Bio Neurobiologie und Evolutionsbiologie

sensorisch/ affarent: transportieren Reize durch Sinnen an Zentralnervensystem.

motorisch/ efferent: transportieren Befehle an Organe vom Zentralnervensystem aus, die schlussendlich zur REaktion führen.

• monosynaptisch: Information wird 1 mal umgeschaltet/ übertragen
• polysynaptisch: Information wird mehrmals umgeschaltet/ übertragen

• Eigenreflex: Reiz und Reaktion am gleichen Ort
• Fremdreflex: Reiz und Reaktion and verschiedenen Orten

Ein Reflexbogen ist der Weg der körperlichen "Elektrizität" vom Reiz bis zur Reaktion.

Ein Reiz ist eine physikalische oder chemische Einwirkung, die Zellen erregt.

Adäquate Reize sind Reize, die von spezialisierten Rezeptoren aufgenommen werden.

Rezeptorzellen

Das sind die Berührungsstellen der Endköpfchen und der Oberflächen von Nervenzellen, Muskeldasern oder Drüsenzellen.

Um einen Raiz auszulösen muss die Einwirkung eine Minimalstärke haben.... sonst läuft er nicht.

• (1) Dendrit (2) Zellmembran (3) Zellplasma (4) Zellkern (5) Endoplasmatisches Retikulum (6) Axonhügel (7) Schwann'sche Zelle (8) Myelinscheide (9) Ranvier'sche Schnürringe (10) Endköpfchen
• (bis 6) Soma (bis endwurzel) Axon (endwurzel) Endverzweigung

• Markhaltige Neurone sind Neurone mit Markscheiden. Kommen bei Wirbeltieren v.a im Gehirn, Rückenmark und im peripheren somatischen Nervensystem vor.
• Marklose Neurone sind "nackte" Neurone. Sie kommen bei wirbellosen Tieren und z.T im vegetativen Nervensystem der Wirbeltiere vor.

Das sind Hüllen am Axon der Nervenzellen, die durch Umwicklungen von Schwannschen Zellen gebildet werden.

• vegetative Nervensystm: Automatische Vorgänge im Körper werden vom vegetativen Nervensystem reguliert (herzschlag)
• somatisches Nervensystem: Ist für die bewusste Aufnahme von Reizen durch die Umwelt zuständig.

Bezeichnet den Teil des Nervensystems, der ausserhalb des Gehirns oder Rückenmarks liegt.

Bündel von Neuriten, von Bindegewebe umschlossen

Gesamtheit aller Neurone zusammen mit den umgebenden Zellen und Geweben

• Eigenes Binde- und Stützwebe des Nervensystems.
• Besteht aus verschiedenen Zelltypen.
• Dient dem Schutz, Ernährung und Isolierung der Neurone.

• Auf beiden Seiten der Membran liegen Ionen in wässriger Lösung
• K+ 150 5, Na+ 15 150, Cl- 10 120, A- 100 (-)
• Die Zellmembran ist für verschiedene Ionentypen unterschiedlich permeabel. unerregt fast nur permeabel für K-Ionen und Wassermolekülen.
• => Es entsteht aussenmedium entsteht ein Überschuss an positiven und im inneren an negativen Ionen. Die Membran wird elektrisch polarisiert. => Elektrische Spannung. Die Spannung verhindert den weiteren Nettofluss der K-Ionen.
• => Gleichgewichtszustand
• => Ruhepotenzial/ K-Diffusionspotenzial

• Ionenkanäle (röhrenförmige Proteinmoleküle mit bestimmten innendurchmesser)
• Elektrisch geladene Bereiche, die Nur Anione/ Katione durchlassen

Die Membran lässt aber auch Natrium durch, wenn auch nur sehr wenig, welches aber mit der Zeit das Ruhepotenzial abbauen würde. Darum hat die Zelle Ionenpumpen, die aus Proteine, die in die Zellmembran eingelagert sind, bestehen, welche unter Energieaufwand selektiv Ionen gegen das Konzentrationsgefälle transportieren. Bsp Na-K-Pumpe

Sie spaltet ATP zu ADP und P und bekommt somit Energie, um gleichzeitig 3 Na-Ionen von innen nach aussen und 2 K-Ionen von aussen nach innen zu transportieren. Der Betrieb dieser Pumpe braucht etwa 70% sämtlicher Stoffwechselenergie eines Neurons.

