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Biologische Psychologie
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Biologische PsychologieDie Entstehung eines neuronalen Signals & Die Signalübertragung
zwischen Nervenzellen
Kommunikation im Nervensystem
• Nervenzellen kommunizieren über Aktionspotentiale
• APkurze elektrische Impulse, die das Axon entlangwandern
• Durchschnittlich befinden sich 20.000 Synapsen auf einem
Neuron im Cortex
• Die hohe Anzahl synaptischer Kontakte bedingt eine enorme
Verrechnungsleistung:
• Wenn ungefähr zweimal in der Sekunde ein Aktionspotenzial von einem Neuron generiert
wird, macht das 40.000 synaptische Aktivierungen auf dem empfangenden Neuron pro
Sekunde (konservative Schätzung)
D.h. Neurone werden von eingehenden Aktionspotenzialen „bombardiert“, generieren
aber selbst viel weniger Aktionspotenziale
Wie Nervenzellen die eingehenden Aktionspotenziale verrechnen, bis sie selbst ein
Aktionspotenzial bilden, ist ein wichtiger Schlüssel zum Verständnis des Gehirns.
Die Entstehung eines neuronalen Signals: Spannung
Der entscheidende Ort für Aktionspotenziale ist die Zellmembran
Die Zellmembran hat ein elektrisches Membranpotential, d.h. dort herrscht eine
elektrische Spannung
Entgegengesetzte Ladungen ziehen sich an: Strom
fließt
Elektrische Spannung (U, Volt) = Unterschied der Ladungen zwischen zwei Polen
(Plus-/Minuspol)
Die elektrische Spannung ist die Ursache des elektrischen Stroms
Die elektrische Spannung (Druck) entsteht durch den Ladungsunterschied zweier
Punkte oder Pole
Die Entstehung eines neuronalen Signals: Ionen
Der positive und der negative Pol werden an der Zellmembran durch elektrisch
geladene Teilchen realisiert: IonenTeilchen (Atom oder Molekül), das eine
elektrische Ladung trägt:
Positiv geladene Teilchen = Kationen
Negativ geladene Teilchen = Anionen
Z.B. Salz (NaCl) besteht aus zwei positiv bzw. negativ geladenen Ionen: Natrium
(Na+) und Chlorid (Cl-), die elektrisch angezogen werden und so das Salzmolekül
bilden
In Wasser löst sich das Salzmolekül schnell auf: Das Na+- Atom trennt sich vom Cl—
Atom [gleiches gilt für Kaliumchlorid]
Wichtige Ionen innerhalb und außerhalb des Neurons sind:
Na+ und Cl-
K+, positiv geladenes Kalium
Große Proteine mit negativer Ladung, die sich im Zellinnern befinden
Die Entstehung eines neuronalen Signals: Ruhepotential/Membranpotenzial
Ursache: Intra- vs. Extrazelluläre Ionenverteilung:
Na+ und Cl-
K+,positiv geladenes Kalium
,Biologische Psychologie
Große Proteine mit negativer Ladung, die sich im Zellinnern befinden
Konzentrationsgradient/elektrostatische Kraft
Ruhepotential: Elektrostatische Kraft/Konzentrationsgradient
Elektrostatische Kraft
Teilchen mit entgegengesetzter Ladung (z.B. Na+ und Cl-) ziehen sich
an
Teilchen mit gleicher Ladung (z.B. Na+ und K+) stoßen sich ab
Konzentrationsgradient
Osmose: Teilchen, die sich in zwei Lösungen in unterschiedlicher
Konzentration befinden, diffundieren solange in Richtung der niedrigeren Dichte bis
die Konzentration ausgeglichen ist.
Das Ruhepotenzial: Unterschiedliche Durchlässigkeit (Permeabilität) der Membran
Die Membran ist für die verschiedenen
Ionen-Typen unterschiedlich stark
durchlässig
Das Ruhepotenzial: Vier Faktoren
Die 4 Faktoren, die das Ruhepotential bedingen
Unterschiedliche intra- vs. extrazelluläre Ionenverteilung
Elektrostatische Kraft
Konzentrationsgradient
Unterschiedliche Membranpermeabilität
Große Eiweiße (A-)
Kalium (K+)
Natrium (Na+)
Chlorid (Cl-)
, Biologische Psychologie
Ruhepotenzial: Ungleiche Ladungsverteilungen intra- vs. extrazellulär; A-
Ruhepotenzial: Ungleiche Ladungsverteilungen intra- vs. extrazellulär; K+
Ruhepotenzial: Ungleiche Ladungsverteilungen intra- vs. extrazellulär; Na+
Ruhepotenzial: Ungleiche Ladungsverteilungen intra- vs. extrazellulär; Cl-
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