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Warum wandeln Nervenzellen elektrische Signale in chemische Signale um?

Warum wandeln Nervenzellen elektrische Signale in chemische Signale um?


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Man würde annehmen, dass eine schnellere Reaktionszeit im Nervensystem von Vorteil wäre. Allerdings müssen Nervenzellen elektrische Impulse in chemische Signale umwandeln und eine Synapse überqueren. Warum haben sich Nervenzellen nicht so entwickelt, dass sie Signale rein elektronisch übertragen, und was war die evolutionäre Notwendigkeit für den heutigen, komplizierteren Aufbau der Nervenzelle?

Ich habe Antworten darauf gesehen, wie Synapsen kompliziertere Strukturen ERLAUBEN, aber nie, wie die Synapse entstanden ist. Ist es überhaupt möglich, eine Gehirnstruktur zu haben, ohne zwischen elektrischen und chemischen Signalen umzuwandeln? Wenn nicht, warum nicht? Wenn ja, warum Synapsen?


Es gibt zwei Arten von Synapsen:

  1. Chemische Synapse
  2. Elektrische Synapse

Der erste ist der, nach dem Sie fragen. Die zweite entspricht der schnelleren Synapse, die Sie sich vorstellen. Es besteht aus zwei Neuronen, die durch eine Gap Junction verbunden sind. Gap Junction bildet eine zytoplasmatische Brücke zwischen den Neuronen und ermöglicht dadurch, dass elektrische Signale durch Ionendiffusion direkt von einem Neuron zum nächsten gelangen, ohne in ein chemisches Signal umgewandelt zu werden.

Die zweite beinhaltet die Freisetzung von Chemikalien (Neurotransmitter) im synaptischen Spalt, dem extrazellulären Raum zwischen den beiden Neuronen. Es ist tatsächlich langsamer als die elektrische Synapse. Im Gegensatz zur elektrischen Synapse ermöglicht sie jedoch eine Vielzahl von postsynaptischen Effekten. Manche Neurotransmitter rufen erregende Wirkungen hervor, manche rufen hemmende Wirkungen hervor (elektrische Synapsen, bei denen die präsynaptische Seite ein Axon ist, erlauben nur erregende Wirkungen). Einige postsynaptische Rezeptoren für Neurotransmitter sind ionotrop, während andere metabotrop sind. Erstere sind Neurotransmitter-gesteuerte Ionenkanäle, was bedeutet, dass sie spezifische Ionen die postsynaptische Plasmamembran passieren lassen, wenn sie Neurotransmitter binden. Letztere lösen intrazelluläre chemische Reaktionen aus, wie die Produktion von cAMP, das Bestandteil eines Signalweges ist und beispielsweise die Expressionsstärke bestimmter Gene beeinflussen kann.

Dieser vielfältigere Satz postsynaptischer Reaktionen, die durch chemische Synapsen ermöglicht werden, erklärt, warum sie unser Nervensystem dominieren.

Referenz: Purves et al., Neuroscience, 5. Aufl., 2012 ISBN 978-0-87893-695-3


Warum wandeln Nervenzellen elektrische Signale in chemische Signale um? - Biologie

Die Umgebung einer Zelle kann auf vielfältige Weise auf sie einwirken: verschiedene Arten von Molekülen können ihre Oberfläche berühren, ihr Körper kann erhitzt oder abgekühlt werden, sie kann von Licht unterschiedlicher Wellenlänge getroffen, gedehnt, geschert oder elektrisiert werden (die Nerven und Muskeln , zum Beispiel). Die Signalübertragung vermittelt, wie Zellen auf solche Reize reagieren.

Die meisten Reize treffen von außen und interagieren mit der Zellmembran. Mehrere "Signalmoleküle", wie die Neurotransmitter, die es Nervenzellen ermöglichen, über Synapsen zu kommunizieren, binden an Rezeptorproteine ​​in der Membran und öffnen ihre Ionenkanäle.

Antworten

Zu den durch Signaltransduktion ausgelösten Reaktionen zählen die Aktivierung eines Gens, die Produktion von Stoffwechselenergie und die Zellfortbewegung, beispielsweise durch den Umbau des Zellskeletts.

Genaktivierung führt zu weiteren Effekten, da Gene als Proteine ​​exprimiert werden, von denen viele Enzyme, Transkriptionsfaktoren oder andere Regulatoren der Stoffwechselaktivität sind. Da Transkriptionsfaktoren wiederum noch mehr Gene aktivieren können, kann ein anfänglicher Stimulus über die Signaltransduktion die Expression einer ganzen Reihe von Genen und einer Reihe von physiologischen Ereignissen auslösen. Solche Massenaktivierungen werden oft als "genetische Programme" bezeichnet, ein Beispiel ist die Abfolge von Ereignissen, die ablaufen, wenn eine Eizelle von einem Spermium befruchtet wird.