• -80 bis -150 mV
• Das negative Vorzeichnen zeigt, dass die Innenseite gegenüber der Aussenseite negativ geladen ist.

• Ein Oszilloskop zeigt die Membranspannung an.
• Elektrode für Zellinneres besteht aus einer Glaspipette, mit sehr dünnen Spitze (0.5um). Die Füllung ist meist eine Kaliumchloridlösung, in die eine Metallelektrode eingetaucht wird. Die intrazelluläre und extrazelluläre Elektroden werden dem Oszilloskop angeschlossen und die Spannung wird gemessen.

Erregt man ein Axon durch einen geringen Stromstoss, so kann man eine Spannungsänderung messen (Depolarisation). Die Änderung heisst Rezeptorpotenzial. Erreicht die Depolarisation einen bestimmten Schwellenwert, so kommt es zu einer Umpolarisation der Membran und es tritt eine kurzzeitige Spannungsumpolung auf +30mV (etwa 1 msec) Diese Spannungsänderung heisst Aktionspotenzial. Das Ruhepotenzial tritt kurz danach wieder ein.

• Die Durchlässigkeit der Kanäle im Axon ist spannungsabhängig. Beim Ruhepotenzial sind die Na-Kanäle geschlossen und die K-Kanäle schwach offen.
• Wird das Axon depolarisiert und erreicht einen bestimmten Schwellenwert (bei vielen -50mV), öffnen sich die Na-Kanäle.
• => Einströmen der Na-Ionen. (500-fach)
• => Umpolarisation
• Diese Kanäle bleiben 1-2 msec offen und schliessen sich dann wieder. Gleichzeitig öffnen sich alle K-Kanäle.
• Massiver K-Ausstrom.
• => Repolarisation (kehrt in Ruhewert zurück)
• Ein Aktionspotenzial entsteht unter natürlichen Bedingungen nur am Axonhügel und wandert nur in eine Richtung über das Axon

• Die Refraktärzeit ist die Zeit nach einem Aktionspotenzial, während der das Axon nicht gerizt werden kann.
• Der K-Aussstrom während des AP ist grössen als der Na-Einstrom.
• Die Repolarisation geht über das Ruhepotenzial
• => Nachpotenzial (Hyperpolarisation)
• Die Na-Kanäle brauchen Zeit, sich zu schliessen und können während dieser Zeit nicht geöffnet werden.
• Nach Abschluss des AP wird das Ruhepotenzial durch die Ionenpumpe aufrechterhalten.

Da das AP an einer Stelle auftritt und es zu einer lokalen Umpolung kommt, werden die Ionen von den direkt nebenanliegenden Ionen angezogen und wandert so durch das Axon. Und an allen Stellen wird ein neues AP erzeugt durch Depolarisation.

An Markscheiden gibt es keine spannungsabhängigen Na-Poren. Aktionspotenziale entstehen nur an R. Schnürringe. Wenn da also ein AP entstanden ist, enstehen Ausgleichsströme zum nächsten R. Schnürring, der wiederum depolarisiert wird, was dann wieder zum AP folgt.

Ganglien sind kompakte Anhäufungen von Nervenzellen.

Nervensystem, bei dem die Ganglien in jedem Segment eine Querverbindung haben. (bsp. Biene)

Wenn Ganglien räumlich und funktional eine Einheit bilden, spricht man vom Zentralnervensystem.

Sie ist der äussere Bereich des Rückenmarks und in ihr verlaufen sensorische Bahnen, die zum Gehirn führen und motorische Bahnen, die vom Gehirn kommen.

Sie ist der innere Bereich des Rückenmarks und enthält aine grosse Konzentration von Neuronen. Sie verbindet das periphere Nervensystem mit dem Hirn.

