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Block11: Muskelphysiologie  

Querstreifung, Myosin/Aktin-Interaktion; IP3, Ca2+ Starter, ATP; Typ I/II-Myosine; Motorische Endplatte; Tetanus; Reflexbögen (vegetativ/somatisch)

Block 12: Verhaltensphysiologie / Neuroethologie

Neuronenschal-tungen, Programmsteuerung (Tritonia); Signal-Erkennung, Auslösemechanismen (Kröte); Motorische Systeme (Mensch), Parkinsonismus

Fragen zu Block 11:

  • Skelettmuskel: Aus welchen Funktionsstrukturen besteht er?
  • Sarkomer: Wie erklärt sich die Querstreifung?
  • Wie werden die Interaktionen zwischen Myosin und Aktin gestartet?
  • Wie verändert Ca2+ als Starter die räumliche Zuordnung zwischen Myosin und Aktin?
  • Welche Rolle spielt ATP bei den Greif/Loslass-Zyklen zwischen Myosin und Aktin?
  • Was versteht man unter elektro-mechanischer Kopplung? Woher stammen die Ca2+ Ionen?
  • Wie funktioniert die motorische Endplatte (Muskelsynapse)?
  • Motorische Endplatte: Wie lässt sich die neuro-muskuläre Übertragung pharmakologisch blockieren?
  • Nervengifte: Welche Substanzen - und deren Wirkungen - sollte man kennen?
  • Zusammenfassung: Welche Prozesse im Muskel sind von ATP abhängig?
  • Vergleichende Betrachtung: Bei welchen Zelltypen - beispielsweise - kann Ca2+ als Mediator in unterschiedliche Funktionen eingebunden sein?
  • Krafttraining: Wozu ist die Muskelfaser vielkernig, und worauf beruht Muskelaufbau?
  • Sportarten: Worauf beruht das Verhältnis zwischen langsamen und schnellen Muskelfasern?
  • Zwei Muskel-Typen im Vergleich: Worin unterscheiden sich Skelett- und Herzmuskel im Kontraktionsverhalten?
  • Muskelzuckung vs Muskelbewegung: Was versteht man unter tetanischer Kontraktionsweise?
  • Fremreflex vs Eigenreflex: Wie sind Rezeptoren und Effektoren miteinander verschaltet?
  • Eigenreflex: Welche Aufgaben haben Sollwert-Regelung und Sollwert-Verstellung?
  • Vergleich: Worin unterscheiden sich somatische und vegetative Reflexbögen?
  • Vergleich: Worin unterscheiden sich die drei Muskel-Haupttypen?
  • Elektrisches Organ von Hochspannungs-Fischen: Wie leitet sich dieses Organ von quergestreifter Muskulatur ab?

Folien zu Block 11:

Grundfunktionen neurogener Zellen

# 1

 

Skelettmuskel: Aus welchen Funktionsstrukturen besteht er?

2

Sarkomer: Wie erklärt sich die Querstreifung?

3

Wie werden die Interaktionen zwischen Myosin und Aktin gestartet?

4

 

Wie verändert Ca2+ als Starter die räumliche Zuordnung zwischen Myosin und Aktin?

5

 

Welche Rolle spielt ATP bei den Greif/Loslass-Zyklen zwischen Myosin und Aktin?

6

(3-6: Modifiziert und kombiniert nach Ewert 1980; Rüdel & Brenner 1996; Eckert et al. 2002)

Animation der Gleit-Theorie der Aktin/Myosin-Interaktion s.:

A=Aktin-Untereinheit; M=Myosin-Kopf; TM=Tropomyosin; T=Troponin; ATP=Adenosintriphosphat

animiert unter:

http://www.tekonline.org/c-o-n-t-e-n-t-s/SCIENCE_WORLD/science_world.html

Was versteht man unter elektro-mechanischer Kopplung? Woher stammen die Ca2+ Ionen?

7

 

Wie funktioniert die motorische Endplatte (Muskelsynapse)?

8

 

Motorische Endplatte: Wie lässt sich die neuro-muskuläre Übertragung pharmakologisch blockieren?