III. PLANUNG UND LEHRE VON LABORAKTIVITÄTEN

Bereiten Sie die Studierenden zunächst auf die Laboraktivitäten vor, indem Sie Hintergrundinformationen entsprechend Ihrer Lehrpraxis bereitstellen (z. B. Vortrag, Diskussion, Handouts, Modelle). Da die Schüler keine Möglichkeit haben, selbst sensorische Rezeptoren oder Nervenbahnen zu entdecken, benötigen sie einige grundlegende anatomische und physiologische Informationen. Die Lehrkräfte können den Detaillierungsgrad und die Methoden der Präsentation des olfaktorischen Systems je nach Klassenstufe und verfügbarer Zeit wählen.

Bieten Sie den Schülern die Möglichkeit, ihre eigenen Experimente zu erstellen

Studenten brauchen zwar Anleitung und Übung, um gute Laborwissenschaftler zu werden, aber sie müssen auch lernen, Fragen zu stellen und zu untersuchen, die sie selbst generieren. Naturwissenschaftliche Klassenzimmer, die nur geführte Aktivitäten mit einer einzigen "richtigen" Antwort anbieten, helfen den Schülern nicht, Fragen zu formulieren, kritisch zu denken und Probleme zu lösen. Da Schüler von Natur aus neugierig sind, ist es ein logischer Schritt, Schüleruntersuchungen in den Unterricht zu integrieren, nachdem sie einige Erfahrung mit einem System gesammelt haben.

Der Abschnitt "Probieren Sie Ihr eigenes Experiment" dieser Einheit (siehe die begleitenden Lehrer- und Schülerleitfäden) bietet den Schülern die Möglichkeit, einen Teil ihres eigenen Lernens zu steuern, nachdem ein Kontrollsystem im "Klassenexperiment" eingerichtet wurde. Da die Schüler diese Art von Erfahrung persönlich haben, erinnern sie sich tendenziell sowohl an die wissenschaftlichen Prozesse als auch an die Konzepte dieser Laboratorien.

Verwenden Sie Explore Time oder Brainstorming, bevor Sie experimentieren

Um die Teilnahme der Schüler an der Planung und Durchführung von Experimenten zu fördern, bieten Sie zuerst Explore Time oder Brainstorming Time an. Aufgrund ihrer Neugier "spielen" Studenten normalerweise zuerst mit Labormaterialien, selbst in einem traditionelleren Labor, so dass es normalerweise erfolgreich ist, dieses natürliche Verhalten zu nutzen.

Für einige Experimente, wie zum Beispiel das Geruchslabor, ist Brainstorming wahrscheinlich am besten. Wenn die Schüler in diesen Laboren die Materialien untersuchen, bevor sie mit den Experimenten beginnen, werden sie wahrscheinlich viele davon identifizieren (oder von anderen identifizieren hören) und auswendig lernen. Darüber hinaus ist bei Aktivitäten zur Stimulierung von Erinnerungen, die mit Gerüchen verbunden sind, das "Überraschungs"-Element eines plötzlichen Hauchs von Material wichtig, um eine interessante Erfahrung zu erzeugen. Anstatt die Schüler erkunden zu lassen, kann der Lehrer einfach auf den Labortisch hinweisen und sagen, dass die Behälter mit Geruchsmaterialien für Experimente zur Verfügung stehen. Wenn die Schüler sehen, dass undurchsichtige, nicht gekennzeichnete Behälter mit Materialien verfügbar sind, können sie damit beginnen, Fragen für Untersuchungen zu erstellen, und der Lehrer kann weitere Ideen anbieten.

Klassenexperiment

Nachdem die Schüler Interesse an den Materialien und dem Thema geweckt haben, führen Sie die Klasse in das Klassenexperiment und helfen Sie ihnen, die Laborfrage zu formulieren. (Die Verwendung der im Lehrerhandbuch vorgeschlagenen Lehrerdemonstration hilft den Schülern auch, sich auf das Thema zu konzentrieren.) Verteilen Sie den Schülerleitfaden und alle Arbeitsblätter nach dem Brainstorming, damit die Schüler die Möglichkeit haben, selbst zu denken. (Siehe die begleitenden Anleitungen.)