Zwischen je 2 Wirbeln entspringt rechts und links ein Rückenmarksnerv mit vorderen und hinteren Wurzel.

• Die hintere Wurzel verdickt sind kurz nach dem Entspringen zum Spinalganglion, welches die Zellkörper sensorischer Neuronen umfasst.
• Die vordere Wurzel sendet motorische Fasern zu den Muskeln des Rumpfs. Die Zellkörper dieser Fasern liegen in der grauen Substanz.

Der gemischte Nerv ist der Teil, an dem die vordere und hintere Wurzel vereinigen.

• 1: Das Aktionspotenzial erreicht das Endköpfchen und Calzium-Ionen-Kanäle öffnen sich. Dieser Einstrom fördert den Transport der Synaptischen Vesikel, zur präsynaptischen Membran.
• 2: Vesikel fusionieren mit Membran. Calzium-Ionen werden ausgepumpft. Dadurch werden keine Transmitter (Acetylcholin) mehr ausgeschüttet. Durch die Fusion gelangen die Transmitter in synaptischen Spalt.
• 3: Wegen Konzentrationsgefälle diffundieren Transmittermoleküle durch synaptischen Spalt in Empfängermembran. (postsynaptische Membran)
• In der Flüssigkeit des synaptischen Spaltes befinden sich u.a. auch Moleküle des Enzyms Acetylcholinesterase, welche schon während des Diffundierens Acetylcholin in Acetat-Ionen und Cholin-Moleküle spaltet.
• 4: In postsynaptische Spalt hat es Acetylcholin-Rezeptoren, die Kation-Kanäle steuert. (Schloss-Schlüssel-Prinzip)
• => hauptsächlicher Natrium-Ionen-Einstrom, da Kalium-Ionen im Ruhepotenzial im Gleichgewicht sind.
• 5: Auch in der postsynaptischen Membran hat es Acetylcholinesterase. Die gespalteten Transmitter gelangen wieder in Endköpfchen.
• 6: Der Na-Ionen-Einstrom bewirkt eine Depolarisation in der postsynaptischen Membran. => Postsynaptisches Potenzial => breitet sich über unerregbare Somamembran bis zum Axonhügel aus.
• 7: Nur wenn der Signal an der Synapse stark genug ist, wird das Aktionspotenzial zum Axon weitergegeben.  

Bei überschwelligen Signalen an der Empfängermembran, überlagern sich die hintereinanderfolgenden Depolarisationen.

Wenn in ausreichend kurzen Zeitabständen mehrere erregende oder hemmnde Potenziale im Neuron antreffen, summieren sie sich. Falls die Summe einen bestimmten Schwellenwert erreichen, entsteht ein AP im Axonhügel.

Wenn sich in einer ausreichen kurzen Zeit, mehrere erregende oder hemmende Potenziale von verschiedenen Synapsen im Neuron antreffen, summieren sie sich.

• Erregendes Potenzial: von erregenden Synapsen ausgehende PSP (bewirken Depolarisation)
• Hemmendes Potenzial: von hemmenden Synapsen ausgehende PSP (bewirken Hyperpolarisation)

Es bockiert die Acetylcholinrezeptoren der Endplatten => Atemlähmung.

Es entleert blitzartig die synaptischen VEsikel => Atemlähmung

Hemmt die Acetylcholinausschüttung => Atemlähmung

Gelangen an Rezeptorn von Acetylcholin, wird aber von Acetylcholinesterase nicht abgebaut.

Es blockiert die Acetylcholinrezeptoren in Synapsen des Herzens, Eingeweide und Augen. (Für augenuntersuchungen gebraucht)

Hemmt das Acetylcholinesterase => starker Ionen-Einstrom => Atemlähmung. Schutz durch Esteraseaktivatoren oder Linderung durch atropin.

Weiche Hirnhaut am Hirn, Gehirnflüssigkeit, Spinngewebshaut, harte Hirnhaut, Schädelknochen.

