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Physiologie: Sinnesphysiologie der verschiedenen Sinne

Inhaltsverzeichnis

1.    Olfaktion – Geruchssinn1

2.    Gustatione – Geschmackswahrnehmung. 2

3.    Auge. 3

4.    Ohr. 8


1.     Olfaktion – Geruchssinn

-          Riechschleimhaut

o   2,5cm^2, 50 Mio. prim. bipolare sensorische Zellen, 60µm dick, Stütz und Basalzellen

o   tausende Axone Lamina cribrosa Bulbus olfaktorius

-          Duftstoffe: Wasser und Fettlöslich, klein < 294 g/mol

-          ø Duftklassen keine unterschiedliche Signaverarbeitung

-          Alter ↑→ Hyposmie ↑→ Anosmie (lebensbedrohlich verdorbenes Essen)

-          Bulbus olfaktorius verschaltung auf Mitralzellen Tractus olfaktorius ↩

Bulbus olfactorius

primär olfaktorischer Kortex

-          prpiriformer Kortex

-          Tuberculum olfactorius

-          Nucleus corticis amygdala

Thalamus dorsomedial orbifrontaler Kortex

orbifrontaler Kortex (kein Thalamus Relay)

Hypothalamus

-          Dendriten in den Riechschleimhaut Riechrezeptoren in Dendriten

o   nicht selektiv erlauben chemische Variation des Duftstoffes G-Protein gekoppelt cAMP ↑→ Aktivierung von Kationenkanälen gNa+ gCa2+ Ca++ ↑→ gCl- depolarisierender Cl- Strom

-          Fila olfaktoria mit selben Richzellrezeptoren Glomeruli (anatomisch und funktionell identifizierbare Bereiche)

o   Erkennung eines Duftstoff Aktivierung mehrere Glomeruli

-          ausgeprägte Hemmung inhibierende Interneurone (periglomeruläre Zellen)

o   Mitralzelle dendrodendritische glutamerge Synapsen periglomeruläre Zellen inhibitorische Wirkung über GABA

§  rekurrent

§  benachbarte Mitralzellen

-          Körnerzellen zweiter Hemmmechanismus:

o   Mitralzelle dendritdendritische Synapsen NUR rekurrente inhibition

o   Mitralzelle kollaterale zu benachbarter Mitralzelle Rekurrente inhibition der benachbarten Zelle durch ihre Körnerzelle

2.     Gustatione – Geschmackswahrnehmung

-          sekundäre Geschmackszellen Geschmackspapillen

o   Wallpapille in Zunge eingebettet

o   Blattpapillen in Zunge  eingebettet

o   Pilzpapillen

o   Geschmacksknospen (10-50 Geschmackszellen)

§  Basalzellen ersetzen nach 10-15d Zellen

§  glutamerge Synapsen mit IX, VII, X

-          Empfindlichkeit –

o   vordere 2/3 Salzig Chorda tympani VII

o   Zungengrund bitter IX

o   Epiglottis X

§  NTS ventroposteriorer medialer Nucleus Th. primär gustatorischer Kortex + frontaler Kortex

·         limbische Projektion Hypothalamus (veg.) +  Amygdala (hedonisch)

§  absteigende Information NTS Steuerung von gustofascialen Reflexen etc.

-          Grundqualitäten

o   salzig

§  ENac Na ↑→ Ca ↑→ NT-Vesikel ausschüttung

§  basolateral Na/K-ATPasen

o   süß Kohlenhydrat (Essreiz)

§  T1R2, T1R3 als Dimer aktiv cAMP ↑→ PKA

·         K-Kanal

·         Ca –Kanäle ↑→ Ca TRPM5 Ca ↑↑↑ NT-Fs.

§ 

o   sauer Warnbedeutung unreif, verdorben,

§  protonen gesteuerter depolarisierender ASIC (Säurenozizeption)

§  depolarisierender H Einstrom durch Protonenkanäle

§  K-Kanal der von H gehemmt wird

o   bitter

§  T2-rezeptor Gq (gastucin) Phospholipase C- β2 IP3 ↑→ Ca ↑→ TRPM5-Kationenkanäle ↑→ Ca ↑↑↑ NT-Freisetzung

§  Bitterstoffe wie Koffein + Theophilin diffundieren direkt in die Zelle Aktivierung PDE

§  große Vielfalt  an Bitterezeptoren T2 (ca. 35)

o   umami AS (Essreiz)

§  T1R1-T1R3 – heterodimere R.