"Probieren Sie Ihr eigenes Experiment"

Befolgen Sie für die Aktivität „Try Your Own Experiment“ das oben beschriebene Verfahren und fügen Sie die neuen Materialien für von Schülern erstellte Experimente hinzu. Lassen Sie die Schüler verschiedene Ideen vorschlagen und bündeln Sie dann ihre Energie, um das Labor überschaubar zu machen. Wenn beispielsweise mehrere Gruppen ähnliche Ideen haben, helfen Sie ihnen, eine Laborfrage zu formulieren, damit die Gruppen Daten vergleichen können. Das Ziel besteht darin, die Schüler zum selbstständigen Denken und Planen zu ermutigen und gleichzeitig genügend Grenzen zu setzen, um den Unterricht konzentriert zu halten. Die Lehrer- und Schülerhandbücher enthalten detaillierte Vorschläge für die Durchführung guter von Schülern erstellter Experimente.


Signale senden

Das Gehirn sendet nicht nur elektrische Signale durch das Nervensystem, sondern verwendet auch chemische Signale, um Prozesse im Körper zu steuern.

Haben Sie sich jemals gefragt, warum Sie sich schläfrig fühlen? Wenn die Sonne untergeht, produziert ein Teil Ihres Gehirns, die Zirbeldrüse, ein Hormon namens Melatonin, das Sie müde macht.

Melatonin wird bei Teenagern einige Stunden später produziert als bei Erwachsenen und Kindern. Dies führt dazu, dass Teenager später ins Bett gehen und aufwachen möchten als Erwachsene und Kinder.

Teenager sind nicht faul: Es hängt alles damit zusammen, wie das Gehirn Signale an den Körper sendet.


Studie findet einen Schlüssel zur Nervenregeneration

Forscher der University of Wisconsin-Madison haben einen Schalter gefunden, der Helferzellen im peripheren Nervensystem in den "Reparaturmodus" umleitet, eine Form, die beschädigte Axone wiederherstellt.

Axone sind lange Fasern auf Neuronen, die Nervenimpulse übertragen. Das periphere Nervensystem, das Signalnetzwerk außerhalb des Gehirns und des Rückenmarks, hat eine gewisse Fähigkeit, zerstörte Axone zu regenerieren, aber die Reparatur ist langsam und oft unzureichend.

Die neue Studie schlägt Taktiken vor, die dieses natürliche Nachwachsen auslösen oder beschleunigen und die Genesung nach körperlichen Verletzungen unterstützen könnten, sagt John Svaren, Professor für vergleichende Biowissenschaften an der UW-Madison School of Veterinary Medicine. Der Befund kann auch auf genetische Anomalien wie die Charcot-Marie-Tooth-Krankheit oder Nervenschäden durch Diabetes zutreffen.

Svaren, leitender Autor eines am 30. August veröffentlichten Berichts in Die Zeitschrift für Neurowissenschaften, untersuchte, wie sich Schwann-Zellen, die Axone im peripheren Nervensystem umarmen, umwandeln, um nach einer Verletzung eine viel aktivere und "intelligentere" Rolle zu spielen.

Schwann-Zellen bilden die isolierende Myelinscheide, die die Übertragung von Nervenimpulsen beschleunigt. Im Reparaturmodus bilden Schwann-Zellen eine Reparatur-Crew, die neben der üblichen Isolierarbeit auch die Hausreinigung und die Stimulation des Nervennachwuchses hinzufügt.

Svaren und sein Doktorand Joseph Ma verglichen die Aktivierung von Genen in Schwann-Zellen bei Mäusen mit intakten oder geschnittenen Axonen. "Wir haben gesehen, wie eine Reihe latenter Gene aktiv wurde, aber erst nach einer Verletzung", sagt Svaren, "und diese starteten ein Programm, das die Schwann-Zellen in einen Reparaturmodus versetzt, in dem sie verschiedene Aufgaben ausführen, die das Axon zum Nachwachsen braucht."

Im Reparaturmodus, aber nicht im normalen, beginnen die Schwann-Zellen mit der Reinigung des Hauses und helfen dabei, Myelin aufzulösen, das für das ordnungsgemäße Funktionieren unerlässlich ist, aber ironischerweise die Regeneration nach einer Verletzung verhindert. "Wenn man Schwann-Zellen zu einer Party einlädt", sagt Svaren, "räumen sie die Flaschen auf und spülen das Geschirr ab, bevor sie das Haus verlassen."

Diese Säuberung muss innerhalb von Tagen nach der Verletzung erfolgen, sagt Svaren, der den zellulären und molekularen neurowissenschaftlichen Kern am Waisman Center auf dem UW-Madison-Campus leitet.

Die Schwann-Zellen sezernieren auch Signale, die Blutzellen beschwören, um die Reinigung zu unterstützen, und sie zeichnen einen Weg für das Nachwachsen des Axons auf. Schließlich kehren sie in die Isolatorrolle zurück, um eine Ersatz-Myelinscheide auf dem regenerierten Axon wachsen zu lassen.

