin | Inhibitorisch | Serin | +| Catecholamine | Exzitatorisch | Tyrosin | +| Serotonin (5-HT) | Exzitatorisch | Tryptophan | +| Histamin | Exzitatorisch | Histidin | +| Neuropeptide | Exzitatorisch und Inhibitorisch | Aminosäuren | + +## Psychopharmaka, Neurotoxine und Drogen +Substanzen beeinflussen synaptische Übertragung + +- Agonisten + - Erleichtern die Aktivierung der Synapsen eines bestimmten Neurotransmitters +- Antagonisten + - Hemmen die Aktivierung der Synapsen eines bestimmten Neurotransmitters + +### Wirkmechanismen Agonisten +1. Neurotransmitter Synthese $\uparrow$ (z.B. durch Erhöhung der Menge von Vorläufersubstanzen) +2. Neurotransmitter Menge $\uparrow$ durch Zerstörung abbauender Enzyme +3. Steigerung der Neurotransmitter-Freisetzung +4. Bindung an, und damit Blockierung von, Autorezeptoren +5. Blockierung von Abbau oder Wiederaufnahme von Neurotransmitter +6. Bindung an und Aktivierung von postsynaptischen Rezeptoren + +### Wirkmechanismen Antagonisten +1. Neurotransmitter Synthese $\downarrow$ (z.B. durch Zerstörung synthetisierender Enzyme) +2. Austreten von Neurotransmitter aus Vesikeln, was zur Zerstörung durch Enzyme führt +3. Blockierung der Neurotransmitter-Freisetzung +4. Aktivierung von Autorezeptoren +5. Bindung an, und Blockierung von, postsynaptischen Rezeptoren + +### Beispiel: Psychopharmaka +Monoaminoxidase (MAO)-Hemmer zur Behandlung affektiver Störungen (Depression) +- Phenelzin, Tranylcypromin, Isocarboxazid +- Wirkprinzip + - MAO zerstört Neurotransmitter außerhalb der Vesikel. + - Durch MAO-Hemmung werden akut die Mengen an Noradrenalin, Dopamin und Serotonin erhöht. +- Erst durch adaptive Veränderungen in der Rezeptordichte und der Second-Messenger-Kette wird der klinische Effekt erreicht. + +### Beispiel: Neurotoxine +Atropin - Muskarinantagonist + +z.B. Atropa belladonna (Tollkirsche) + +- Mittelalter + - beliebtes Gift in der Politik und bei Familienintrigen + - Kosmetik: Erweiterung der Pupillen +- Moderne + - Augenarzt: Erweiterung der Pupillen, um das Innere der Augen besser sehen zu können + - Gegengift für cholinerge Agonisten + - Kreislaufstillstand oder Bradykardie + +- Symptome - Blockierung Parasympathicus + - Herzrasen, Bronchienerweiterung + - Pupillenweitung + - Hemmung Magen/Darmtätigkeit + +blockiert M1-3 Acetylcholin-Rezeptoren + +### Beispiel: Drogen +Cocain - Monoamin-Wiederaufnahmehemmer + +verstärkt Dopamin-, Norepinephrin- und Serotoninaktivität + +Wirkung +- Euphorie, gesteigerte Leistungsfähigkeit +- Unterdrückung Hunger u. Müdigkeit +- in hohen Dosen: Angst, Paranoia +- Lokalanästhetikum + +Gefährlichkeit +- zweitstärkstes Abhängigkeitspotential und physischer Schaden nach Heroin (Nutt et al., The Lancet 2007) +- durch schnelle Abfolge von Euphorie und Depression hohes Potential zu psychischer Abhängigkeit + +Erythroxylum coca +- erstmalig isoliert in der Mitte des 19. Jahrhunderts +- Bis 1906 250mg/l in Coca-Cola (das sind 2-4 Dosen) + + +## Glia-Zellen im Zentralnervensystem +- Vielfältige Funktion: Stützung (,,Bindegewebe''), Ernährung. Homöostase, Myelinbildung, Informationsverarbeitung, etc. +- stellen die Hälfte der Hirnzellen und 80% der Cortexzellen + +Microgliozyten (Hortega-Zellen) +- sehr vielfältige Formen +- Amöboid beweglich +- Abräum- und Abwehrfunktion + +Astrozyten +- kurzstrahlige Astrozyten in grauer Substanz +- Langstrahlige (fasrige) Astrozyten in weißer Substanz +- Gliafüßchen bilden geschlossene Schicht um Kapillaren +- Kontrolle Ionen- und Flüssigkeitsgleichgewicht +- Stütz- und Transportfunktion +- Abgrenzungsfunktion: um Kapillaren: Blut-Hirn-Schranke an Hirnoberfläche, Synapsen u. Ranvierschen Knoten +- Sind teilungsfähig und bilden Glianarben + +Ependymzellen +- Auskleidung Hirnventrikel und Rückenmarkskanal + +Oligodendrogliozyten +- eng an Neuronen angelagert +- Stoffwechelfunktion für Neuronen +- Bilden Markscheide für ZNS-Neuronen + +Schwann-Zelle +- Eng an Neuronen angelagert +- Stoffwechselfunktion für Neuronen +- Bilden Markscheide für PNS Neuron +- Beteiligt an Nervenregeneration + +Periphere Nerven +- ![](Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven.png) +- ![2004-2005 B. Schwaller, Departementde Médecine, Division d'Histologie de l'Université de Fribourg , Pérolles, CH-1705 Fribourg, Suisse](Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven-2.png) + 1. Nervenfaszikel + 2. Epineurum + 3. Perineurum + 4. Nervenfasern mit Endoneurum +- ![2004-2005 B. Schwaller, Departementde Médecine, Division d'Histologie de l'Université de Fribourg , Pérolles, CH-1705 Fribourg, Suisse](Assets/Neurowissenschaften-periphere-nerven-3.png) + 1. Zellkern der Schwann Zelle + 2. Neurofilamente + 3. Mikrotubuli + 4. Myelinscheide + 5. Axon + 6. Basalmembran + +## Synaptische Verbindung zu Effektoren +Motorische Endplatten: Chemische Synapsen, arbeiten mit Acetylcholin, verbinden Neuronen und Muskelfasern. + +![](Assets/Neurowissenschaften-motorische-endplatte.png) + +- ionotrop: $Ca^{2+}$ , K+, Na+ +- Depolarisation +- $\rightarrow$ Aktionspot. in Muskelzelle +- $\rightarrow$ $Ca^{2+}$ -Einstrom +- $\rightarrow$ Kontraktion \ No newline at end of file