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Reiz
Sinnesorgan
afferente Bahn (Erregung!) über Nervenzellen
Gehirn/Rückenmark
efferente Bahn
Muskel/Drüse/Erfolgsorgan
Reaktion

physikalische o. chemische Einwirkung aus der Umwelt oder aus dem Körperinneren, die bestimmte Zellen (Sinneszellen) erregt

zum Rezeptor passend und ausreichend stark

Dendriten und Somamembran: Signalaufnahme
Axonhügel: Signalauslösung -> zusammengeführt und verrechnet, Auslösung elektrischer Signale
Axon mit Myelinhüllen/ Schwannschen Zellen und Ranvierschen Schürringen: Signalfortleitung (saltatorisch)
Synapse: Signalübertragung auf Zielzelle,
Neurotransmitter werden in den synaptischen Spalt freigesetzt: elektrisches Signal zu chemischem Signal umgewandelt -> Diffusion zu spezifischen Rezeptoren
-> Reaktion

Potenzialdifferenz von ca. -70 mV durch unterschiedliche Verteilung und Konzentration von Ionen beiderseits der Axonmembran

Vorraussetzung: Beschaffenheit Membran
1. selektiv permeabel durch Kanäle

• K+Ionen 100 % innen viel außen wenig: streben nach Diffusionsgesetzen nach außen, werden von A- (organische Anionen) zurückgehalten (0%)
• nur wenige können die Membran passieren: Ein- und Austritt ungefähr gleich
• Membranpotenzial = Gleichgewichtspotenzial
• Cl-Ionen 45 % innen wenig außen viel: streben nach innen, werden von A- abgestoßen und von K+ und Na+ (4%) angezogen
• alle Ionensorten sind am Aufbau des RP beteiligt
• Gleichgewicht der treibenden Kräfte: Konzentrationsgefälle, Diffusionspotenzial, elektrostatisches Potenzial = RP

2. aktiver Transportmechanismus Natrium-Kalium-Ionenpumpe

• Na+ und K+ diffundieren ständig in geringem Maße -> stören das Gleichgewicht (würden Potenzialdifferenz ausgleichen)
• befördert 2 K+ nach innen und 3 Na+ nach außen
• durch Tunnelproteine und unter ATP Aufwand

1. Ruhepotenzial: -70 mV
2. Öffnung einiger Na+-Kanäle

• Beginn Depolarisation
• Diffusion Na+ nach innen
• Spannung wird geringer

3. Öffnung weiterer Na+-Kanäle

• Schwellenwert -50 mV
• spannungsgesteuerte Ionenkanäle
• Diffusions- und elektrostatisches Potenzial: Na+ ins Innere
• fortschreitende Depolarisation
• Umkehr der Ladung 30 mV

4. Öffnung K+-Kanäle & beginnende Schließung Na+

• spannungsgesteuerte Kaliumkanäle
• K+ strömen nach außen
• Repolarisation bis Hyperpolarisation (-75 mV)
• langsamer als Na+

5. Schließung K+Kanäle

• Na+K+Ionenpumpen stellen ursprüngliches Verhältnis wieder her
• Ruhepotenzial

Zeit, bis wieder AP ausgelöst werden können
-> bis Na+ Kanäle wieder erregbar sind

• einströmende Na+ Ionen werden von Anionen der Umgebung angezogen
• Depolarisation räumlich daneben durch diese Natrium-Ausgleichströme
• neues Aktionspotenzial
• durch Refraktärzeit kein Rückwärtslaufen möglich
• durch "Alles-oder-nichts"-Gesetz Weiterleitung ohne Verlust -> AP immer gleiche Form (Frequenzcodierung!)

AP nur an Axon oder -hügel auslösbar!

• Axone können von Hüllzellen umgeben sein
• wie Isolatoren
• im Bereich der Ranvierschen Schnürringe haben Na+ Kontakt zur Außenmembran und Ionenkanäle und -pumpen wirken
• sehr schnelle Ausgleichströme im Innern von Schnürring zu Schnürring

AP nur an Axon oder -hügel auslösbar!

Frenquenzcodierung
nicht Amplitude!
Alles-oder-nichts-Ereignis

Reiztransduktion bei Sinneszellen

• proportional zur Reizstärke
• Ausbreitung elektrotonisch mit Abschwächung
• führt zu Impulsfrequenzmodulation im Axon primärer Sinneszellen
• modulierter Transmitterfreisetzung aus der Rezeptorzelle bei sekundären Sinneszellen
• Impulsfrequenzmodulation im nachgeschalteten Neuron

Beispiel: Riechsinneszellen

• Geruchsstoffmolekül bindet an Rezeptor in Cilienmembran
• G-Protein wird aktiviert
• Adenylatcyclase wird aktiviert: katalysiert Synthese von cyclischem AMP (cAMP) aus ATP
• wirkt als Second messenger : Freisetzung als Antwort auf ein Signal in der Zielzelle/ intrazelluläre Übertragung des äußeren Signals
• bindet an Ionenkanäle -> Ca2+ und Na+ können in die Zelle diffundieren
• Depolarisation der Membran
• Ca2+ lösen einen Cl-Ausstrom aus -> Verstärkung Rezeptorpotenzial
• Schwellenwert -> AP
• Weiterleitung Axon -> Riechkolben -> Gehirn
• Verabeitung Gehirn = eigentliche Geruchswahrnehmung

Druck (Reiz) wirkt direkt auf Ionenkanäle
Einstrom Kationen
Rezeptorpotenzial

Wärme (Reiz) wirkt auf ein Protein
öffnet danebenliegenden Ionenkanal
Einstrom Kationen
Rezeptorpotenzial

Licht wirkt auf ein Rezeptormolekül (Rhodopsin), das an ein G-Protein gekoppelt ist
Signalübertragung auf Phosphodiesterase
Schließung Ionenkanal, der durch cGMP kontrolliert wird

(hemmende Neurotransmitter)

Änderung Empfindlichkeit von Rezeptoren bei gleichbleibender Reizstärke

tonisch
phasisch
phasisch-tonisch

konstante Impulsfrequenz (1 zu 1 übertragen)

z.B. Chemorezeptoren, Hören

Impulsfrequenzabfall auf 0
Schutz vor Übererregung, Energieersparnis, Fokus auf ReizÄNDERUNGEN

z.B. Geruch

hohe Frequenz am Anfang
dann niedrigere konstante

energiesparend
zB. Sehen

unmittelbare Gründe, Wirkursachen
alle inneren Bedingungen
äußere Auslöser
soziale Bedingungen
Ontogenese
Vorerfahrungen, Reifungsprozesse

evolutionsbiologische Zusammenhänge, grundlegende Ursachen
Anpassungswert, adaptiver Wert -> Nutzen für das Individuum Überleben, Fortpflanzungserfolg
Phylogenese -> Selektionsvorteil