9

 

Nervengifte: Welche Substanzen - und deren Wirkungen - sollte man kennen?

10

 

Zusammenfassung: Welche Prozesse im Muskel sind von ATP abhängig?

11

 

Vergleichende Betrachtung: Bei welchen Zelltypen - beispielsweise - kann Ca2+ als Mediator in unterschiedliche Funktionen eingebunden sein?

12

 

Krafttraining: Wozu ist die Muskelfaser vielkernig, und worauf beruht Muskelaufbau?

13

Zwei Muskel-Typen im Vergleich: Worin unterscheiden sich Skelett- und Herzmuskel im Kontraktionsverhalten?

14

 

Muskelzuckung vs Muskelbewegung: Was versteht man unter tetanischer Kontraktionsweise?

15

 

Fremreflex vs Eigenreflex: Wie sind Rezeptoren und Effektoren miteinander verschaltet?

16

Eigenreflex: Welche Aufgaben haben Sollwert-Regelung und Sollwert-Verstellung?

17

 Bewegungsstarre-Künstlerin

Vergleich: Worin unterscheiden sich somatische und vegetative Reflexbögen?

18

Vergleich: Worin unterscheiden sich die drei Muskel-Haupttypen?

19

Elektrisches Organ von Hochspannungs-Fischen: Wie leitet sich dieses Organ von quergestreifter Muskulatur ab?

20

elektrische Platten in Ruhe:

elektrische Platten aktiviert (Dipol):

______________________________________________________

Block 12: Verhaltensphysiologie / Neuroethologie

 Neuronenschal-tungen, Programmsteuerung (Tritonia); Signal-Erkennung, Auslösemechanismen (Kröte); Motorische Systeme (Mensch), Parkinsonismus

Fragen zu Block 12:

  • Auslösung einer Verhaltensreaktion: Welche Funktionsmodule sind beteiligt?
  • Ansteuerung der Muskulatur durch Impulsmuster-Generatoren: Welche Neuronenschaltungen könnten zugrunde liegen?
  • Beispiel 1: Fluchtverhalten der Meeresschnecke Tritonia: Wie wird es ausgelöst und generiert?
  • Welche Neuronenschaltung liegt der Fluchtreaktion von Tritonia zugrunde?
  • Beispiel 2: Beutefang der Erdkröte Bufo bufo: An welchen Reizmerkmalen wird Beute von Nicht-Beute bzw. Feind unterschieden?
  • Mit welchen Verhaltensmustern reagieren Erdkröten auf Feindattrappen?
  • Wie wird das Gesichtsfeld im Krötenhirn abgebildet?
  • Autoradiografische 14C-2DG-Kartierungen: Welche zentralen Sehzentren sind am Beutefang bzw. Fluchtverhalten beteiligt?
  • Welche Korrelationen bestehen zwischen Verhaltensaktivität und visuell neuronaler Entladungsaktivität?
  • Wie unterscheiden sich einzelne Neurone histologisch?
  • Modellvorstellung: Welche Neuronenschaltungen liegen den Reaktionen auf Beute, Nicht-Beute bzw. Feind zugrunde?
  • Wie könnten Schaltpläne (Auslösemechanismen) für Flucht, Beute-Zuwendung bzw. Beute-Schnappen strukturiert sein?
  • Wie komplex ist das zentralnervöse Wirkungsgefüge für Beutefang wirklich?
  • Beispiel 3: Wie gliedert sich das motorische System des Menschen?
  • Ist unser motorischer Cortex auch dann aktiv, wenn wir uns eine eigene Körperbewegung nur vorstellen?
  • Krankheiten des motorischen Systems: Worauf beruht Parkinsonismus (Rigor, Akinese, Tremor)?
  • Welche Behandlungsmöglichkeiten gibt es?

 

  Folien zu Block 12:

Auslösung einer Verhaltensreaktion:  Welche Funktionsmodule sind beteiligt?