Unerwarteterweise führte der Übergang in die Reparaturform des Schwann nicht zu einer Rückkehr in eine primitivere Form, sondern beruhte auf einer Änderung der Regulation seiner Gene. "Fast jede andere Reaktion auf eine Verletzung des Nervensystems, insbesondere im Gehirn, erfordert vermutlich Stammzellen, um die Zellen neu zu besiedeln, aber es gibt hier keine Stammzellen", sagt Svaren. „Die Schwann-Zellen programmieren sich selbst neu, um das Programm zur Reparatur von Verletzungen aufzubauen. Wir beginnen, sie als aktive Akteure mit einer Doppelrolle beim Schutz und der Regeneration des Axons zu sehen, und wir untersuchen, welche Faktoren die Initiierung und Wirksamkeit des Verletzungsprogramms bestimmen.“ ."

Nach der Entschlüsselung des menschlichen Genoms ist die Epigenetik – die Erforschung der Genregulation – in den Vordergrund gerückt mit der Erkenntnis, dass Gene erst dann eine Rolle spielen, wenn sie eingeschaltet werden, und dass genetische Schalter der grundlegende Grund dafür sind, warum eine Hautzelle sieht nicht wie eine Nervenzelle aus und eine Nervenzelle funktioniert anders als eine weiße Blutzelle.

In der Epigenetik, wie auch anderswo in der Biologie, werden Prozesse oft durch ein Gleichgewicht zwischen "Stop"- und "Go"-Signalen reguliert. Im Schwannschen Zellübergang identifizierten Svaren und Ma ein System namens PRC2, das normalerweise das Reparaturprogramm zum Schweigen bringt. "Dieser Pfad entspricht einem Ein-Aus-Schalter, der normalerweise ausgeschaltet ist", sagt Svaren, "und wir möchten wissen, wie wir ihn einschalten können, um den Reparaturprozess einzuleiten."

Die Natur des Gen-Silencing-Systems auf höchster Ebene deutete auf Medikamente hin, die die Silencing-Marke von den fraglichen Genen entfernen könnten, und Svaren sagt, dass er ein Enzym identifiziert hat, das "die Bremsen entfernen" und das Reparaturprogramm bei Bedarf als Reaktion darauf absichtlich aktivieren kann Verletzung.

Auch wenn die Drogentests vielversprechend sind, werden jahrelange Experimente notwendig sein, bevor das System am Menschen getestet werden kann. Darüber hinaus, wie Svaren anerkennt, "bestimmen viele Faktoren, wie gut sich ein Axon regenerieren kann. Ich sage nicht, dass dieser einzelne Weg zu einem Allheilmittel führen könnte, aber wir hoffen, dass es ein wichtiger Faktor ist."

Svaren sagt, es sei nicht klar, wie die aktuellen Ergebnisse zu peripheren Nerven mit Schäden am Gehirn und Rückenmark zusammenhängen, wo ein anderer Zelltyp für Neuronen sorgt. Es gibt jedoch einige Ähnlichkeiten. Bei Multipler Sklerose zum Beispiel muss dem Ersatz von beschädigtem Myelin eine Reinigung vorausgehen.

Letztendlich könnte die Studie der Regeneration eine neue Tür öffnen, sogar über einen Schlüsselsektor des Nervensystems hinaus. „Wir haben uns die Schwann-Zelle als eine statische Einheit vorgestellt, die nur dazu da war, Myelin herzustellen, aber sie haben dieses latente Programm, bei dem sie die Ersthelfer werden und viele Aktionen einleiten, die für die Regeneration des Axons erforderlich sind“, sagt Svaren.


Wie kommunizieren Zellen?

Zellen kommunizieren grundsätzlich auf vier Arten miteinander. Die erste Art, wie zwei Zellen miteinander kommunizieren, ist der direkte Kontakt. Es kann einen direkten Zell-zu-Zell-Kontakt oder einen Kontakt zwischen einer Zelle und einer extrazellulären Matrix geben. Die extrazelluläre Matrix ist eine Proteinschicht zwischen einem Nerv und einem Muskel. Der zweite Weg, auf dem Zellen kommunizieren, ist über Kurzstreckensignale. Diese Signale sind normalerweise Proteine, und sie werden von einer Zelle sezerniert und legen eine kurze Strecke zurück, bevor sie von einer anderen Zelle erkannt und interpretiert werden.

Die dritte Art, wie Zellen miteinander kommunizieren, ist über Langstreckensignale. Diese Signale sind normalerweise Hormone. Zu den Hormonen gehören Testosteron, Östrogen und Progesteron. Diese Hormone spielen eine aktive Rolle bei der Steuerung der Entwicklung einer Person während der Pubertät. Hormone wie Insulin steuern den Zuckerstoffwechsel im Körper. Menschen, die an Diabetes leiden, haben ein Problem mit Insulin.

