Grundlagen der Neurobiologie und Sensorik

Informationen und Wegbeschreibung

Das Nervensystem funktioniert durch physische Kontakte zwischen Zellen und neuronale Schaltkreise. Bestimmte Teile erhalten Informationen und verarbeiten Reize aus der Umwelt.

Gesetz der spezifischen Nervenenergie

Jeder Rezeptor ist auf eine spezifische sensorische Modalität für einen bestimmten Sinn spezialisiert und übermittelt ein Aktionspotential über spezifische Nervenfasern an einen bestimmten Bereich des Nervensystems.

• Effektoren: Informations-Output-Systeme (z. B. endokrines System, Muskeln).
• Sinne: Mechanismen der Dateneingabe, die durch sensorische Rezeptoren erkannt werden.
• Modalitäten: Arten von sensorischen Reizen, die durch spezifische Rezeptoren erkannt und über spezielle Nervenfasern übertragen werden.

Alle Sinnesmodalitäten werden als Aktionspotential übertragen.

Klassifizierung der Rezeptoren

Abhängig von der Membran unterscheidet man:

• Chemorezeptoren
• Thermorezeptoren
• Mechanorezeptoren (Hören, Tasten, Gleichgewicht)
• Elektrorezeptoren (abyssale Umgebungen)
• Magnorezeptoren
• Photorezeptoren
• Nozizeptoren (Schmerz)

Die Funktionen der Geschmacksknospen und olfaktorischen Rezeptoren basieren auf Molekülen, die das Vorhandensein spezifischer Stoffe ermitteln. Die Reize, die Geschmacksnerven anregen, sind mechanische Reaktionen auf die Verformung der Membran. Diese Informationen werden durch langsame Fasern (C-Fasern) oder schnelle Fasern (Aα-Fasern) übertragen.

Myelinscheiden

Strukturen, die aus Gliazellen gebildet werden und das Axon umhüllen, um die Leitungsgeschwindigkeit zu erhöhen.

Nervensystem bei Wirbeltieren und Wirbellosen

Das autonome Nervensystem gewährleistet bei Wirbeltieren unwillkürlich den Betrieb wesentlicher Körperaktivitäten und ist verantwortlich für Reflexbewegungen (meist bei Schmerz).

• Reaktionsweg: Die betroffene Zone übermittelt Informationen an das Rückenmark. Dort sendet eine afferente Zelle ein Signal an ein motorisches Neuron, welches die Muskeln im Bereich des Reizes steuert (schnelle Reaktionszeit durch Aα-Fasern).

Wirbellose Tiere: Besitzen Reflexe, jedoch ohne zentralen Kern, wodurch lebenswichtige Funktionen unabhängig vom Gehirn aufrechterhalten werden.

Chemorezeptoren

Tiere reagieren auf unterschiedliche Stoffe, je nach Lebensraum, indem sie Membranproteine synthetisieren, die spezifische Reize in Aktionspotentiale umwandeln.

Die Seitenlinie von Fischen bildet ein System aus Mechanorezeptoren. Durch den Druck auf diese Linie kann der Fisch erkennen, woher ein Ton kommt.

Sensorische Modalitäten

Gehör

Mechanorezeptoren werden durch Schallwellen angeregt. Das Gleichgewichtsorgan besteht aus drei Bogengängen. Der SOFAR-Kanal ist ein Bereich, in dem sich Schall über weite Strecken ausbreitet (wichtig für große Meeressäuger).

Sehsinn

Fotorezeption erfolgt über sensorische Rezeptoren (bei Wirbellosen z. B. Ocellen). Die Fotorezeptorzellen der Wirbeltier-Netzhaut sind Zapfen und Stäbchen. Sie bestehen aus Pigment und Protein, das auf Licht reagiert. Zapfen erkennen Farben, während Stäbchen die Lichtintensität ohne Farberkennung wahrnehmen.

Photorezeptor-Anregung

Weißes Licht erzeugt in der Netzhaut eine maximale Anregung der entsprechenden empfindlichen Zellen. Das Farbsehen basiert auf der Kombination der drei Zapfentypen.