• - 2 Hälften, Hemisphären
• - Aussenschicht grau wegen vielen Neuronen => grause Substanz
• - Innere des Grosshirns => viele Axone, die die einzelnen Teile des Grosshirns miteinander und mit anderen Teilen des Nervensystems verbinden => weisse Substanz  
• - Balken, auch nur aus Axonen, verbindet die beiden Hirnhälften miteinander. 

Das grosshirn spielt eine grosse Rolle beim bewussten Erleben und bei Gedächtnisleistungen. Informationen von des Sinnesorganen werden hier ausgewertet, verglichen und gegebenfalls zu Befehlen an die Muskluatur umgesetzt

Das lybische System besteht aus Teile des Grosshirns und des Zwischenhirns und ist für die Ausbildung des Bewusstseins, für die Entwicklung von Emotionen, für die Verknüpfung von komplexen Abläufen und vielleicht auch für gedächtnisleistungen zuständig.

Das Zwischenhirn liegt unter dem Balken und besteht aus Epithalamus, Epiphyse, Hypothalamus

• - oberer Teil des Zwischenhirns
• - Wichtige Umschaltstelle für Nervenbahnen von den Sinnesorganen auf dem Weg zum Grosshirn.
• - Teil des Epithalamus ist die Epiphyse (Zirbeldrüse), die zuständig ist für die Tag-Nacht-Rhythmus. 

Sensorische Sammelstelle

• - unterer Teil des Zwischenhirns
• - Zentrum zur Koordination von lebenswichtigen Körperfunktionen und Verhaltensweisen, wie Schlafen und Wachen, Atmung, Kreislauf, Sexualität und Aggression.
• - Gibt Hormone ab, die Hypothalamus-Freisetungs-Hormone, die auf die Hypophyse einwirken.

Die Hypophyse ist eine Kirschkerngrosse Hormondrüse unterhalb des Hypothalamus, die unter Kontrolle des Hypothalamus mehrere Hormone freisetzt, die auf dem Blutwege zu den verschiedenen Hormondrüsen gelangen.

Das Nervensystem und das Hormonsytem sind im Zwischenhirn eng miteinander verzahnt.

Es empfängt Imformationen von Auge, Ohr und Oberflächenrezeptoren und leitet sie an andere Hirnbereiche weiter.

• - Enthält auch Neuronen von Zwischen- und Nachhirn.
• - Ist mitverantwortlich für Schlaf-Wach-Rythmus und Atmungsregulierung. 

• - Am Entwerfen und an der Überwachung von Bewegungsabläufen beteiligt
• - Über Kleinhirn laufen alle Erregungen von und zu den Zentren der Grosshirnrinde, die für Bewegungen zuständig sind.
• - Grosse Rolle bei Aufrechterhaltung der Körperstellung und des Gleichgewichts im Schwerefeld der Erde.  

Die Brücke ist ein Teil des Kleinhirns und verbindet die Kleinhirnhemisphären und stellt eine Verbindung zwischen den Grosshirnhemisphären und dem Kleinhirn her.

• - Übergang von Rückenmark zum Gehirn
• - Schaltzentrale für lebenswichtige Reflexe, wie Husten oder Erbrechen.
• - Hier befinden sich auch Automatiezentren wie Atmung und Anpassung des Blutdurcks.
• - Informationsaustauch (sensorisch und motorisch) zwischen Sinnesorganen und Kopfbreich.   

Brücke, Mittelhirn und Nachhirn.

Bereiche im Grosshirn

• - 2 Hauptleitungswege
• - direkt via Nervenfasern der Pyramidenbahnen. (von Grosshirnrinde => Mittelhirn => Nachhirn => Rückenmark)
• => Funktion: Direkte Beeinflussung von Bewegungen 
• - An der Pyramide (Überansstelle Hirn/ Rückenmark) überkreuzen sich die Bahnen.
• - vie extrapyramidenbahnen. (Umschaltungen bei anderen Hirnregionen)
• => Funktion: Koordination und Feinstimmung von groben Bewegungen. 

Dienen der Aufnahme von informationen der Sinnesorganen.