·         wie bitter

·         bei Süßstoffen über Aktivierung von PLC-β2

§  mGluR4 in anderen Geschmackszellen Vordepolarissierung Geschmacksverstärkung

-          Neophobie unbekannt = Aversion (konditionierung)

-          charakteristische zentrales Erregungsmuster werden im Gehirn dekodiert

3.     Auge

-          Aufbau des Auges

o   Pupille Blende

§  Nahakkomodation Pupillendurchmesser

§  jung 7,5 1,5 (2,5 im Alter)

o   Tränenflüssigkeit desinfizierend(Eiweiß, AK), neutralisierend, leicht hyperton K+

§  1ml/d

§  3-schichtig: äußere Fett-, wässrige und muköse Schicht

§  limbisches System (Emotion) pontine Bereiche Tränenproduktion

o   Funktionelle Unterteilung

§  optische Lichtstrahlen werden korrekt auf Netzhaut abgebildet (dioptischer Apparat reduziertes Auge)

§  rezeptive

o   Akkomodation

§  Linse neigt dazu sich zusammen Zonularfasern verhindern das

·         Ruhezustand Ziliarmuskel leicht kontrahiert Auge auf 1m eingestellt

·         Fernakkomodation ganz entspannt Linse flacht ab Brechkraft

·         Nahakkomodation Zonularmuskel Linse krümt sich Brechkraft

§  Akkomodationsbreite 14dpt 

o   Fehlsichtigkeiten

§  Weitsichtigkeit: Bild hinter der Retina

§  Myopie: Bild vor Retina

§  Astigmatismus Unterschiedliche Krümmungsradien: vertikal > horizontal

o   Kammerwasser Ernährung der Linse, Hornhaut

§  Bildungsrate  2µl/min

§  Augeninnendruck 10-20 mmHg

-          Aufbau der Retina, Photorezeptoren und Signalkaskade

o   Aufbau der Retina mittlere dicke 200µm

§  Zapfen Bipolare Zellen Ganglienzellen

§  Stäbchen Stäbchenamakrine Zellen Zapfenbipolare Zellen

o   Photorezeptoren und Sehpigment

§  100 Million Stäbchen + 6 Millionen Zapfen  konvergieren auf 1 Million Ganglienzellen

§  Rhodopson (Sehfarbstoff) Opsin + 11-cis Retinal (Farben untertscheiden sich in den Opsinen)

§  trichromatisches System: blau, grün, rot/gelb empfindliche Zapfen

§  Fovea centralis Xanthophyll

o   Sehkaskade

§  Licht Rhodopsin Metarrhodopsin II Na + Ca2+ Permeabilität ↓→ Hyperpolarisierung von -30 auf -70mV ø Glutamatausschüttung mehr

§  Dunkelstrom: cGMP ↑→ Kanäle offen

§  Licht: Metarhodopsin II + GTP Transducin ɑ-UE aktiviet PDE: cGMP GMP

§  Depolarisierung durch Ca2+/Na-Austauscher und Na/K+ ATPase

§  verminderung Ca++ cGMP Synthese

§  Photochemische Adaptation: GGW verschiebt sich auf 11-cis Retinal

§  Dunkeladaptation: photopische Sehen geht in skotopisches Sehen über: Bei Licht erregen Zapfen dopaminerge amakrine Zellen die Stabchenamakrine hemmen

§  Purkinje Verschiebung: 555 (Zapfen) 500nm Stäbchen

o   Verteilung der Photorezeptoren in der Netzhaut und Sehschärfe

§  Visus 1/ɑ (Winkelminuten) Sehschärfe an der schärfsten Stelle (Fovea centralis)

