Die Neurophysiologie beschäftigt sich mit Nervensystemen, deren Aufbau und Funktionsweise.

Nervensysteme bestehen aus Nervenzellen, die miteinander verschaltet sind. Dabei gibt es im Tierreich ganz einfach Nervennetze (z.B. bei den Nesseltieren) und hochkomplexe Nervensysteme wie das des Menschen.

Es gibt verschiedene Typen von Nervenzellen, die sich jedoch von einem Grundbauplan ableiten lassen. Danach bezeichnet man den Zellkörper auch als Soma, von ihm aus gehen Dendriten, welche die Erregung von anderen Nervenzellen aufnehmen können. Das Soma geht über die den Axonhügel, hier werden die elektrischen Impulse (Aktionspotentiale) gebildet und dann über das Axon (die Nervenfaser) fortgeleitet. Am Ende des Axons befindet sich das Synapsenendknöpfchen. Von hier aus wird der elektrische Impuls mit Hilfe eines chemischen Botenstoffes (Transmitter) auf die nächste Nervenzelle (oder eine Muskelzelle) übertragen.

Abbildung einer Nervenzelle aus der Wikipedia mit vielen Informationen

Telekolleg Biologie auf you tube zum Thema Neuronen

Es war einmal das Leben zum Thema Nervenzelle (ebenfalls you tube)

Um die Entstehung des Ruhepotentials zu verstehen, muss man erst einmal die Ionenverteilung am unerregten Axon betrachten.

Ruhepotential

• Artikel aus der Wikipedia
• Kurze Erläuterung aus dem DocCheck Flexikon

Zur Aufrechterhaltung des Ruhepotentials arbeitet stetig die Natrium-Kalium-Pumpe.

• Artikel von U. Hellmich mit Animation

Aktionspotentiale werden im Axonhügel gebildet und dann über das Axon weitergeleitet.

Man unterscheidet folgende Phasen ausgehend vom Ruhepotential:

• Depolarisation (Öffnen der Na+ Kanäle, Natrium Einstrom)
• Repolarisation (Öffnen der K+ Kanäle, Kalium Ausstrom)
• Hyperpolarisation (Kurzes Unterschreiten der Ruhepotential-Spannung)
• Danach erfolgt die Rückkehr zum Ruhepotential

Abbildung dazu aus der Wikipedia.

Kurze Erklärung des Aktionspotentials aus dem DocCheck Flexikon

Artikel über das Aktionspotential in der Wikipedia

Detaillierte Darstellung des Aktionspotenzials auf you tube

Erklärvideo von the simple club

Erregungsfortleitung

Hier ist ein Artikel über die Informationsübertagung an der Synapse mit Abbildungen.

Hier eine Kurzversion.

Hier der ausführliche Artikel aus der Wikipedia.

Hier ist ein kurzer Animationsfilm dazu.

Hier ist ein Erklärfilm von the simple biology : Synapse und Reizweiterleitung

Hier ist ein weiterer Erklärfilm von the simple biology: Informationsverarbeitung

Synapsengifte greifen auf unterschiedliche Art und Weise in die Informationsübertragung an der Synapse ein.

Hier sind einige Beispiele.

Erregende und hemmende Synapsen

Erregende Synpasen erzeugen an der postsynaptischen Membran ein erregendes postsynaptisches Potential EPSP. Der wichtigste erregende Transmitter ist das Acetylcholin.

Daneben gibt es auch hemmende Synapsen, sie erzeugen an der postsynaptischen Membran ein hemmendes (inbhibitorisches) postsynaptisches Potential IPSP. Ein hemmender Transmitter ist z.B. GABA (gamma-Amino-Buttersäure).

Hier ist ein Artikel dazu von U. Helmich.

Verrechnung an zentralen Neuronen

Laufen an einer erregenden Synapse mehrere Aktionspotentiale hintereinander auf, so erzeugt die erhöhte Transmittermenge an der postsynaptischen Membran eine Depolarisation, die sich immer höher aufbaut. Man spricht von zeitlicher Summation.

Laufen an mehreren erregenden Synapsen gleichzeitig Aktionspotentiale ein, so kommt es zu einer räumlichen Summation.

Laufen Erregungen über erregende und hemmende Synapsen ein, so wird die durch die hemmenden Transmitter erzeugte Hyperpolarisation mit der Depolarisation, die durch die erregenden Synapsen erzeugt wird, verrechnet.

Hier ist ein Artikel zur Verschaltung von Synapsen von U. Helmich.

Hier ist eine Erklärung von Biologie-Schule

Hier ist eine erklärte Präsentation auf you tube. 

Alzheimer

• Alzheimer und Demenz nicht gleichbedeutend. Demenz ist nur das wichtigste Symptom der Krankheit; Alzheimer-Demenz häufigste Form der Demenzen

·         Bereits viele Jahre bevor erste klinische Symptome sichtbar werden, bilden sich im Gehirn Plaques, die aus fehlerhaft gefalteten Beta-Amyloid-(Aβ-)Peptiden bestehen.

·         Außerdem Neurofibrillen, die sich in Form von Knäueln in den Neuronen ablagern,

·         Morbus Alzheimer gehört zu den Tauopathien, da sich bei dieser neurodegenerativen Erkrankung fehlerhafte Tau-Proteine aus dem Zellkörper heraus an die Axone anlagern und nicht mehr zurück in den Zellkörper können und die Zellen bis zur Unfähigkeit hin einschränken.

·         Die zugrunde liegenden Veränderungen sind noch nicht behandelbar

·         In Deutschland aktuell mehr als 1,3 Millionen Menschen betroffen

Molekulare Ursache

Amyloid-Plaques: Im Raum außerhalb der Zellen (Extrazellularraum) befinden sich Ablagerungen aus vielen Molekülen eines Proteins (Amyloid).

