THOENES, Joshua
FB2823GR814
Psychologie (B.Sc.) (8 Sem.) PO:04/21
Einsendeaufgabe
Biologische Psychologie I – Die Architektur des Gehirns
Aufgabe 1
Erläutern Sie ausführlich den grundsätzlichen Aufbau einer Nervenzelle und die
Funktionsweise der Reizweiterleitung (inklusive der Mechanismen an der
Zellmembran). Beachten Sie dabei bitte alle wesentlichen Schritte vom Eingang
exzitatorischer (EPSP) und inhibitorischer Signale (IPSP) bis zum Ablauf des
Aktionspotenzials (AP). Berücksichtigen Sie dabei auch Unterschiede zwischen EPSP
und AP.
Eine Nervenzelle oder ein Neuron ist verantwortlich für die Informationsweiterleitung und
Reizweitergabe zwischen einzelnen Nervenzellen oder deren Gruppierungen oder von einer
Nervenzelle zu einem Muskel oder eine Drüse, es existieren circa 160 Milliarden
Nervenzellen im zentralen und peripheren Nervensystem des menschlichen Körpers wobei
der Ort des Wirkens einer Nervenzelle maßgeblich für deren Aussehen und Verhalten ist.
Prinzipiell ist jedoch jede Nervenzelle aus vier Hauptbestandteilen aufgebaut: dem Soma
oder Zellkörper, dem am Axonhügel sitzenden Axon, den zahlreichen vom Soma
ausgehenden Verästelungen, die auch als Dendriten bezeichnet werden und den Synapsen,
die ihrerseits an den Dendriten zu finden sind.
Der Zellkörper einer Nervenzelle wird von einem stetig umwandelbaren Cytoskelett
umgeben, das mit mehreren Hohlzylindern versehen ist, an denen Näherstoffe und ganze
Zellorgane transportiert werden können und welches das Neuron allgemein stabilisiert. Des
Weiteren beherbergt das Soma neben sämtlichen untergeordneten Zellorganen, die für
Stoffwechsel- und Energieherstellungsprozesse verantwortlich sind, den Zellkern, der den
genetischen Code im Genom speichert und für die Herstellung von Proteinen und
Transmittern verantwortlich ist.
Am eben beschriebenen Zellkörper befindet sich eine sichtbare Erhebung, der
Axonhügel, an dem das Axon selbst andockt. Das Axon ist ein länglicher Fortsatz des
Neurons der im Schwerpunkt dazu dient Signale, die eine Nervenzelle an einer Synapse
empfängt von den Dendriten bis hin zu einer übertragenden Synapse an den Terminalien,
also den Bestimmungsorten der Reizweiterleitung zu übertragen. Ein bestimmender
Unterschied zwischen einem Axon und den Verzweigungen der Dendriten ist hierbei, dass
ein elektrisches Signal, welches über ein Axon geleitet wird, nicht an Stärke verlieren wird so
Seite1 PFH-Private Hochschule Göttingen 25.02.2024
, THOENES, Joshua
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wie dies bei der Weitergabe über Dendriten der Fall ist. Diese Informationsweiterleitung
geschieht dafür aber nur wenn ein Aktionspotenzial ausgelöst wurde, was einen ‚Alles-oder-
Nichts‘ – Prozess beschreibt, der gestartet werden kann, sobald eine Nervenzelle in der
Ladung ihres Membranpotenzials einen gewissen Schwellenwert überschreitet. Die Stärke
dieses Aktionspotenzials bleibt zwar konstant, die Geschwindigkeit der Weitergabe kann
jedoch durch einen höheren Durchmesser des Axons oder eine Myelinisierung durch
Gliazellen vergrößert werden. Es kann demnach zwischen Nervenzellen mit myelinisierten
und unmyelinisierten Axonen unterschieden werden, erstere kommen hierbei vermehrt in
den Bereichen des Gehirns vor, die für Sensorik und Motorik verantwortlich sind, da hier eine
größere Geschwindigkeit der Reizweitergabe gefragt ist, verbrauchen aber durch den
durchmesserverbreiternden Effekt der Myelinsegemente am Axon mehr Platz, was ein Grund
dafür ist, dass nicht jedes Axon diese Ummantelung besitzt.