§  Zapfendichte nimmt nach peripher

o   Degeneration der Netzhaut Diabetische Retinopathie Mikroaneyrismen

-          Signalverarbeitung in der Retina: Kontrast, Farben und Tiefe

§  konzentrische überlagernde rezeptives Feld Aktivität einer Ganglienzelle, bzw. Faser N. opticus Signalkonvergenz

§  Ausdehnung nimmt von FOvea nach perpher zu

o   Hell-Dunkel-Sehen

§  ON-Zellen depolarisieren bei Belichtung AP’s

§  OFF-Zellen hyperpolarisieren bei Belichten keine AP’s

§  Signalinvertierung: Photorezeptor hyperpolarisisert nachgechaltete Zelle depolarisiert graduierte Potentiale APs erst in Ganglienzellen

§  Belichtung Zapfen: Glutamat

·         exzitatorische ionotrope glutamaterge Rezeptoren OFF-Bipolare hyperpolarisiert

§  Belichtung Stabchen:

·         Stäbchenbipolarzelle depolarisiert erregt Stäbchen amakrine Zellen

o   Erregen ON-Biopolare über elektrische Synpasen

o   inhibieren OFF über chemische Synapsen

o   Kontrastverstärkung durch hemmende Umfelder

§  peripherer Photorezeptor erregt Horizontale hyperpolarisiert hemmen Synapsen im Zentrum Simultankontrast

§  Sukezessivkontrast Nachbilder durch längere Fixierung des Musters Bleichung des Sehpigments

o   Farbsehen

§  trichromatische Theorie blau 4%, grün 32%, rot/gelbe 64% Zapfen

§  Gegenfarbentheorie organisation der Ganglienzellen mit ausgeprägten rot/grün und blau/gelb antagonismus gilt auch für weitere Stationen der Sehbahn (Kolumnen etc)

·         Deuteranopie grün

·         Tritanopie blau

o   Tiefensehen

§  Querdisparation

§  Zeitlichedisparation

-          Organisation der Sehbahn und Prüfung der Funktion

o   Sehbahn

§  prätektale, Colliculi superiore CGL

§  CGL definierte Schichtstruktur, modulierbar durch Hirnstammeinflüsse Rückprojektionen mit der prim. Sehrinde

·         Bewegungssehen: magnozeluläre ɑ ventrale Schichten I+II Colliculi  sup.

·         Farb + Mustersehen: parvozelluläres System β 4 dorsale Schichten

·         laterales Netzwerk aus Interneuronen Kontrastverschärfung

§  Colliculi sup. somatosensorische + auditorische Eingänge reagieren auf große Rezeptive Felder

o   Bestimmung des Gesichtsfeldes

§  Monookular vor Chiasma opticum

§  Homnyem (im Gesichtsfeld gleichseitig) hinter Chiasma

§   Posthorn/strahlenförmig Retina

§  Parazentral Schädigung Sehnnervenfaser Glaukom

§  Ringförmig Spätstadium Glaukom

§  Homonyle Teilausfälle Tractus opticus, Radiatio optica

§  Deckungsgleiche homonyme Teilausfälle prim. Sehrinde

o   ERG und Visuell evoziierte Potentiale

§  ERP Early Receptor potential

§  a neg. initiale Flanke (hohe Intensität – äußere Retina)

§  b positive Auslenkung (lichtinduzierte K+Ströme- neuronale Aktivität Retina Müller)

§  d Aktivität von OFF-Bipolare

§  c langandauernde Lichtbestrahlung

§  VEP (visuellinduzierte)

·         N90 A17(Kind), 18, 19

o   Pupillenreflex

§  Tractus opticus prätektale Region ↩

·         pupillendilatorische, sympathische Bahn Hypothalamus – ziliospinales Zentrum Ganglioncervicale superior (HORNER) M. dilatator pupillae Mydriasis

o   Prüfung des Pupillenreflex

§  normal beleuchtung eines Auges beide augen zu

§  afferente Störung einseitig Auge reagiert bei bestrahlung des kontralat. Auges, Licht ipsilat. ø Reaktion Blind

§  efferente Störung shcon davor ungleich

o   primäre Sehrinde

§  CGL okzipital A17 (V1) Schicht IV+VI

·         Pyramidenneurone au V ( C. sup)+ VI ( CGL) subkortikal

·         Verarbeitung in Schicht I + II  A18-19 (V2-5)