Schließlich kommunizieren Zellen miteinander durch komplexe Botschaften, die in Form von elektrischen und chemischen Signalen ausgesendet werden. Diese Nachrichten befinden sich normalerweise zwischen zwei Neuronen oder zwischen einem Neuron und einer Muskelzelle. Die Punkte, an denen elektrische Signale in chemische Signale und dann wieder in elektrische Signale umgewandelt werden, werden Synapsen genannt.

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Der Begriff der kommunikativen Künste ist die Sammelbezeichnung für Werbung, Journalismus, Public Relations.

Verschiedene Fischarten verwenden unterschiedliche Kommunikationsmethoden. Karpfen und ihre nahen Verwandten verwenden Pheromone.

Die Kommunikation der Nervenzellen ist ein komplexer Vorgang. Die Dendriten empfangen die Nachrichten. Diese chemischen.

Wie kommunizieren Menschen? Talktext-Leute auf dem TelefonGebärdenspracheMessagerighting.

Das tun sie wirklich nicht. Ich meine, sie können nicht miteinander reden und sie fragen, wie es ihnen geht. Aber sie können.

Das hängt davon ab, welche Art von Zellen sie haben und in welcher Lebensphase sie sich befinden. Zum Beispiel einige Zellen.

Es wird selten verwendet, aber es ist nur "Com" wie in "Inter-Com" für die interne Kommunikation.

Wenn eine Gruppe von Zellen zusammenklebt und eine gemeinsame Funktion wie die Bildung der Knochen, der Muskeln, der Neubildung ausführt.


Warum wandeln Nervenzellen elektrische Signale in chemische Signale um? - Biologie

Teile der Nervenzelle und ihre Funktionen

Silvia Helena Cardoso, PhD

Der Zellkörper (Soma) ist die Fabrik des Neurons. Es produziert alle Proteine ​​für die Dendriten, Axone und synaptischen Enden und enthält spezialisierte Organellen wie die Mitochondrien, den Golgi-Apparat, das endoplasmatische Retikulum, sekretorische Granula, Ribosomen und Polysomen, um Energie bereitzustellen und die Teile herzustellen, sowie eine Produktionslinie zum Zusammenbauen die Teile zu fertigen Produkten.

Cytosol - Ist die wässrige und salzige Flüssigkeit mit einer kaliumreichen Lösung im Inneren der Zelle, die Enzyme enthält, die für den Stoffwechsel der Zelle verantwortlich sind.

1. Nukleus - Abgeleitet vom lateinischen Wort für "nux", Nuss, ist der Nukleus der Archivar und der Architekt der Zelle. Als Archivar enthält es die Gene, bestehend aus DNA, die die Zellgeschichte enthält, die grundlegende Information zur Herstellung aller für diese Zelle charakteristischen Proteine. Als Architekt synthetisiert es RNA aus DNA und schickt sie durch ihre Poren in das Zytoplasma, um sie bei der Proteinsynthese zu verwenden.

Die . Nukleolus ist eine Organelle innerhalb des Nukleus, die aktiv an der Ribosomensynthese und am Transfer von RNA in das Zytosol beteiligt ist.

2. Golgi-Apparat – membrangebundene Struktur, die bei der Verpackung von Peptiden und Proteinen (einschließlich Neurotransmittern) in Vesikel eine Rolle spielt.

3. Polyribosomen - Es gibt mehrere freie Ribosomen, die durch einen Faden verbunden sind. Der Faden ist ein einzelner mRNA-Strang (Messenger-RNA, ein Molekül, das an der Synthese von Proteinen außerhalb des Zellkerns beteiligt ist). Die zugehörigen Ribosomen arbeiten daran, um mehrere Kopien desselben Proteins herzustellen.

4. Neuronale Membran (siehe nächster Kasten)

5. Mitochondrium - Dies ist der Teil der Zelle, der für die Energieversorgung in Form von ATP (Adenosintriphosphat) verantwortlich ist. Neuronen brauchen enorm viel Energie. Das Gehirn ist eines der stoffwechselaktivsten Gewebe des Körpers. Beim Menschen beispielsweise verbraucht das Gehirn 40 ml Sauerstoff pro Minute. Mitochondrien verwenden Sauerstoff und Glukose, um den größten Teil der Energie der Zelle zu produzieren.
Das Gehirn verbraucht große Mengen an ATP. Die in ATP gespeicherte chemische Energie wird verwendet, um die meisten biochemischen Reaktionen des Neurons anzutreiben. Beispielsweise nutzen spezielle Proteine ​​in der neuronalen Membran die Energie, die beim Abbau von ATP zu ADP freigesetzt wird, um bestimmte Substanzen durch die Membran zu pumpen, um Konzentrationsunterschiede zwischen dem Inneren des Neurons und der Außenseite herzustellen.

