Teil VIII - Tired Joe

Grundstrukturen und Leistungen des Nervensystems 

Neurophysiologie 

1. Rezeptoren (Sinneszellen) 

Einteilung der Rezeptoren nach Art des Reizes: 

Optischer Reiz Photorezeptoren (Lichtsinneszellen im Auge) 

Mechanischer Reiz Mechanorezeptoren (Tastkörperchen der Hand) 

Thermischer Reiz Termorezeptoren (Wärme-, Kälterezeptoren der Haut) 

Chemischer Reiz Chemorezeptoren (Geruchs- Geschmackszellen) 

Elektrischer Reiz Elektrorezeptoren z.B. bei Haien 

Die Reizart kann auch adäquat oder inadäquat sein! 

Beispiel Photorezeptoren: Photorezeptoren reagieren auch auf Druck „Sternchen sehen“ 

Farbwahrnehmung 

 

Einteilung der Rezeptoren nach der Lage im Organismus: 

Exterorezeptoren: nach außen zur Umwelt gerichtet, Beispiel: Photorezeptoren 

Enterorezeptoren: im Körperinneren, Infos über den Innenzustand z.B. CO 2 -Rezeptor im arteriellen Blut 

(Halsschlagader) 

2. Neuronen und Synapsen 

Baustein des Nervensystems: Nervenzelle = Neuron = Ganglienzelle 

Einteilung nach der Zahl der Fortsätze 

Multi-, bi-, monopolares Neuron 

 

Einteilung nach Lage der Zellkörper 

bzw. Leitungsrichtung der Erregung 

a) Rezeptorneuron: 

Zellkörper in der Peripherie, 

Axon leitet zum ZNS 

= afferentes Neuron (hinführendes 

Neuron, z.B. Finger) 

b) Motoneuron: 

Zellkörper im Rückenmark, 

Axon leitet weg vom ZNS 

= efferentes Neuron (wegbzw. 

forttragendes Neuron) 

c) Schalt- oder Interneurone: 

Gesamtes Neuron innerhalb 

des ZNS (Hirn, Rückenmark) 

zeichnen können 

© Florian Zeller 08 / 09 

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Bau eines Motoneurons: 

Die Axone sind vom Gliazellen umgeben, die das Axon umhüllen, stützen und schützen, es ernähren. Bei den 

markhaltigen = myelinisierten Nervenfasern der Wirbeltiere heißt die Gliazelle Schwann´sche Zelle. Sie ist 

ganz platt und mehrfach um das Axon gewickelt (siehe Abbildung), so dass viele Membranen aufeinander zu 

liegen kommen = Myelinscheide (Myelin ist das Material, z.B. auch weiße Substanz im ZNS im Gegensatz zu 

den „kleinen grauen“ Zellkörpern). Sie isoliert das Axon elektrisch, daher hohe Geschwindigkeit der Erregungsleitung 

möglich!! 

Bei unmyelinisierten = marklosen Nervenfasern ist die Gliazelle nur eine einfache Hülle für 1 oder mehrere 

Axone. Leitungsgeschwindigkeit gering. Vorkommen bei Wirbellosen. 

Formenvielfalt von Neuronen 

Nur zum anschauen! 


Seite 209

Synapsen 

Neuronale Versschaltung bzw. Möglichkeiten von Synapsen 

a) Zentrale Synapsen zwischen Nervenzellen 

- Axo - somatische Synapse , d.h. Synapse zwischen Axon und Soma 

- Axo – dentritische Synapse, d.h. Synapse zwischen Axon und Dentrit 

b) Synapse zwischen Axon und Muskel = neuromuskuläre Synapse = motorische Endplatte 

c) Synapse zwischen Axon und Drüsenzellen 

Neuromuskuläre Synapse = motorische Endplatte 

zeichnen können!! 


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Die unerregte Nervenfaser - Ruhepotential 

Versuchsanordnung zur Messung des Ruhepotentials 

Extracelluläre Ableitung, 

Potentialdifferenz = 0 

intracelluläre Ableitung 

Potentialdifferenz - 50 mV bis 

- 90 mV bei Wirbeltieren 

= RUHEPOTENTIAL 

Bei Wirbeltiernervenzellen misst man eine Potentialdifferenz von ca. -70 mV, d.h. Zellinneres negativ im Vergleich 

zu Außen. 

Weitere Beobachtung: 

Die Potentialdifferenz tritt bereits beim Durchdringen der Membran auf, sie ist also an der Membran angelegt 

deswegen spricht man von Membranpotential. 

Die Potentialdifferenz ist an allen Punkten der Ruhenden Nervenzelle messbar! 

Darstellung im Diagramm: 


Seite 211

Entstehung (Aufbau) des Ruhepotentials 

Untersuchungen über die Art der Ionen innen und außen an der Axonmembran ergaben folgende Ergebnisse: 

1. Konzentrationsunterschiede (ungleiche Ionenverteilung) 

großer Buchstabe = viel vorhanden 

kleiner Buchstabe = wenig vorhanden 

sehr wichtig und zeichnen können! 

2. Selektive Permeabilität 

Die Nervenzellmembran ist für diese Ionen unterschiedlich durchlässig. 

Selektive Permeabilität für K + = 1 

Cl - = 0,1 

Na + = 0,01 

A - = 0 

Vorstellung: in der Membran sind kleine Poren, die die leinen K + -Ionen durchtreten lassen, 

auf die K + -Ionen wirken zwei Kräfte: 

a) Bestreben nach Konzentrationsausgleich: wegen guter Permeabilität diffundieren sie nach 

außen 

b) Die nun zunehmend unkompensierte negative Ladung (Org - !!) innen hält weitere K + 

durch elektrostatische Anziehung zurück, es kehren sogar manche K + nach innen zurück, 

so dass es nicht zu einem Konzentrationsausgleich der Ionen kommt, sondern zu einem 

GGW-Zustand der treibenden Kräfte! D.h. bei einer bestimmten Spannung stellt sich ein 

GGW ein zwischen Konzentrationsgefälle und Potentialgefälle, siehe Abbildung! 