Dendriten sind unterschiedlich dicke, plastisch veränderbare Verästelungen, die circa
90% der Oberfläche einer Nervenzelle ausmachen. An den Enden der einzelnen
Dendritenstränge sitzen jeweils Postsynapsen, die Reize von anderen Präsynapsen
entgegennehmen und an das Soma weiterleiten. Abhängig von der Nähe der dendritischen
Synapsen zum Zellkörper haben deren weitergegebene Reize entweder eine höhere oder
nur eine modulatorische Auswirkung auf die gesamte Nervenzelle oder: je weiter sich ein
Signal an einem Dendrit bewegen muss, desto schwächer wird dessen erregende oder
hemmende Wirkung. Je nachdem, wie oft eine Nervenzelle über eine synaptische
Verbindung an einem Dendriten erfolgreich aktiviert wird, sei es hemmend oder erregend,
desto ausgeprägter wird diese Verbindung bis hin zu einer physischen Veränderung
bezüglich der Dicke der Dendritenstämme an denen eine Postsynapse sitzt und Impulse
entgegennimmt. Im Rahmen dieser synaptischen Plastizität können sich auch weitere, dicht
beieinanderliegende Stämme an einem Dendriten bilden, indem der erste Stamm aufgeteilt
wird, die jetzt Raum für zwei Synapsen bieten und dadurch die Effektivität der
Informationsweitergabe steigern, gegensätzlich hierzu können solche Stämme auch
zurückgebildet werden, wenn so eine synaptische Verbindung selten, bis gar nicht genutzt
wird.
Eine Synapse beschreibt die Verbindungsglieder zwischen zwei Nervenzellen,
welche grundsätzlich in eine Präsynapse, die am Ende des Axons zu finden ist, und in eine
Postsynapse, die an den Ausläufern der Dendriten liegt, unterteilt werden. Prä- und
Postsynapse grenzen nicht direkt an der Zellmembran aneinander, sondern sind durch einen
schmalen Zwischenraum, den synaptischen Spalt, getrennt. Diese Trennung kann bei der
Weiterleitung eines Signals nur über das Umwandeln eines elektrischen Reizes in einen
chemischen Reiz bewerkstelligt werden, was durch, in sogenannten Vesikeln in der
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Biologische Psychologie I – Die Architektur des Gehirns
Aufgabe 1
Erläutern Sie ausführlich den grundsätzlichen Aufbau einer Nervenzelle und die
Funktionsweise der Reizweiterleitung (inklusive der Mechanismen an der
Zellmembran). Beachten Sie dabei bitte alle wesentlichen Schritte vom Eingang
exzitatorischer (EPSP) und inhibitorischer Signale (IPSP) bis zum Ablauf des
Aktionspotenzials (AP). Berücksichtigen Sie dabei auch Unterschiede zwischen EPSP
und AP.
Eine Nervenzelle oder ein Neuron ist verantwortlich für die Informationsweiterleitung und
Reizweitergabe zwischen einzelnen Nervenzellen oder deren Gruppierungen oder von einer
Nervenzelle zu einem Muskel oder eine Drüse, es existieren circa 160 Milliarden
Nervenzellen im zentralen und peripheren Nervensystem des menschlichen Körpers wobei
der Ort des Wirkens einer Nervenzelle maßgeblich für deren Aussehen und Verhalten ist.
Prinzipiell ist jedoch jede Nervenzelle aus vier Hauptbestandteilen aufgebaut: dem Soma
oder Zellkörper, dem am Axonhügel sitzenden Axon, den zahlreichen vom Soma
ausgehenden Verästelungen, die auch als Dendriten bezeichnet werden und den Synapsen,
die ihrerseits an den Dendriten zu finden sind.
Der Zellkörper einer Nervenzelle wird von einem stetig umwandelbaren Cytoskelett
umgeben, das mit mehreren Hohlzylindern versehen ist, an denen Näherstoffe und ganze
Zellorgane transportiert werden können und welches das Neuron allgemein stabilisiert. Des
Weiteren beherbergt das Soma neben sämtlichen untergeordneten Zellorganen, die für
Stoffwechsel- und Energieherstellungsprozesse verantwortlich sind, den Zellkern, der den
genetischen Code im Genom speichert und für die Herstellung von Proteinen und
Transmittern verantwortlich ist.