§  Ganglien

·         ɑ (magno) IVb

·         β (parvo) IVa + IVc blobs (cytochrom)

·         γ ()

§  rezeptive Felder der prim. Sehrinde mit Endhemmung øoptimale Länge des Signal keine weiterverarbeitung

·         Orientierungsspezifisch Bewegungsanalyse reagierun nur auf diagonale, horizontale oder vertikale Bewegung 50µm breit, erstrecken sich durch komplette 6 Schichten

·         Richtungsspezifisch

o   Okulomotorik Scharfes sehen auf Fovea Abtasten großer Objekte durch Sakkaden

§  keine VerwackeltesBild Lichtschlag

§  N. oculomotorius, trochlearis, abducens

§  Bewegungen

·         Sakkaden (10-80ms)

·         Fixationsperioden (200-600ms)

·         Augenfolgebewegungen

·         Nystagmus Kombination

§  Hirnstamm pontine FR

§  höhere Zentren

·         FAF Frontales Augenfeld Einleitung gezielter Sakkaden

·         Colliculi sup koordinieren vis. Eingang

·         Pariotemporale Assoziationskortex vermittelt langsame Folgebewegung

·         Vestibularkern Kopfhaltungsinformation

·         prämotorische Zentren Sakkadensteuerung

4.     Ohr

-          Funktionelle Unterteilung

o   äußeres Ohr

§  richtungsabhängige Modulation: je nach Einfallswinkel bestimmte Frequenzen reflektiert Grundlage zur Unterscheidung des Ortes, Richtungshören

o   Mittel Ohr

§  Druckausgleich Tuba Eustachii

§  Impendanzwandlung 60% der Schalenergie werden weitergeleitet (20dB)

·         Hebelwirkun Knöchelchen 2,5 db

·         Größenverhätnis Trommelfell – Stapes Faktor 22

§  Muskelmodulation Effizienz Schalübertragung (Schutz)

·         M. tensor tympanie Trigeminus Spannung Trommelfell

·         M. stapedius N. fascialis Steigbügelplatte kippt

§  Schalleitungsstörung

·         Verlegung Tuba eustachii

·         Blutung

·         Otosklerose

·         Trommelfellperforation ovales und rundes Fenster schwingen gleichzeitig Basillarmambranauslenkung

§  Schalleitung

·         Luftleitung

·         Knochenleitung

o   Innenohr

§  Stapesfussplatte ovales Fenster Scala vestibuli Helicotrema Scala tympani

§  Perilymphe (Blut, 140 mM Na+, 3mM K+), Endolymphe (5mM Na+, 145 K+ Stria vascularis)

§  Sinneszellen im Cortiorgan (16000)

·         innere (3500)

·         äußere (12000)

·         80 feine Härchen (Stereovilli) längstes an Tektorialmembran (tip links)

-          Funktionsweise des Innenohrs und Signalentstehung

o   Sinneszellen sekudär von bipolaren Dendritten innerviert (Ggl. Spirale) Axone (Cochlea Nerv)

o   äußere Reihe von wenigen afferenten Fasern innerviert moduliert von zentral (ACh) Ca++ ↑→ hyperpolarisierung rhythmische Längenänderung wird unterbrochen Empfunklichkeitn

o   Signaletstehung

§  Basillarmembranauslenkung winzig

§  Frequenzortabbildung Grundlage für Wahrnehmung der Frequenz

o   Sinneszellerregung

§  Auf-und Ab Bewegung Tektorial und Basilarmembran relativ zueinander Verschiebung Endolymphe Transduktionskanäle

§  innere -40mV äußere -70; Endolymphe +80 Δ -140mV / -120 massiver K-Einstrom

§  Schließen Transduktionkanäle basale Kanäle öffnen Ca++ K Ausstrom (kein ATP)

§  Rhythmische depolarisation und Repolarisation rhytmische oszillierende Längenänderungen vermittelt durch Prestin Verstärkung der Tektorial/Basillarmembran Amplitude


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