Das Ruhepotential (RP) ist ein 

„Kaliumpotential“ 


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Zum Thema Leckströme 

Die Nervenzellmembran ist etwas durchlässig für Natriumkationen und Chloridionen. 

Folgen: 

- Geringer Chloridioneneinstrom stützt das Membranpotential. 

- Ständiges Einsickern von Natriumkationen ins Zellinnere (aufgrund des Konzentrationsgefälles und des 

Potentialgefälles) müsste eigentlich das Membranpotential schmälern. Kaliumionen können leichter nach 

außen treten, das Ruhepotential müsste irgendwann zusammenbrechen. 

Dies ist jedoch am intakten Axon nicht der Fall !! 

Ursache: gegenläufig arbeitende Natrium-Kalium-Ionenpumpe, 

ein aktiver Ionentransportmechanismus. Die Pumpe ist eine Membranstruktur , die unter Energieverbrauch 

(ATP-Verbrauch) Natriumionen aus dem zellinneren gegen Kaliumionen aus dem Außenmedium 

austauscht. Der Transport erfolgt gegen den jeweiligen Konzentrationsgradienten, also „bergauf“. 

Die erregte Nervenfaser – Auslösung und Entstehung von Aktionspotentialen 

Prinzip: 

Überschwelliger Reiz 

(gereizte Sinneszelle, Stromstoß) 

Erregung der Nervenzelle 

Folge: Membran wird kurzfristig umgepolt, die Umpolungswelle 

Pflanzt sich über das Axon fort. Diese Potentialänderung 

bezeichnet man als 

AKTIONSPOTENTIAL 


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Um Näheres über die Auslösebedingungen und die charakteristischen Eigenschaften eines Aktionspotentials zu 

erfahren, verwendet man die Versuchsanordnung zur gleichzeitigen intrazellulären Reizung und Ableitung von 

einem Axon. 

Auslösung von Aktionspotentialen 

1. Bei nicht aktivem Reizgerät erfasst das Messgerät das Ruhepotential von – 70 mV. 

2. Ist die Reizelektrode mit dem negativen Pol des Reizgerätes verbunden, so wird dem Axoninneren eine 

gewisse Menge negativer Ladung zugeführt. Diese bewirkt eine entsprechende Verschiebung des 

Membranpotentials in den Bereich stärker negativer Werte. Die „Antwort“ der Membran ist passiv. 

Diese Verstärkung des Ruhepotentials wird als Hyperpolarisation bezeichnet. 

3. Ebenfalls passive Antwort; die Größe der Hyperpolarisation ist der Reizspannung proportional. 

4. Ist die Reizelektrode mit dem positiven Pol des Reizgerätes verbunden, so wird dem Axoninneren eine 

gewisse menge positiver Ladung zugeführt. Diese bewirkt eine entsprechende Verschiebung des 

Membranpotentials in den Bereich weniger stark negativer Werte. Die „Antwort“ der Membran ist wie 

bei 2. und 3. passiv. Diese Abschwächung des Ruhepotentials wird als Depolarisation bezeichnet. 

5. & 6. Ebenfalls passive Antwort; die Größe der Depolarisation ist der Reizspannung proportional. 


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7. – 9. Ab einer bestimmten Reizschwelle kommt es zur Auslösung von Aktionspotentialen. Die „Antwort“ 

der Membran ist aktiv. Dabei gilt die „Alles-oder-Nichts-Regel“. Sie gesagt, dass sämtliche überschwelligen 

Reize die Bildung eines Aktionspotentials bewirken, sämtliche Reize unterhalb der 

Schwelle hingegen nicht. Das Aktionspotential läuft in immer gleicher, starrer Weise ab. 

10. Am Ende jedes Aktionspotentials kann es zu sog. Nachpotentialen kommen. 

Also: Nur ein überschwelliger Reiz bewirkt eine überproportionale Depolarisation (aktive „Antwort“) der 

Axonmembran, und damit eine Potentialumkehr: 

Das Aktionspotential schnellt auf + 30 mV hoch. 

Die Höhe (+30 mV) des Aktionspotentials ist unabhängig von der Größe des überschwelligen Reizes 

Alles-oder-Nichts-Signal !!! 

Nur ein Aktionspotential wird über das Axon weitergeleitet !! 

Die Phasen eines Aktionspotentials 

Depolarisation: Sehr rasche positive Potentialänderung in 0,2 – 0,5 ms, negative Ruheladung geht verloren; 

positiver Anteil des Aktionspotential = Überschuss. 

Repolarisation: Normale Polarisation der Zellmembran wird wieder hergestellt, Prozess verläuft gegen Ende 

langsamer. 

Nachpotentiale: Bei der Rückkehr des Potentials von der Aktionspotentialspitze, schwingt es über den normalen 

Wert des Ruhepotential hinaus, erst nach hyper- & depolarisierten Nachpotential wird der 

Ruhewert erreicht. 

Ein Aktionspotential ist ein für jede Nervenzelle konstanter Ablauf von Depolarisation und Repolarisation, 

der immer dann selbsttätig auftritt, wenn die Membran über den Schwellenwert hinaus depolarisiert 

wird. 

Nachpotentiale: Bei der Rückkehr des Aktionspotentials von der Spitze stellen sich noch „Nachschwingungen“ 

ein, danach wird der Wert des Ruhepotentials wieder erreicht! 

Hinweis: Wenn Sie die Phasen eines Aktionspotentials skizzieren, achten Sie darauf, dass Sie die Depolarisation 

steiler zeichnen als die Repolarisation!! 


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Refraktärzeiten 

Kommen zwei Reize zeitlich knapp hintereinander, so beobachtet man Refraktärzeiten. 