6. Raues endoplasmatisches Retikulum und glattes endoplasmatisches Retikulum (7) – Ein Rohrsystem für den Transport von Materialien innerhalb des Zytoplasmas. Es kann Ribosomen (raues ER) oder keine Ribosomen (glattes ER) haben. Bei Ribosomen ist das ER für die Proteinsynthese wichtig.

Nissl-Körper - Gruppen von Ribosomen, die für die Proteinsynthese verwendet werden.

Die neuronale Membran dient als Barriere, um das Zytoplasma innerhalb des Neurons einzuschließen und bestimmte Substanzen auszuschließen, die in der Flüssigkeit schwimmen, die das Neuron umspült.

Die Membran mit ihrem Proteinmosaik übernimmt viele wichtige Funktionen:

  • bestimmte Ionen und kleine Moleküle aus der Zelle herauszuhalten und andere hereinzulassen,
  • Anreicherung von Nährstoffen und Abweisung von Schadstoffen,
  • enzymatische Reaktionen katalysieren,
  • Aufbau eines elektrischen Potentials innerhalb der Zelle,
  • einen Impuls ausführen
  • empfindlich auf bestimmte Neurotransmitter und Modulatoren reagieren.

Die Membran besteht aus Lipiden und Proteinen - Fetten und Aminosäureketten. Die Grundstruktur dieser Membran ist eine Doppelschicht oder ein Sandwich aus Phospholipiden, die so organisiert sind, dass die polaren (geladenen) Regionen nach außen und die nicht polaren Regionen nach innen zeigen.

Die Außenfläche der Membran enthält die Rezeptoren, kleine spezialisierte molekulare Bereiche, die eine Art "Anheftungsöffnung" für andere externe Moleküle bereitstellen, in einem Schema analog zu einem Schlüssel und einem Schlüsselloch. Für jedes externe Molekül gibt es einen entsprechenden Rezeptor. Immer wenn Rezeptoren an ein Molekül angeheftet werden, kommt es zu Veränderungen der Membran und im Inneren der Zelle, wie zum Beispiel die Veränderung der Permeabilität für einige Ionen.

Diese Strukturen verzweigen sich baumartig und dienen als Hauptapparat für den Empfang von Signalen anderer Nervenzellen. Sie fungieren als "Antennen" des Neurons und sind von Tausenden von Synapsen bedeckt. Die dendritische Membran unter der Synapse (die postsynaptische Membran) enthält viele spezialisierte Proteinmoleküle, sogenannte Rezeptoren, die die Neurotransmitter im synaptischen Spalt erkennen. Eine Nervenzelle kann viele Dendriten haben, die sich mehrfach verzweigen, ihre Oberfläche ist unregelmäßig und mit dendritischen Stacheln bedeckt, wo die synaptischen Eingangsverbindungen hergestellt werden.

Normalerweise ein langer Prozess, der oft in entfernte Regionen des Nervensystems projiziert. Das Axon ist die Hauptleitungseinheit des Neurons und kann elektrische Signale über Entfernungen von nur 0,1 mm bis zu 2 m übertragen. Viele Axone teilen sich in mehrere Zweige auf und übermitteln dadurch Informationen an verschiedene Ziele. Viele Neuronen haben keine Axone. In diesen sogenannten amakrinen Neuronen sind alle neuronalen Prozesse Dendriten. Es werden auch Neuronen mit sehr kurzen Axonen gefunden.

Die Axone vieler Neuronen sind in eine Myelinhülle gehüllt, die aus den Membranen von interstitiellen Zellen besteht und um die Axone gewickelt ist, um mehrere konzentrische Schichten zu bilden. Die Myelinscheide ist an verschiedenen Stellen durch die Ranvier-Knoten durchbrochen, so dass sie im Querschnitt wie eine Wurstkette aussieht. Das Myelin schützt das Axon und verhindert Interferenzen zwischen Axonen, wenn sie in Bündeln, manchmal zu Tausenden, weitergegeben werden.

Die Zellen, die sich um periphere Nervenfasern – also Nervenfasern außerhalb des Gehirns und des Rückenmarks – wickeln, werden Schwann-Zellen genannt (weil sie erstmals von Theodor Schwann beschrieben wurden). Die Zellen, die sich im Zentralnervensystem (Gehirn und Rückenmark) um Axone wickeln, werden Oligodendrozyten genannt. Das Axon mit seiner umgebenden Hülle wird als Nervenfaser bezeichnet. Zwischen jedem Paar aufeinanderfolgender Schwann-Zellen befindet sich eine Lücke eines Ranvier-Knotens.