Am eben beschriebenen Zellkörper befindet sich eine sichtbare Erhebung, der
Axonhügel, an dem das Axon selbst andockt. Das Axon ist ein länglicher Fortsatz des
Neurons der im Schwerpunkt dazu dient Signale, die eine Nervenzelle an einer Synapse
empfängt von den Dendriten bis hin zu einer übertragenden Synapse an den Terminalien,
also den Bestimmungsorten der Reizweiterleitung zu übertragen. Ein bestimmender
Unterschied zwischen einem Axon und den Verzweigungen der Dendriten ist hierbei, dass
ein elektrisches Signal, welches über ein Axon geleitet wird, nicht an Stärke verlieren wird so
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wie dies bei der Weitergabe über Dendriten der Fall ist. Diese Informationsweiterleitung
geschieht dafür aber nur wenn ein Aktionspotenzial ausgelöst wurde, was einen ‚Alles-oder-
Nichts‘ – Prozess beschreibt, der gestartet werden kann, sobald eine Nervenzelle in der
Ladung ihres Membranpotenzials einen gewissen Schwellenwert überschreitet. Die Stärke
dieses Aktionspotenzials bleibt zwar konstant, die Geschwindigkeit der Weitergabe kann
jedoch durch einen höheren Durchmesser des Axons oder eine Myelinisierung durch
Gliazellen vergrößert werden. Es kann demnach zwischen Nervenzellen mit myelinisierten
und unmyelinisierten Axonen unterschieden werden, erstere kommen hierbei vermehrt in
den Bereichen des Gehirns vor, die für Sensorik und Motorik verantwortlich sind, da hier eine
größere Geschwindigkeit der Reizweitergabe gefragt ist, verbrauchen aber durch den
durchmesserverbreiternden Effekt der Myelinsegemente am Axon mehr Platz, was ein Grund
dafür ist, dass nicht jedes Axon diese Ummantelung besitzt.
Dendriten sind unterschiedlich dicke, plastisch veränderbare Verästelungen, die circa
90% der Oberfläche einer Nervenzelle ausmachen. An den Enden der einzelnen
Dendritenstränge sitzen jeweils Postsynapsen, die Reize von anderen Präsynapsen
entgegennehmen und an das Soma weiterleiten. Abhängig von der Nähe der dendritischen
Synapsen zum Zellkörper haben deren weitergegebene Reize entweder eine höhere oder
nur eine modulatorische Auswirkung auf die gesamte Nervenzelle oder: je weiter sich ein
Signal an einem Dendrit bewegen muss, desto schwächer wird dessen erregende oder
hemmende Wirkung. Je nachdem, wie oft eine Nervenzelle über eine synaptische
Verbindung an einem Dendriten erfolgreich aktiviert wird, sei es hemmend oder erregend,
desto ausgeprägter wird diese Verbindung bis hin zu einer physischen Veränderung
bezüglich der Dicke der Dendritenstämme an denen eine Postsynapse sitzt und Impulse
entgegennimmt. Im Rahmen dieser synaptischen Plastizität können sich auch weitere, dicht
beieinanderliegende Stämme an einem Dendriten bilden, indem der erste Stamm aufgeteilt
wird, die jetzt Raum für zwei Synapsen bieten und dadurch die Effektivität der
Informationsweitergabe steigern, gegensätzlich hierzu können solche Stämme auch
zurückgebildet werden, wenn so eine synaptische Verbindung selten, bis gar nicht genutzt
wird.
Eine Synapse beschreibt die Verbindungsglieder zwischen zwei Nervenzellen,
welche grundsätzlich in eine Präsynapse, die am Ende des Axons zu finden ist, und in eine
Postsynapse, die an den Ausläufern der Dendriten liegt, unterteilt werden. Prä- und
Postsynapse grenzen nicht direkt an der Zellmembran aneinander, sondern sind durch einen
schmalen Zwischenraum, den synaptischen Spalt, getrennt. Diese Trennung kann bei der
Weiterleitung eines Signals nur über das Umwandeln eines elektrischen Reizes in einen
chemischen Reiz bewerkstelligt werden, was durch, in sogenannten Vesikeln in der
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