Absolute Refraktärzeit: Bei sehr enger zeitlicher Aufeinanderfolge (2 ms und weniger) löst der eigentlich 

überschwellige zweite Reiz kein Aktionspotential aus. 

Relative Refraktärzeit: 

In der Zeitspanne zwischen 5 und 2 ms nach der Auslösung eines Aktionspotentials 

Kann nur ein abgeschwächtes Aktionspotential ausgelöst werden. 

Die ursprüngliche Ionenverteilung wird durch die Na-K-Pumpe wiederhergestellt. 

Hinweis: Die Zahl der Ionen, die während eines Aktionspotentials die Membran passieren ist im Vergleich zur 

Gesamtzahl relativ gering. Deshalb können auch bei blockierter Na-K-Pumpe noch ca. 1000 Aktionspotentiale 

ausgelöst werden. Die Na-K-Pumpe hat also keinen Einfluss auf das Aktionspotential. 

Alles-oder-Nichts-Regel: 

Alle überschwelligen Reize lösen ein Aktionspotential aus, das für eine bestimmte 

Nervenzelle immer die gleiche Größe besitzt. 

Verschlüsselung der Reizstärke: 

Starke Reize lösen pro Zeiteinheit eine größere Zahl von Aktionspotentialen 

aus als schwache Reize. 

„Die Reizstärke ist durch die Frequenz der Aktionspotentiale codiert“. 

(max. Frequenz ca. 500 Aktionspotentiale pro Sekunde, begrenzt durch Refraktärzeit) 


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Die Rolle der Ionen beim Aktionspotential 

Erinnerung: Das Ruhepotential ist ein „Kaliumpotential“ 

Das Aktionspotential ist ein „Natriumpotential“! 

Sie müssen jetzt wissen, dass die Nervenzellmembran neben den stets offenen Kaliumionenporen auch spannungsgesteuerte 

Ionenporen (Ionenkanäle) für Natriumkationen enthält !!! 

Und auch spannungsgesteuerte K + -Poren ! 

Was passiert bei der Depolarisationsphase? 

Ein überschwelliger Reiz depolarisiert die Membran über den Schwellenwert hinaus, 

Spannungsgesteuerte Natriumionenporen öffnen sich schlagartig, 

Natriumkationen strömen schlagartig in das Axon ein 

(wegen Konzentrationsgefälle und Potentialgefälle (innen - )), 

führt zur Potentialumkehr an der Membran, 

die Membraninnenseite wird positiv geladen. 

Bei +30 mV schließen sich die Natriumionenkanäle. 

(Ein Ausgleich der Natriumionenkonzentration auf beiden Seiten der Membran wird dabei nicht erreicht.) 

Jetzt setzt die Repolarisation ein: Spannungsgesteuerte K + -Poren 

Kaliumionen diffundieren verstärkt aus der Zelle durch die Membran, 

(wegen Konzentrationsgefälle und negativer Ladung außen), 

bis das Ruhepotential (nach den Schwankungen der Nachpotentiale) wieder hergestellt ist. 

Tatsächlich ist experimentell eine unterschiedliche Membranleitfähigkeit für die Ionen während des Aktionspotentials 

messbar. 

Die Dauer eines Aktionspotentials (Depolarisation, Umpolung, Repolarisation, Nachpotential) beträgt 4 – 5 ms. 

Während der Depolarisation und der Repolarisation (ca. 2 ms) kann auch durch einen überschwelligen Reiz kein 

weiteres Aktionspotential ausgelöst werden (absolute Refraktärphase). Der Natriumionenporen-Öffnungsmechanismus 

ist ganz einfach nicht funktionsfähig. 

Während der relativen Refraktärzeit (von ca. 2 – 5 ms) ist sowohl die Natriumionen- als auch die Kaliumionenpermeabilität 

gebremst. 


Seite 217

Zum Anschauen ! 

Ionenverteilung nach einem Aktionspotential 

mehr Na + innen 

mehr K + außen 

als ursprünglich 

Doppelte Aufgabe der K + /Na + - Pumpe 

Sie transportiert die während eines Aktionspotentials 

eingeströmten Na + wieder 

nach außen und die K + nach innen. 

Mit dem PORENMODELL lassen sich weitere Sachverhalte für die Auslösung von Aktionspotentialen erklärt. 

Alles-oder-Nichts-Regel 

unterschwelliger Reiz: 

überschwelliger Reiz: 

Zahl der geöffneten Na + - Poren reicht nicht aus, um Entladung der Membran zu 

bewirken. 

schlagartige Öffnung aller Na + - Poren konstante Amplitudenhöhe von Aktionspotential. 

Eine noch höhere Reizstärke kann keine Amplitudenerhöhung bewirken, da 

die Zahl der Na + - Poren begrenzt ist. 

Refraktärzeiten 

absolute Refraktärzeit: Nach einem ausgelösten Aktionspotential ist der Na + - Porenöffnungsmechanismus 

1 – 2 ms nicht funktionsfähig. 

relative Refraktärzeit: 

Weitere 3 ms ist die Erregbarkeit der Nervenfaser noch herabgesetzt. Nur bei erhöhter 

Reizschwelle öffnen aller Poren. 


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Latenzzeit ≠ Reflektärzeit 

Weiterleitung von Aktionspotentialen 

Erregungsleitung in einer marklosen Nervenfaser 

skizzieren 

können 

 

 

 

 

 

(1) An der Stelle, an der gerade ein Aktionspotential auftritt, wird das Membranpotential durch einen starken 

Einstrom von Na + - Ionen umgepolt. 

(2) An beiden Seiten der Membran stoßen damit positive und negative Ladungen direkt aufeinander. 

(3) Da sich entgegengesetzte Ladungen anziehen, kommt es zu einer Verschiebung der Ionen in Längsrichtung 

des Axons. Diese Ionenströme („Kreisströmchen“) bewirken eine Veränderung des Membranpotentials 

in der unmittelbaren Nachbarschaft der gerade umgepolten Stelle. 

