Nerven und Sinne: Zusammenfassung

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Nerven und Sinne

3.0Nervensysteme und ihre Bestandteile
3.1Nervenzellen
  3.1.1Bau und Vorkommen von marklosen und markhaltigen
Nervenzellen
  3.1.2Prinzip der Informationsübertragung Teil
I
  3.1.3Ruhepotential am Neuron, Ionenverteilung,
Na/K-Pumpe, Ionenkanäle
  3.1.4Aktionspotential, De-,
Repolarisierung, Refraktärzeit, Schwellenwert
  3.1.5Erregungsleitung am Axon, Leitungsgeschwindigkeit,
Energiebedarf
  3.1.6Codierung der Information, Reizstärke, Reizart
  3.1.7
3.1.7.1
3.1.7.2
3.1.7.3
3.1.7.4
3.1.7.5
3.1.7.6
Synapsen
Bau und Funktion einer elektrischen Synapse,
Bau und Funktion einer chemischen Synapse ,
exzitatorische und inhibitorische Synapsen,
Neurotransmitter,
Beeinflussung der Synapsenfunktion
Krankheiten im Zusammenhang mit Neurotransmittern
Verschaltung von Neuronen
3.2Lichtsinn
  3.2.1
3.2.2
3.2.2.1
Sinnesorgane,
eine Einführung

Augen
Bau eines Wirbeltierauges
  3.2.3
3.2.3.1
3.2.3.2
3.2.3.3
Das Auge
als optischer Apparat

Strahlengang
Akkomodation,
Augenfehler
  3.2.4Aufbau der Netzhaut
  3.2.5Primäre Erregungsbildung an Stäbchen,
Rhodopsinzyklus
  3.2.6Adaptation, Pupillenreflex, Nachbilder, Informationsverarbeitung
in der Retina
  3.2.7Farbensehen, Farbmischung, Komplementärfarben,
Trichromatische Farbtheorie, Farbenblindheit
3.3Zentralnervensystem
des Menschen
  3.3.1Aufbau des Rückenmarks, unbedingte Reflexe,
Reflexbogen, Eigen-, Fremdreflex
3.3.2.1
3.2.2.23.2.2.3
Aufbau und Funktion des menschlichen Gehirns I,
Aufbau und Funktion des menschlichen Gehirns II,
willentliche Bewegung, Emotionen, geistige Fähigkeiten, Gedächtnis,
Lernen
Gehirnforschungsmethoden EEG, CT, PET, MRI
3.4Vegetatives
Nervensystem
  3.4.1Parasympathicus, Sympaticus, Steuerung der Organtätigkeit,
Wirkung von Medikamenten
Zusammenhang des Nerven- und Hormonsystems
3.5Nervensystem
und Lichtsinn eines wirbellosen Tieres
Das Nervensystem und der Lichtsinn der Insekten
3.6Glossar
Nerven und Sinne
Biomoleküle
in
3d3

 

3.
Nerven
3.1
Einführung in das Nervensystem

Jeder vielzellige Organismus weist eine Differenzierung
seiner Zellen auf. Diese bilden Gewebe und Organe, die sich auf unterschiedliche
Aufgaben spezialisiert haben.

Neben den Ausscheidungsorganen bei Wirbeltieren, den
Nieren findet man die Verdauungsorgane
(Mund, Magen, Darm), den Blutkreislauf,
das Hormonsystem, das Immunsystem und das Nervensystem.

nervs1

Das Nervensystem hat die Aufgabe der Informationsweiterleitung
und Verarbeitung.
Informationen oder Reize kommen von außerhalb und innerhalb des
Organismus, werden von Sinneszellen oder Rezeptoren
(Sensoren) wahrgenommen, von Nervenzellen als Signale weitergeleitet und
in Nervenzentren (Gehirnen) verarbeitet.

Diese Zentren geben als Reaktion Informationen an andere
Organsysteme oder Muskeln weiter. Bei den Wirbeltieren sind die Zentren
Gehirn und Rückenmark. Man bezeichnet diese als Zentralnervensystem
(ZNS). Von dieser Zentrale führen Nerven
(= gebündelte Nervenzellen) in den Körper ( = motorische
Nerven
) oder vom Körper zum ZNS (= sensorische
Nerven
).

Selbst bei den einfachsten tierischen Organismen findet
man spezialisierte Zellen die entweder Reize wahrnehmen oder die Reizinformation
weiterleiten und verarbeiten. Alle mehrzelligen Tiere außer Schwämmen
besitzen Nervensysteme.

 

 


Abb. 1

Nervensystem
des Menschen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 2

Nervensysteme

 

 

_3801_2

Bausteine dieser Nervensysteme sind als kleinste
Einheit Nervenzellen
(
Neuronen).
Sie bilden im Organismus das Nervensystem genannte Netzwerk und haben
mit allen anderen Organsystemen und Geweben Kontakt. Neben den Neuronen
besteht das Nervengewebe noch aus Gliazellen,
die oft Nervenzellen umgeben.

frosch

Der größte Teil der Nervenzellen des Nervensystems
befindet sich im Gehirn. Diese verschalten die Information der ankommenden
und abgehenden Nervenzellen. Man bezeichnet sie deshalb als Interneuronen.

3. 1 Nervenzellen

Nervenzellen oder Neuronen haben einen im Vergleich
zu anderen Zellen ungewöhnlichen Aufbau. Viele Pflanzenzellen sind
eher geometrisch oder länglich geformt, Tierzellen im allgemeinen
rundlich, Nervenzellen besitzen spezielle Fortsätze.