Diese setzen sich an Kanalproteine für Calcium-Ionen => Öffnung => Ca2+ Einstrom

Folgen:
 a) Blockierung der Weiterleitung der AP (vgl. Synapse!)

 b) Moleküle des Tau-Proteins verkleben => Störung der Stabilität der Axone => Zelltod

Hier sind weitere Informationen

Hier ist ein Animationsfilm zum Thema Alzheimer.

Hier ist ein ausführlicher Film (eine abgefilmte Vorlesung) zum aktuellen Stand der Wissenschaft 

Nervensysteme

Nervensysteme im Tierreich

Grundtendenz: einfaches Nervennetz - komplexes ZNS

1. Einzeller: erste Reaktionen auf Umweltreize (Pantoffeltierchen: Lichtreaktion

(Phototaxis)

2. Vielzeller: -
                Schwämme

Hohltiere (Polyp, Meduse):      einfaches Nervennetz

Plattwürmer, Fadenwürmer.:

einfaches Nervensystem durchzieht den Körper

Ringelwürmer (Regenwurm), Egel:

NS schon leistungsfähiger,  Reaktion auf Umweltreize

Gliedertiere (z.B. Insekten):

Strickleiter- NS mit zunehmender Ausbildung

eines Gehirns (Oberschlund-, Unterschlund- Ganglion)

Weichtiere (Schnecken, Muscheln, Kopffüßer):

 Bei Kopffüßern recht hoch entwickeltes NS mit Gehirn.

Stachelhäuter (Seeigel, .Seesterne): einfaches-NS

Wirbeltiere:

- Lanzettfische einfaches Rückenmark

Fische

Amphibien (Frösche, Lurche)                            ZNS mit Rückenmark und

Reptilien                                                                 zunehmend komplexeren

Vögel                                                                       Gehirn

Säugetiere

Das Nervensystem des Menschen

Das Nervensystem des Menschen gliedert sich auf in zentrales Nervensystem, peripheres NS und vegetatives NS.

Hier ist ein Artikel mit einer gut verständlichen Übersicht.

Hier ist ein Film zum Gehirn des Menschen

Hier ist ein Beitrag von the simple biology zum Thema Gehirn 

Ein Reiz führt zu einer Reaktion.

Das ist im einfachsten Fal ein Reflex. Der Kniesehnenreflex ist ein einfaches Beispiel. Hier misst ein Rezeptor die Dehnung der Sehne, die Erregung geht über sensorische Bahnen zum Rückenmark, dann über motorische Bahnen zum Muskel, der die Kontraktion ausführt.

Wenn man genauer hinsieht, ist die Verschaltung nicht ganz so einfach, die meisten Muskeln haben einen Antagonisten, einen Gegenspieler. Durch eine Verschaltung mit hemmenden Interneuronen wird gewährleistet, dass sich der Strecker entspannt wenn der Beuger kontrahiert und umgekehrt.

Als einfaches Modell kann man einen Reflexbogen heranziehen:

Hier eine Zusammenfassung über das Nervensystem incl. Reflex und Reflexbogen.

Wie alle Wirbeltiere besitzt der Mensch inverse Linsenaugen.

Hier ist ein Ausschnitt aus meinem Skript für die Sek 1.

Hier ist eine Abbildung aus der Wikipedia.

Und hier geht es zum umfangreichen Artikel über das Auge.

Hier ein kurzer Film, in dem ein Augenarzt den Bau des Auges vorstellt.

Hier ist ein ausführlicher Film über das Auge für alle die es ganz genau wissen wollen:

                  Auge Teil 1                                           Auge Teil 2

Ein Reiz führt zu einer bestimmten Reaktion.

Im einfachsten Fall ist es ein Reflex, der da abläuft.

Komplexere Verhaltensweisen sind entweder angeboren (Instinktverhalten) oder erlernt (Lernverhalten).

Ob ein Verhalten angeboren oder erlernt ist, versucht man mit Hilfe von Kasper-Hauser-Versuchen herauszufinden.

Hier ist ein Überblick über die wichtigsten Begriffe.

Gedächtnismodelle

Klett S. 144f.

Zeitbezogenes Gedächtnismodell

Kurzzeitgedächtnis                 à Arbeitsgedächtnis             à Langzeitgedächtnis

wenige sec bis min                 Verarbeitung, Verknüpfung     Dauerhafte Speicherung

wenige Byte

Inhaltsbezogenes Gedächtnismodell (Markowitsch)

• episodisches Gedächtnis (Ereignisse)
• perzeptuelles Gedächtnis (Erkennen durch Einordnung in Familiarität, Bezüge zu Bekanntem herstellen)
• Wissensgedächtnis (Fakten, Wissen)

Unbewusster Bereich

• prozedurales Gedächtnis (Speicherung von Fähigkeiten und Fertigkeiten (-> Motorik)
• Priming (Strukturen werden anhand von bekannten Fragmenten zusammengesetzt (z.B. Hubschraubergeräusch -> Eindruck/Bild vom Hubschrauber)

Hormone sind chemische Botenstoffe. Sie wirken über die Blutbahn, können so auf mehrere Erfolgsorgane wirken.

Hier eine kurze Zusammenfassung zu Hormonen:

Hier geht es zu einer einfachen Darstellung des weiblichen Zyklus und der beteiligten Hormone.

Hier ein einfacher Artikel zur Anti-Baby-Pille und ihrer Wirkungsweise.

Hier ist eine Dokumentation zum Thema: Wunder des werdenden Menschen auf you tube.

Zusammenfassung

Nerven und Nervensystem Teil 1 von the simple biology

Nerven und Nervensystem Teil 2