(4) Die Nachbarstelle wird auf diese Weise überschwellig depolarisiert, und es bildet sich an ihr ein Aktionspotential 

aus. 

(5) An der ursprünglich umgepolten Stelle stellt sich wieder das Ruhepotential ein. 


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(6 & 7) Ionenströme bewirken wiederum die überschwellige Depolarisation der Membran in der unmittelbaren 

Nachbarschaft der aktuell umgepolten Stelle. 

(8) An der Nachbarstelle entsteht erneut ein Aktionspotential, das in der beschriebenen Form auf die neue 

Nachbarstelle einwirkt. 

Das Aktionspotential breitet sich unter Beibehaltung seiner vollen Stärke entlang der gesamten Nervenfaser 

aus (kontinuierliche Erregungsleitung). 

Die Leitungsgeschwindigkeit (ca. 10 m s ) ist abhängig von der Dicke des Axons. 

Aufgabe: 

In welcher Richtung kann die Erregung 

a) bei künstlicher Reizung eines Axons laufen?(vom Soma zum Endknöpfchen) 

b) im Körper nehmen? (in beide) 

Erregungsleitung in einer markhaltigen Nervenfaser 

Bei der markhaltigen Nervenfaser sind weite Bereiche des Axons durch eine Markscheide isoliert. Nur an einem 

RANVIER-Schnürring können sich Ionen durch die Membran bewegen. 

 

 

 

 

 

 

(1) An der Einschnürung, an der gerade ein Aktionspotential auftritt, wird das Membranpotential durch den 

Einstrom von Na + - Ionen umgepolt. 

(2) Die Ionenströme (Kreisströmchen) können wegen der isolierend wirkenden Markscheide erst am 

nächsten Schnürring eine Depolarisation bewirken. 

(3) Dort wird ein Aktionspotential gebildet, während sich an der ursprünglich umgepolten Stelle wieder das 

Ruhepotential einstellt. 

(4) Die Ionenströme führen dann zur Weitergabe des Aktionspotentials an den nächstfolgenden Schnürring. 

Die Erregung springt gleichermaßen von Schnürring zu Schnürring. Man spricht deshalb auch von saltatorischer 

Erregungsleitung. 

Die Leitungsgeschwindigkeit beträgt ca. 100 m s. 

Aufgabe: 

Geben Sie drei Gründe an, weshalb sich markhaltige Nervenfasern gegenüber marklosen Nervenfasern im Verlauf 

der Evolution durchgesetzt haben? 

- Materialersparnis bei gleicher Leistung (Platzersparnis) 

- ATP-Verbrauch geringer weniger Na + / K + - Pumpen werden benötigt (Energieersparnis) 

- Schneller (Zeitersparnis) 


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Vorgänge an der neuromuskulären Synapse, chemische Erregungsübertragung 

durch Transmitter 

1. Ein Aktionspotential kommt an der präsynaptischen Membran an, löst über Calciumioneneinstrom die Ausschüttung 

des Transmitterstoffs Acetylcholin, das in den synaptischen Bläschen gespeichert ist, aus. 

2. Die Acetylcholinmoleküle diffundieren über den synaptischen Spalt (Dauer: max. 1 ms). 

3. Die Acetylcholinmoleküle setzen sich an der subsynaptischen Membran weist wie die Membran der Nervenzelle 

ein Ruhepotential auf. 

4. Durch eine Konformationsänderung der Rezeptormoleküle kommt es zu einer Permeabilitätsänderung der 

Membran für Natrium- und Kaliumkationen. 

5. Als Folge wird die subsynaptische Membran depolarisiert, es entsteht ein sog. „Endplattenpotential“, das 

sich in den postsynaptischen Membranbereich der Muskelfasermembran hinein ausbreitet und letzendlich 

die Kontraktion einer Muskelfaser auslöst. 

6. Ein an der subsynaptischen Membran befindliches Enzym – die Cholinesterase – löst die Acetylcholinmoleküle 

augenblicklich wieder ab, indem es sie in Cholin und Essigsäure spaltet. 

7. Diese Moleküle diffundieren zur präsynaptischen Membran zurück, werden ins Endknöpfchen aufgenommen, 

wieder zu Acetylcholin verbunden und in die synaptischen Bläschen verpackt! 


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Störung der Synapsenfunktion durch Gifte 


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Beeinflussung der synaptischen Erregungsübertragung 

1. Hemmung der Erregungsübertragung durch Giftstoffe 

Hemmstoff Angriffsort Wirkungsart 

Botulinus-Toxin 

Curare und 

Derivate 

E 606 

Sarin 

präsynaptische 

Membran 

subsynaptische 

Membran 

Acetylcholinesterase 

Hemmt die Acetylcholinfreisetzung 

Blockade der Erregung Lähmung 

Besetzt Ach-Rezeptoren, ohne eine Erregung auszulösen, 

kann nicht von Enzymen gespalten werden Lähmung 

Hemmung der Acetylcholinesterase, erst Erregung 

Krämpfe, dann Lähmung (Kompetitiver Hemmstoff) 

2. Wirkung von Psychopharmaka und Drogen 

Substanzen, die die Aktivität des Nervensystems, insbesondere des Gehirns beeinflussen. Sie wirken 

dadurch auf psychische Prozesse ein. 

(nur zum anschauen) 


Seite 223

Das Gehirn 

(Wirbeltiere) 

Bildung der Neurula mit Verschluss des Neuralrohres. 

V = Vorder- 

M = Mittel- 

H = Hinterhirnbläschen 

Die Entwicklung des menschlichen Gehrins 


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Seite 225

Längsschnitt durch das Gehirn des Menschen 

1 = Großhirn = Vorderhirn 

2 = Balken 

3 = Zwischenhirn 

4 = Mittelhirn 

5 = Kleinhirn = Hinterhirn 

6 = Hypophyse (Hirnanhangsdrüse) 

7 = Nachhirn = verlängertes Mark 

Zwischen-, Mittel- & Nachhirn wird als 

Stammhirn bezeichnet. 