# 1

  

(Nach Ewert 1980, 2005)                   

Ansteuerung der Muskulatur durch Impulsmuster-Generatoren:  Welche Neuronenschaltungen könnten zugrunde liegen?

2

.

.

.

Beispiel 1:  Fluchtverhalten der Meeresschnecke Tritonia: Wie wird es ausgelöst und generiert?

(Modifiziert nach Getting 1983, Gillette 1987)

3

.

(Modifiziert nach Getting 1983, Gillette 1987) 

Welche Neuronenschaltung liegt der Fluchtreaktion von Tritonia zugrunde?

4

Beispiel 2:  Beutefang der Erdkröte Bufo bufo: An welchen Reizmerkmalen wird Beute  von Nicht-Beute bzw. Feind unterschieden?

(Modifiziert nach Ewert et al. 1965-2006)

5

Andere Versuchsanordnung, gleiche Resultate:

Beute: Wurm [W]; Nicht-Beute: Antiwurm [A]

 W

 A

 W

 A

 W

(Aus Ewert & IWF Film C 1805 auf DVD, 1993)

Mit welchen Verhaltensmustern reagieren Erdkröten auf Feindschlüsselreize?

6

 

Wie wird das Gesichtsfeld im Krötenhirn abgebildet?

7

Autoradiografische 14C-2DG-Kartierungen: Welche zentralen Sehzentren sind am Beutefang bzw. Fluchtverhalten beteiligt?

8                       Beute-Schnappen                                        Fluchtverhalten

 

 

 

(Modifiziert nach Ewert et al. 1984-2006)

Welche Korrelationen bestehen zwischen Verhaltensaktivität und neuronaler Entladungsaktivität?

9                                                        Perimeter-Apparatur

    

 

                         horizontale Muster-Bewegungsrichtung, T5.2-Neuron

  

                      vertikale Muster-Bewegungsrichtung, T5.2-Neuron

  

                      horizontale Muster-Bewegungsrichtung, TH3-Neuron

 

(Aus Ewert & IWF Film C 1805 auf DVD, 1993)

Oben: Schema einer Ableitung; unten: schematische Impulsmuster eines T5.2 Neurons

Quantitative Kennlinien verschiedener Neuronen-Typen (rechts unten) im Vergleich zur Beutefangaktivität (links)

Wie unterscheiden sich einzelne Neurone histologisch?

10

Modellvorstellung: Welche Neuronenschaltungen liegen denReaktionen auf Beute,  Nicht-Beute bzw. Feind zugrunde?

11

Läsion:

Verlust der Beuteerkennung nach Läsion der Verbindungen zwischen TH und T5:

großes Objekt 

 großer Schatten

 Antiwurm   

Spiellok                                         

[Video-Bildausschnitte aus DVD: Bildverarbeitung im Sehsystem der Erdkröte, IWF C1805]              

Wie könnten Schaltpläne (Auslösemechanismen) für Flucht, Beute-Zuwendung bzw. Beute-Schnappen strukturiert sein?

12

für das Sich-Ducken vor dem Feind:

für das Sich-Zuwenden zur Beute:

für das Schnappen nach Beute:

Wie komplex ist bei der Kröte das zentralnervöse Wirkungsgefüge, in das Beutefang und Fluchtverhalten integriert sind, wirklich?

13

(Modifiziert nach Ewert et al. 1965-2006)

Beispiel 3:  Wie gliedert sich das motorische System des Menschen?

14

Ist unser motorischer Cortex auch dann aktiv, wenn wir uns eine eigene                               Körperbewegung nur vorstellen?

15

(Nach Schürg-Pfeiffer 1998)

Krankheiten des motorischen Systems: Worauf beruht Parkinsonismus (Rigor, Akinese, Tremor)?

16

.

.

synergistisch wirkender Ast:

Welche Behandlungsmöglichkeiten gibt es?

17

.

.

                                                                               

   

Block 12: Verhaltensphysiologie / Neuroethologie

 Neuronenschal-tungen, Programmsteuerung (Tritonia); Signal-Erkennung, Auslösemechanismen (Kröte); Motorische Systeme (Mensch), Parkinsonismus