Der Axonhügel ist die Stelle, an der das Axon mit der Zelle verbunden ist. Von hier aus erfolgt normalerweise die elektrische Zündung, die als Aktionspotential bekannt ist.

5. Nervenendigung (präsynaptische Terminals)

Synapsen sind die Verbindungen, die mit anderen Nervenzellen gebildet werden, wo das präsynaptische Ende einer Zelle mit der postsynaptischen Membran einer anderen in Kontakt kommt. An diesen Verbindungsstellen werden Neuronen erregt, gehemmt oder moduliert. Es gibt zwei Arten von Synapsen, elektrische und chemische.

Elektrische Synapsen treten dort auf, wo das präsynaptische Terminal in elektrischer Kontinuität mit dem postsynaptischen steht. Ionen und kleine Moleküle passieren durch und verbinden so Kanäle von einer Zelle zur nächsten, so dass elektrische Veränderungen in einer Zelle fast augenblicklich auf die nächste übertragen werden. Ionen können an diesen Übergängen im Allgemeinen in beide Richtungen fließen, d. h. sie neigen dazu, bidirektional zu sein, obwohl es elektrische Übergänge gibt, an denen die Ionen nur in eine Richtung fließen können, diese werden als gleichrichtende Übergänge bezeichnet. Gleichrichtende Verbindungen werden verwendet, um das Feuern von Nervenzellen zu synchronisieren.

Die chemische synaptische Verbindung ist komplizierter. Die Lücke zwischen den post- und präsynaptischen Enden ist größer, und der Übertragungsweg ist nicht elektrisch, sondern wird von Neurotransmittern getragen, neuroaktiven Substanzen, die an der präsynaptischen Seite der Verbindung freigesetzt werden. Es gibt zwei Arten von chemischen Verbindungen. Typ I ist eine erregende Synapse, die im Allgemeinen auf Dendriten vorkommt, Typ II ist eine hemmende Synapse, die im Allgemeinen auf Zellkörpern vorkommt. An diesen beiden Synapsenarten werden unterschiedliche Stoffe freigesetzt. Die Richtung des Informationsflusses ist an diesen Kreuzungen normalerweise eine Richtung.

Jeder Terminalknopf ist über eine kleine Lücke, die Synapse genannt wird, mit anderen Neuronen verbunden. Die physikalischen und neurochemischen Eigenschaften jeder Synapse bestimmen die Stärke und Polarität des neuen Eingangssignals. Hier ist das Gehirn am flexibelsten und am anfälligsten. Eine Änderung der Konstitution verschiedener Neurotransmitter-Chemikalien kann die Menge der Stimulation, die das feuernde Axon auf den benachbarten Dendriten ausübt, erhöhen oder verringern. Eine Veränderung der Neurotransmitter kann auch ändern, ob die Stimulation erregend oder hemmend ist.


Kegelzellen

Die in den Mitochondrien erzeugte Energie wird auch verwendet, um Proteine ​​​​zu synthetisieren, die sich dann über den Golgi-Apparat bewegen und dann durch das Zilien [das ist ein dünner "Stiel" [mit der 9 + 2-typischen Mikrofilament-Struktur eines Ziliens], der verbindet die äußeren und inneren Segmente der Photorezeptoren], in die äußeren Segmente (in Stäbchen wird dieses Protein verwendet, um mehr der Scheiben zu bilden, von denen sich zahlreiche Stapel wie viele Pittabrote in ihrer Verpackung befinden) in den äußeren Segment. Bei Zapfen verflüchtigt sich das Protein im äußeren Segment. Diese Proteine ​​umfassen unter anderem die Enzyme, die für verschiedene biochemische Prozesse notwendig sind, z.B. Synthese der 3 Arten von Zapfenopsinen (mit maximaler Absorption von rotem, grünem bzw. blauem Licht für das trichromatische Farbsehen, auch L-, M- bzw. S-Zapfen genannt (langwellig, mittel und kurz).

(Ein Enzym, das für die Umwandlung von Licht in ein [elektrisches] Nervensignal benötigt wird, ist PDE-6 (Phosphodiesterase-6) (weit über dem A-Level, also dw überhaupt, wenn Sie sich nicht daran erinnern können)).