Das Gehirn des Menschen 

„Die Größe des Gehirns sagt nichts über die Intelligenz aus!“ 

‣ Das Gehirn ist Teil des Zentralnervensystems, der bei Wirbeltieren 

im Schädel liegt. Beim Menschen ist es etwa eine 1,3 kg schwere 

Masse aus rosa-grauem Gewebe, mit ca. 10 Milliarden Nervenzellen, 

die untereinander verknüpft sind. 

1. Großhirn (= Vorderhirn) 

Es besteht aus 2 Hälften, der linken und der rechten Großhirnhemisphäre, und macht etwa 85 % der gesamten 

Hirnmasse aus. Hier liegt der Sitz der Gedächtnisleistung (Motivation, Lernen/Speicher) und Intelligenzleistung, 

sowie des Bewusstseins und des Willens. 

2. Balken (Corpus Callosum) 

Ein Faserbündel, das die beiden Großhirnhemisphären miteinander verbindet und Informationsaustausch 

untereinander ermöglicht. 

3. Zwischenhirn 

Es umfasst den Thalamus, Hypothalamus und die Hypophyse. 

Thalamus: spielt bei allen Sinnesreizen außer dem Geruchssinn eine Rolle. Vielerlei für die Großhirnrinde 

bestimmte Signale durchlaufen diese Struktur. Verbindung zwischen Sinnesorganen und Großhirn 

(Filter!) 

Hypothalamus: steuert die Anpassung von Funktionen wie Herzfrequenz und Körpertemperatur. Darüber 

hinaus bestimmt er Schlafrhythmus und Hormonkonzentration. Er ist das Steuerzentrum für das vegetative 

Nervensystem. 

4. Mittelhirn 

Leitet sensorische Impulse aus dem Rückenmark in andere Hirnabschnitte und steuert Reflexantworten 

auf bestimmte Reize. Steuerung von Aktivität und Ruhe. 


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5. Kleinhirn (= Hinterhirn) 

Ist für Gleichgewicht und Haltung verantwortlich, es verarbeitet Informationen über das Raumgefühl 

und koordiniert alle Bewegungen des Menschen. 

6. Hypophyse (Hirnanhangsdrüse) 

Setzt unter der Kontrolle des Hypothalamus Hormone frei, die im Körper zirkulieren und wiederum die 

Tätigkeit anderer Drüsen steuern. 

7. Nachhirn (verlängertes Mark) 

Unterstützt die Regulation von Atmung, Schlucken, Blutdruck und Reaktionen wie Niesen ebenso wie 

den Schlaf. Sitz vieler Reflexzellen. 

8. Rückenmark 

Übermittelt Impulse aus dem Gehirn an andere Körperabschnitte und leitet von dort aus Nachrichten 

zurück an verschiedene Hirnstrukturen. 

„ Das menschliche Gehirn ist eine großartige Sache. Es funktioniert vom Moment der Geburt an – bis zu dem 

Zeitpunkt, wo du aufstehst, um eine Rede zu halten.“ 

(Mark Twain) 


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Rückenmark: Querschnitt (im Bereich zwischen zwei Wirbeln) 

Rückenmarkwurzeln: 

Hinterwurzel: alle afferenten Nervenfasern treten über sie ein; Zellkörper der afferenten Nervenfasern 

befinden sich im Hinterwurzel- oder Spinalganglion. 

Vorderwurzel: alle efferenten Nervenfasern treten über sie aus! Zellkörper der efferenten Nervenfasern 

liegen im vorderem Teil der grauen Substanz des Rückenmarks. 

Spinalnerv: beide Wurzeln vereinigen sich zum „gemischten“ Nerv, teilt sich aber bald wieder auf 

und versorgt somatisches und vegetatives Nervensystem. 

Das Rückenmark 


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Das Nervensystem der Wirbeltiere und des Menschen 

Zentrales 

Nervensystem 

Gehirn 

Rückenmark 

Nervensystem 

Peripheres 

Nervensystem 

somatisches 

Nervensystem 

vegetatives 

Nervensystem 

Motorische Nervenbahnen 

Afferenzen 

Sensorische Nervenbahnen 

Efferenzen 

Versorgt die inneren Organe 

animales Nervensystem 

vegetatives Nervensystem 

Autonomes = vegetatives Nervensystem 

Das vegetative Nervensystem innerviert die glatte Muskulatur der inneren Organe und zwar antargonistisch. Es 

regelt unter anderem die Funktion von: 

- Atmung 

- Kreislauf 

- Verdauung 

- Stoffwechsel 

- Drüsen 

Die zentralen Bereiche liegen im Gehirn, Rückenmark und dem sog. Grenzstrang. Sie sind über den peripheren 

Bereich mit den inneren Organen verbunden. 

2 Systeme 

Sympathikus 

Parasympathikus 

- Mobilisiert den Körper - fördert Erholung + Verdauung 

(Angriff, Kampf, Flucht) 

- Ausgleich des inneren Gleichgewichts 

- tagaktiv - nachtaktiv 

- „aggressiv“ - „friedlich“ 

Transmitter: 

- Adrenalin Acetylcholin 

- Noradrenalin 


Seite 229

Wenn wir schnell viele Treppen hochsteigen, kommen wir leicht „außer Atem“. Unser Herz klopft und wir atmen 

sehr hastig. Nach wenigen Minuten haben sich Herz- und Lungentätigkeit wieder normalisiert. Unser Wille 

war an diesen Vorgängen nicht beteiligt. Die Steuerung erfolgte über selbstständig arbeitende Nervenzentren und 

Nervenbahnen, die man unter der Bezeichnung „vegetatives Nervensystem“ zusammenfasst. 