• - Dienen der Kombination von Informationen.
• - Sind auch zuständig für Intelligenz, Kreativität etc. 

• Linke Hemisphäre für Umwelt... Handlungen, Aktive Sachen, Ausführen von Befehlen.
• Rechte Hemisphäre für Vergleichen, Betrachtung und Zusammenfassung.
• Beide Hemisphären Informationsaustausch via Balken und Assoziationsfelder.  

• 1. Mehr als genug Nachkommen
• => starke überleben
• 2. Kampf ums Dasein
• => Umwelt gibt Nahrung, Raum etc... aber auch Rivalen.
• 3. Einige Wichtige Unterschiede
• => Nicht alle Lebewesen sind gleich. einige haben bessere überlebenschancen.
• 4. Vererbungsfrage
• => die, die überleben, Zeugen Nachkommen und geben ihre Gene ab. Die Population wird somit angepasster mit der Zeit

Gruppe von Individuen, die in wesentlichen Merkmalen übereinstimmen und untereinander fortpflanzungsfähige Nachkommen zeugen.

Ist die Fähigkeit eines Lebewesens, eine Eigenschaft and ihre Nachfolgen weiterzugeben, die sie in ihrem Leben erworben haben.

Die Bildung eines neuen Strukturs in einem Organismus, das nicht im Samen oder im Ei war.

• Homologie: ähnlicher Grundaufbau aufgrund gleiche Evolution / Brauch, aber äussere Erscheinung ist anders. (Divergenz)
• Analogie: Verschiedene Arten haben ähnlicher Aufbau aufgrund glaicher Brauch, sind aber nicht verwandt. (konvergenz)

Weiterentwicklung eines Organsystems innerhalb einer Homologie.

• Rückbildung eines Organsystems aufgrund von unnütz.
• Rudiment: Überbleibsel

• Wiederauftreten von verloren-geglaubter Elemente/ Organsysteme
• => Gene sind noch da, einfach manchmal ungebraucht.

• - Hakenfortsätze an den Rippen
• - Pneumatisierung der Knochen
• - Hinterzehe Opponiert
• - Schlüsselbeine verwachsen
• - Schambein lang, nach hinten
• - Federn

• - Viele Schwanzwirbel
• - Zähne
• - Finger mit Krallen
• - Rippen frei (Gastralrippen)
• - Brustbein fehlt
• - Kleinhirn klein <=> gross beim Vogel   

heute lebend

• - vor 3.8 Mrd Jahre : Entstehung des Lebens
• - vor 400 Mio Jahre : Entstehung des Reptils
• - vor 350 Mio Jahre : Entstehung der Säuger
• - vor 150 Mio Jahre : Entstehung des Vogels
• - vor 2 Mio Jahre : Entstehung des menschen    

• Reich: Animalia
• Stamm: Chordata
• Klasse: Mamalia
• Ordnung: Primaten
• Familie: Hominidae
• Gattung: Homo
• Arte (Spezies): Homo Sapiens      

• - Körüperhaltung
• - Wirbelsäule (doppeltes S/ Parabelförmig)
• - Becken (Schüsselförmig/ lang, schmal, flach, fortsetzung der Wirbelsäule)
• - Kniegelenk (streckbar, leichte x-Beine/ nicht durchstreckbar, O-Beine, opponierte Zehenstellung)
• - Fuss (gewölbt, Lauffuss/ flchfuss, greiffuss)
• - Hand (starker Daumen/ kleiner dünner Daumen      

• - Schädelgrösse vergleich mit Kiefergrösse
• - Augenwülste bei Affe wegen Nackenmuskulatur
• - Hirngrösse
• - Eckzahn/ Backenzahngrösse
• - Kieferform (rechteckig/ parabelförmig)
•  

• - Jagdgründen (weiteres Sichtfeld), Hände frei => Transport
• - Klimaänderung => Nahrung verstreut => Grosse Fussmärsche sind erergetisch günstiger
• - Aasfressende Vorfahren => Mithalten mit Tierherden