 


Abb. 3

Nervensystem
eines Froschs

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 4

Neuronentypen

 

mbuneuro

In Abb.
4
sieht man verschiedene Neurontypen. Das multipolare
Neuron findet man als typisches
Motoneuron
(= motorische Nervenzelle), eine Nervenzelle, die ihre Information letztendlich
an einen Muskel weiterleitet. Man kann 3 Bereiche ausmachen:

den Zellkörper
oder das Perikaryon ( = Soma) in dem der
sich der Hauptteil des Cytoplasmas mit den Organellen befindet,

die Dendriten als
kurze Fortsätze am Zellkörper

und einen langen Fortsatz, der Neurit
oder das Axon mit einem verzweigten
Ende mit Verdickungen (= Endknöpfchen.
)

Das Perikaryon besitzt einen großen Zellkern und
Nukleolus. Außerdem ist das rauhe ER (wurde früher als Nissl-Schollen
bezeichnet) reichlich vorhanden. Im Bereich des Axonhügels sind viele
Mikrotubuli erkennbar. (siehe Biologiekurs Klasse
11
)

nerven3

Diesen grundsätzlichen Aufbau findet man in abgewandelter
Form bei allen Nervenzellen, egal ob sie im Gehirn, in der Netzhaut der
Augen oder im Rückenmark liegen.

 

Alle Nervenzellen des Nervensystems kann man nach
der Richtung ihrer Informationsweitergabe
einteilen.

3.1.1 Bau und Vorkommen von
marklosen und markhaltigen Nervenzellen

Betrachtet man die oben vorgestellten Neuronen genauer,
erkennt man mehrere Typen. Motorische Neuronen
besitzen kurze Dendriten und ein langes Axon. Sie übertragen Information
vom Gehirn zu Muskeln oder Drüsen. Andere Neuronen wie z.
B. im Rückenmark (siehe oben) haben lange Dendriten und ein kurzes
Axon. Es sind meist sensorische Neuronen,
die Information von Sinnesorganen zum Zentralnervensystem befördern.
Interneuronen oder Zwischeneuronen
sitzen im Zentralnervensystem (siehe oben rechts aus dem Großhirn)
und verbinden Neuronen untereinander.

Die langen Axone der Motoneuronen
durchlaufen in Bündeln den Körper. Dies sind die landläufig
bekannten Nerven. Sie sind von Bindegewebe
umgeben, Blutgefäße versorgen die Zellen mit Nahrung.

neuron0

Den Bereich, wo der Zellkörper in das
Axon übergeht nennt man Axonhügel.
Fast alle Neuronen der Wirbeltiere besitzen eine segmentierte Hülle
um das Axon. Man nennt diese Hülle Schwannsche
Scheide
oder Markscheide (= Myelinscheide). Sie
wird aus einzelnen abgeplatteten Zellen (Schwannsche Zellen) gebildet,
die in ca. 1 mm Abständen um das Axon gewickelt sind. Die Lücken
dazwischen nennt man Ranviersche Schnürringe.
(siehe unten links)

ranvier2

Man nennt solche Neuronen markhaltige
Neuronen
. In Abb. 8 ist der
Querschnitt durch ein solches Axon mit der Schwannschen Zelle zu sehen.

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In Abb. 9 ist die mikroskopische
Aufnahme des Querschnitts eines Nervs abgebildet. Die dunkle Umrandung
der runden Strukturen (Axone) ist
die Myelinscheide.

myelins

Abb. 10 zeigt das elektronenmikroskopische
Bild eines Querschnitts durch ein myelinisiertes Axon.

Im Längsschnitt sieht ein Ausschnitt aus einem Axon
einer solchen Nervenzelle so aus (Abb. 11):


maxon1

Am Ende des Axons findet man Verdickungen oder fußartige
Strukturen. Man nennt diese bei einem Neuron, das Kontakt mit einer anderen
Nervenzelle hat Endknöpfchen oder präsynaptische
Endigung
. Bei einem Neuron, das zu einem Muskel führt, nennt
man es motorische Endplatte. In Kapitel
3.1.6 werden uns näher damit beschäftigen.

Bei den wirbellosen Tieren ( Insekten, Spinnen, Würmern,
Krebsen, Weichtieren usw.) gibt es nur marklose Axone, also ohne Schwannsche
Scheide.

Bei der Multiplen Sklerose
wird durch eine Autoimmun-Reaktion die Myelinscheide im ZNS zerstört.

Reife Neuronen können sich nicht mehr teilen, können
mehr als hundert Jahre alt werden und sind ausschließlich auf Sauerstoff
und Glucose angewiesen (Zellatmung). Sie sterben ohne Sauerstoff nach
einigen Minuten.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 4

 

Neuronentypen
im Nervensystem

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 5

Nervenfaser

nerv

 


Abb. 6

Motoneuron

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 7

Ranvierscher
Schnürring

 

 


Abb. 8

Querschnitt
durch das Axon mit Schwannscher Zelle

Axonm1

 

 


Abb. 9

Querschnitt
durch einen Nerv

 

 


Abb. 10

Querschnitt
durch ein myelinisiertes Axon

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 11

Längsschnitt
durch ein myelinisiertes Axon

 

 

 

Weiterführende Quellen:

Nervensystemhttp://mambo.ucsc.edu/psl/dwm/lecturea/sld007.htm
Nervensystemhttp://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookTOC.html
Krankheiten des Nervensystemshttp://www.mic.ki.se/Diseases/c10.html
Neuron_Simulatorhttp://neuron.duke.edu/
Neuroscience für Kinderhttp://faculty.washington.edu/chudler/neurok.html
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