Oberstes Steuerungszentrum des vegetativen 

Nervensystems ist ein Teil des Zwischenhirns, 

der Hypothalamus. Von hier aus ziehen zwei 

Nervenstränge links und rechts der Wirbelsäule 

entlang, die man als Grenzstränge bezeichnet. 

Neben jedem Wirbelkörper verdicken sie sich 

zu Nervenknoten, von denen Nervenfasern zu 

den inneren Organen ziehen. Im Bauchraum 

und im Unterbauch werden ganze Geflechte von 

Nervenknoten gebildet. Bekannt ist der „Solarplexus“ 

(„Sonnengeflecht“) im Bauchraum, bei 

Boxern ein Ziel für einen möglichen K.O.- 

Schlag. 

Man nennt den bisher beschriebenen Teil des 

vegetativen Nervensystems den Sympathikus. 

Ein zweiter Teil des vegetativen Nervensystems 

besteht aus mehreren Einzelnerven, die im Hypothalamus 

und anderen Teilen des Stammhirns 

entspringen und zu den inneren Organen 

führen. Der bekannteste Nerv in diesem System 

ist der Vagus. Man nennt das System den Parasympathikus. 

Wieso besteht das vegetative Nervensystem 

aus zwei Teilen? 

Jedes innere Organ ist sowohl mit dem Sympathikus 

als auch mit dem Parasympathikus 

verbunden. Der Sympathikus treibt z. B. den 

Herzschlag an, der Parasympathikus verlangsamt ihn. Andererseits regt der Vagus (Teil des Parasympathikus) 

die Magendrüsen zur Sekretion an, und der Sympathikus bremst diesen Prozess. Die beiden Systeme sind also 

Gegenspieler und regeln so die Tätigkeit der inneren Organe unabhängig vom Großhirn. Der Sympathikus fördert 

die Aktivierung des Körpers; er bringt den Körper „in Schwung“. Der Parasympathikus bremst dagegen 

viele Organe, er fördert die Erholung und damit diejenigen Organe, die in der Erholungsphase aktiv sind, wie 

z. B. der Verdauungstrakt. 

Wieso läuft es uns bei Angst „kalt den Rücken hinunter“? 

Jeder kennt diese Redensart, doch kaum einer weiß, dass sie ihre Ursache in der Sympathikus-Tätigkeit hat. Das 

vegetative Nervensystem ist nicht völlig unabhängig vom Großhirn. Wenn wir plötzlich erschrecken, wird über 

das Großhirn der Sympathikus aktiviert. Die Impulse breiten sich relativ langsam (1 bis 2 m s) über das Rückenmark 

nach unten aus und bewirken von oben nach unten absteigend eine Kontraktion der peripheren Blutgefäße. 

Dies wird von Nervenendigungen in der Haut registriert. 


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+ = aktiv - = nicht aktiv 

Beispiele: 

Alle Emotionen z.B. Angst, Aggression, Freude usw. finden immer mit Beteiligung des vegetativen Nervensystems 

statt. 

Jäger in der Steinzeit liegt am Lagerfeuer, als er plötzlich ein Knacken hört: 

Knacken löst Erbrecken und Stress aus; es kommt zur Denkblockade; die Wahrnehmung „Angst“ wird an das 

Zwischen (Hypothalamus) gesendet; der Sympathikus wird aktiviert – Nebenniere schüttet Adrenalin und Noradrenalin 

aus; dies bewirkt eine Beschleunigung des Herzschlags, der Blutdruck steigt, der Kreislauf verändert 

sich; Jäger spring auf! 

Zucker und Fettreserven werden angezapft, um die Muskelversorgung zu decken; Jäger rennt davon oder ist nun 

auch bereit zu kämpfen; (= akute Phase). Danach folgt Ruhezustand = sog. Erholungsphase. 

Ein Mensch aus der heutigen Zeit befindet sich in einem Dauerstresszustand; 

Der permanente Stress ist nicht abbaubar, dies bedeutet einen nicht lösbaren Widerstand; auf die akute Phase 

kann keine Erholungsphase folgen, daher kommt es zur Erschöpfung (Magengeschwüre, Herzinfarkt) 

Lösungsmöglichkeit: z.B. durch Entspannungstraining = eine willentliche Einflussnahme auf das vegetative 

Nervensystem. Besonders Atemübungen haben eine gute Wirkung auf den Parasympathikus („Abschalten“ üben, 

Verspannungen lösen) 

Jedoch erfolgt dadurch keine Ursachenänderung, sondern nur eine Anpassung an den Stress. Ebenso wichtig eine 

Veränderung der Ursachen, soweit als möglich. 


Seite 231

Reflexbogen 

= Bezeichnung für die Nervenschaltung eines Reflexes 

Eine über Nervenzellen laufende Verbindung zwischen Sinnesorganen und Muskeln bezeichnet man als Reflexbogen, 

die durch den Reiz ausgelöste Reaktion als Reflex. 

Reflexe 

Reflexe sind einfache Reaktionen, die dann in immer gleicher, stereotyper und rascher Weise auf spezifische 

Reize hin eintreten, wenn der Reiz eine bestimmte Stärke aufweist. Reflexe sind stets funktionsbereit. Es scheint 

für Reflexe ein genetisch fixiertes Programm zu geben, daher bezeichnet man sie als angeboren. 

Zu den Schutzreflexen zählt man z.B. den Kratz-, Rückzieh-, Liedschluss-, Nieß-, Husten-, Brechreflex und 

Kniesehnenreflex. 

Im Zusammenhang mit der Ernährung wirkt der Schluck- und Speichelflussreflex. Lebenserhaltender Reflex ist 

z.B. der Atemreflex. 