Auswirkungen des Alters auf die Neurochemie von Synapsen

Normales Altern scheint zu signifikanten, aber eingeschränkten neurochemischen Veränderungen in Synapsen zu führen. Jeder der vielen Schritte, die an der Neurotransmission beteiligt sind, kann in einigen Neuronen verändert sein, aber es scheint nicht, dass es globale Veränderungen in der Neurochemie aller Synapsen gibt. Studien zur Neurotransmitter-Synthese sind schwierig, da die meisten synthetischen Enzyme instabil und schwer zu messen sind. Es wurde jedoch gezeigt, dass die Synthese von ACh in einigen Gehirnregionen, einschließlich der Großhirnrinde, mit dem Alter abnimmt. Auch die Spiegel anderer Neurotransmitter (z. B. Dopamin) scheinen im späteren Leben ebenfalls regionalspezifisch abzunehmen. Altersbedingte Veränderungen der Neurotransmitter-Rezeptoren wurden durch direktes Testen der Proteine ​​und durch Analyse der Bindung markierter Neurotransmitter an Hirnabschnitte untersucht. Rezeptoren für die Neuropeptide und für einige Aminosäure-Neurotransmitter scheinen gegenüber altersbedingten Veränderungen relativ resistent zu sein. Im Gegensatz dazu nehmen ACh-, Dopamin- und Serotonin-Rezeptoren mit dem Alter in mehreren Regionen des Gehirns ab. Selbst bei Synapsen, bei denen sowohl Neurotransmitter-Spiegel als auch Neurotransmitter-Rezeptoren aufrechterhalten werden, können Veränderungen der Second-Messenger-Systeme altersbedingte Verschlechterungen der synaptischen Funktion bewirken. Solche Veränderungen können einen altersabhängigen Verlust von Plastizität —, das heißt eine Abnahme der Fähigkeit der synaptischen Stimulation, die anhaltenden biochemischen Veränderungen in postsynaptischen Neuronen hervorzurufen, die dem Lernen und dem Gedächtnis zugrunde liegen.


Kann das Gehirn zurückschwingen?

Wenn eine Opioidstörung fortschreitet, benötigt eine Person eine größere Menge der Medikamente, um den Entzug in Schach zu halten. Eine Person überdosiert normalerweise, wenn sie so viel von dem Medikament einnimmt, dass der Hirnstamm die Atmung verlangsamt, bis sie aufhört, sagte Kosten.

Viele Ärzte haben sich der Opioid-Ersatztherapie zugewandt, einer Technik, bei der hochwirksame und süchtig machende Medikamente wie Heroin durch Verbindungen wie Methadon oder Buprenorphin (ein Bestandteil von Suboxone) ausgetauscht werden.

Diese Substitute verdrängen Heroin, wenn sie die Opioidrezeptoren erreichen, aktivieren die Rezeptoren jedoch nicht in gleichem Maße. Auf diese Weise verringern sie die Wahrscheinlichkeit einer Überdosierung einer Person. Diese Ersatzmedikamente haften auch über einen längeren Zeitraum an den Rezeptoren, was die Entzugserscheinungen lindert. Buprenorphin beispielsweise bindet 80 Minuten lang an einen Rezeptor, während Morphin nur wenige Millisekunden hält.

Der Wissenschaftskorrespondent Miles O’Brien entdeckt, dass zukünftige Schmerzbehandlungen auf virtueller Realität basieren könnten.

Für einige ist diese Lösung nicht perfekt. Die Patienten müssen auf absehbare Zeit auf dem Ersatzbedarf bleiben, und einige Genesungsgemeinschaften sind gespalten darüber, ob die Behandlung von Opioiden mit mehr Opioiden die Krise lösen kann.

Außerdem funktioniert die Opioid-Ersatztherapie nicht bei Fentanyl, dem synthetischen Opioid, das heute mehr Amerikaner tötet als Heroin. Kostens Labor ist eines von vielen, die an einem Opioid-Impfstoff arbeiten, der das Immunsystem einer Person dazu bringen würde, Medikamente wie Fentanyl zu entfernen, bevor sie ins Gehirn gelangen können. Aber das sind noch Jahre von der Verwendung beim Menschen entfernt.

Und Evans und Cahill sagten, viele Kliniken in Südkalifornien kombinieren psychologische Therapie mit Opioid-Ersatzverschreibungen, um die Stimmungsaspekte der Epidemie zu bekämpfen.

„Ich glaube nicht, dass es hier eine Wunderwaffe geben wird“, sagte Evans. „Es geht wirklich darum, sich um die Gesellschaft und die Psyche der Menschen zu kümmern, anstatt nur um Behandlung.“


Schau das Video: Hjernen og nervesystemet (Juli 2022).


Bemerkungen:

  1. Faele

    Ich habe nachgedacht und diese Frage entfernt

  2. Keramar

    Es ist sicherlich richtig

  3. Vidal

    Ich werde wissen, vielen Dank für die Erklärung.

  4. Matson

    Sportsarsch!))



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