Reflexe kann man unterteilen in Fremdreflexe und Eigenreflexe 

Fremdreflex bedeutet, dass der Weg von einem Rezeptororgan über normalerweise mehrere afferente und efferente 

Nervenbahnen zum Effektororgan führt. Rezeptor und Effektor liegen in verschiedenen Organen, meist 

polysynaptisch, z.B. Rückziehreflex bei heißer Herdplatte 

Eigenreflex bedeutet, dass von der Muskelspindel als Rezeptor der Weg zum gleichen Muskel als Effektor zurükführt. 

(Rezeptor und Effektor im selben Organ, meist monosynaptisch!) 

Ein beliebtes Beispiel ist der Kniesehnenreflex 

Dieser monosynaptische Reflex wird an einem „Dehnungsfühler“, den Muskelspindel der Wade wahrgenommen. 

Er wird über afferente Nervenbahnen durch elektrische Impulse (Rezeptorneuron) zum zentralen Nervensystem 

übertragen und dort verarbeitet. Auf efferenten Nervenbahnen gelangt die Antwort auf diesen Reiz zu 

einem Effektor (Muskel, Drüse), der dadurch aktiviert wird und eine Reaktion bedingt. 

Den gesamten Weg bezeichnet man als Reflexbogen 

Reflexe von Neugeborenen sind z.B. Lippen-, Saug-, Hand- bzw. Fußgreifreflex; Augenschluss-, Stütz- und 

Gehreflex. 

Einige dieser Neugeborenen Reflexe verlieren sich in den ersten Wochen bis Monaten. 


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= Interneuron 

Verschaltungen in Reflexbögen 


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Sarko = Fleisch 

(Sarkorak = Fleischfresser) 


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Seite 235

Bau der Quergestreiften Muskulatur 

Eine Muskelfaser ist aus vielen Myofibrillen zusammengesetzt. 

Bau einer Myofibrille: Die Myofibrille wird durch sog. Z-Scheiben in ca. 2,5 μm lange Abschnitte gegliedert, 

die Sarkomere. Die Sarkomere sind die kontraktilen Einheiten des Muskels. Sie bestehen 

aus Eiweißfilamenten: 

dicke Eiweißfilamente = Myosin 

dünne Eiweißfilamente = Actin 

Die besondere Anordnung der Myosin- und Actinfilamente ergibt eine Streifung 

quergestreifte Muskulatur. 

Aktinfilamente 

Myoisnfilamente 

(zeichnen können!) 

Mechanismus der Muskelkontraktion 

Eine Muskelzelle besitzt wie jede Zelle Organellen, besonders auffällig sind jedoch 

- viele Mitochondrien (hoher Stoffwechselumsatz) 

- zwei Hohlraumsysteme, die nicht ineinander übergehen und verschiedene Aufgaben erfüllen: 

a) Endoplasmatisches Reticulum, hier Sarkoplasmatisches Reticulum genannt, mit Ca 2+ -Speicher 

b) T-System = Transversales Tubuli-System, die tubuli verlaufen quer auf Höhe der Z-Scheiben, 

leiten Depolarisation ins Innere 

Feinstruktur des Sarkomers: 

Aktinfilamente: Aktin: zwei Keten von Nonomeren 

Tropomyosin: stäbchenförmiges Molekül 

Troponin: am Ende des Tropomyosins 

Myosinfilamente: langgestreckte Moleküle mit Köpfchen, die seitlich herausragen 

Molekularer Mechanismus der Kontraktion 

Die Länge der Actin- und Myosinfilamente ändert sich dabei nicht!!! 


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Ruhender Muskel: 

Die Interaktion zwischen Myosinköpfchen und Aktin ist durch das Troponin behinder. 

Aktiver Muskel: 

Über die Muskelfasermembran trifft eine Erregung ein, das T-System leitet die Depolarisation ins Innere 

Ca 2+ -Permeabilität der Sarkomer-Membran wird erhöht, Ca 2+ diffundiert aus dem Sarkomer zu 

den Filamenten und startet den Bewegungsmechanismus = Gleitfilamentmechanismus: 

Die hundertfach erhöhte Ca 2+ -Konzentration bewirkt eine Konformationsänderung des Troponins, das 

eine Strukturänderung des Tropomyosins, nun können Myosin und Aktin Kontakt aufnehmen. 

Die Myosinköpfchen heften am Aktin an, winkeln sich um 45° ab (ATP notwendig !!) und ziehen dadurch 

das Aktin über sich hinweg. Unter ATP-Verbrauch und mit Hilfe von Mg 2+ lösen sich die Köpfchen 

und schwingen zurück 1. „Ruderschlag“ ist beendet. 

Solange die Ca 2+ -Konzentration erhöht ist, erfolgten viele „Ruderschläge“ das Sarkomer verkürzt 

sich der Muskel verkürzt sich. 

Nach Reizende werden die Ca 2+ wieder ins Sarkomer zurückgepumpt, das Troponin-Hemmsystem wird wieder 

wirksam. 

Weichmacherwirkung von ATP / Totenstarre: 

Die Bindung der Myorinköpfchen ans Aktin ist starr! ATP löst diese starre Bindung! Fehlt ATP oder sinkt der 

ATP-Spiegel bleiben die Muskeln hart. Das ist auch nach dem Tod der Fall. 


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Biologische Regelung 

Begriffe zum Regelkreisschema (am Beispiel des Kühlschranks) 

Wer kennt das nicht? Sie reißen die Kühlschranktüre auf, danach brummt der Motor!!! 

Führungsgröße: bestimmt den Sollwert (das sind Sie, sie stellen den Thermostat ein) 

Sollwert: 

ist die Information über den Endzustand der Regelgröße 

(also wie es sein soll, z.B. wenn Sie unentschlossen die Kühlschranktüre aufreißen und während Ihrer kulinarischen 

Überlegungen die Temperatur im Kühlschrank auf 15 °C ansteigt, dann soll nachher die Temperatur im Kühlschrank 

Doch wieder ca. 8°C sein, oder?) 


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Regelgröße: ist ein konstant zu haltender Vorgang oder Zustand (also was soll geregelt werden, hier die 8°C) 

Regelglied: vergleicht Sollwert und Istwert und löst eine Steuerung aus 

(der Thermostat im Kühlschrank vergleicht 8°C mit 15°C und löst letztendlich den Kühlschrankmechanismus aus) 

Istwert: 

Fühler: 

Störgröße: 

Stellwert: 

augenblicklicher Zustand der Regelgröße 

(im Moment Temperatur von 15°C) 

Messeinrichtung für den Istwert, leitet den Istwert an das Regelglied weiter 

(Temperaturfühler im Kühlschrank) 

störender Außeneinfluss auf die Regelgröße 

(Erwärmung der normalen Kühlschranktemperatur) 

Information, was das Stellglied zu tun hat, oder welche Tätigkeit das Stellglied auszulösen hat 

(Info, um welchen Betrag die Temperatur verstellt werden muss) 

Stellglied: ist der Korrekturmechanismus (der Motor des Kühlschranks) 

Stellgröße: 

Regelstrecke: 

Tätigkeit des Korrekturmechanismus (Laufzeit des Motors des Kühlschranks) 

best. Bereich, innerhalb dessen die Regelgröße verändert werden kann 

(Der Kühlschrank kann innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches kühlen, aber Sie können ihn nicht als 

Backofen verwenden) 


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Regelung der Pupillenöffnung 

Durch die Beleuchtungsstärke 

Pfeildiagramm: 

Lichteinfall (Ursache) 

- 

+ 

Verengung der Pupille (Wirkung) 

Reitz und Reaktion bzw. Ursache und Wirkung sind zu einem Kausalkreis mit negativer Rückkoppelung 

geschlossen 

Regelung über das Nervensystem 

1. Regelung der Atemgaskonzentration im Blut 


+ 

CO 2 -Gehalt im Blut 

- 

Atemtätigkeit 

Kausalkreis mit negativer Rückkoppelung 

Regelstrecke Blut 


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2. Regelung der Körpertemperatur 


zweiseitige Regelung (Körpertemp. Erhöhen & senken) 

Muskelzittern zur 

Wärmeproduktion 

Verengung der 

Blutgefäße 

(Grundumsatz 

erhöht sich) 

- 

+ 

Außentemperatur 

+ 

Körpertemperatur 

- 

+ 

Schweißabsonderung 

Erweiterung der Blut- 

Kapillaren 

(Senkung des Grundumsatzes 

(GU) ) 


Seite 241

Hormone 

Hormone sind Botenstoffe, die der Körper selbst erzeugt. Sie sind bereits in geringsten Mengen wirksam. 

Sie stellen neben dem Nervensystem ein zweites Informationssystem dar. 

Chemischer Bau 

1. Steroide (Sexualhormone) 

2. Aminosäurederivate (Thyroxin, Adrenalin) uneinheitlich 

3. Peptide / Proteine (Insulin, Glucagon) 

Orte der Produktion: 

1. Endokrine (innersekretorische) Drüsen 

(Hypophyse, Schilddrüse, Thymus, Pankreas, 

Nebennieren, Keimdrüsen) 

2. Gewebshormone 

Hypothalamus bildet Releasing-Hormone 

Haut bildet Histamine 

Drüsen Hormon Funktion 

Hypophyse Tyhreotropin (TSH) Stimuliert Schilddrüse 

Schilddrüse Thyroxin Stimuliert Stoffwechselprozesse 

Wirkt auf Grundumsatz 

Nebennierenrinde 

Glucocorticoide 

heben glucosespiegel im Blut 

Nebennierenmark 

Pankreas 

Adrenalin 

Insulin 

Glucagon 

Stresshormon, erhöht Stoffwechsel 

senkt Glucosespiegel im Blut 

hebt Glucosespielgel im Blut 

Zusammenhang zwischen Hormonsystem und Nervensystem 

Hormonsystem und Nervensystem sind bei der Aufrechterhaltung der Homöostase (inneres Gleichgewicht), der 

Entwicklung und der Fortpflanzung oft untrennbar verwoben. 

1. Strukturelle Beziehungen: Der Hypothalamus und die Hypophyse bestehen aus Nervengewebe, das 

Nebennierenmark hat sich aus Nervengewebe entwickelt. 

2. Chemische Beziehung: Mehrere Hormone werden auch als Neurotransmitter verwendet (z.B. Adrenalin). 

3. Funktionelle Beziehung: Viele Körperfunktion werden von beiden Systemen reguliert (z.B. Stressreaktionen, 

Säugen der Jungen). 


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Regelung über das Hormonsystem 

Regelung des Grundumsatzes bzw. des Schilddrüsen-Hormons Thyroxin 


Hypothalamus 

Neurohormon TRH 

- 

- 

+ 

Hypophyse 

Steuerhormon TSH 

+ 

- 

Thyroxinkonzentration 

im Blut 

+ 

Grundumsatz, Höhe 

des Energiestoffwechsels 

und der 

Wärmeproduktion 

+ 

SCHILDDRÜSE 

THYROXIN 

Regelung der Zuckerkonzentration im Blut 

durch Adrenalin Insulin: Glycogenaufbau (holt Zucker aus dem Blut) 

Glycogenabbau zu Glucose 

Glucagon 


Glucagonfreisetzung - 

+ 

Glycogenzerlegung 

Muskeltätigkeit 

- 

+ 

Glucosespiegel 

im Blut 

Kohlenhydratverdauung 

(Zufuhr von Glucose) 

+ 

- 

+ 

Insulinfreisetzung 

+ 

Glycogenaufbau 

2 Regler beteiligt: 1. Hypothalamus + Hypophyse 

2. Bauchspeicheldrüse 


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Teil VIII - Tired Joe

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