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Warning: TT: undefined function: 32 Warning: TT: undefined function: 32Arbeitsblatt 1 – Aufbau & Funktion des neuromuskulären Systems1. Beschrifte die Abbildung zur Muskelanatomie!2. Beschrifte die Abbildung & nenne die Funktion der Begriffe (A-E)!A = Dendriten Funktion: Empf...

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Spowi-Tutorium SoSe 2017

Arbeitsblatt 1

Trainings- & Bewegungswissenschaften

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Arbeitsblatt 1 – Aufbau & Funktion des neuromuskulären Systems 1. Beschrifte die Abbildung zur Muskelanatomie! A = Sehne B = Muskel C = Faszikel D = Muskelfaser E = Myofibrille F = Sarkomer G = Aktin H = Myosin I = Titin

C A B

D

E F I

H

G

Abb. 1: Muskelanatomie

2. Beschrifte die Abbildung & nenne die Funktion der Begriffe (A-E)! A = Dendriten

Funktion: Empfang von Informationen

B = Axon (mit Myelinscheiden & Ranvier-Schnürringen) C = motorische Endplatte

Fkt.: Weiterleitung des Aktionspotenzials

Fkt.: elektro-mechanische Übertragung/ Kopplung

D = Motoneuron

Fkt.: aktivierende Nervenfaser der Muskelfasern

E = Muskelfaser

Fkt.: Muskelkontraktion

Abb. 2: Motorische Einheit

3. Welche Aussagen zur Erregungsleitung sind richtig? Korrigiere falsche Aussagen! a) Myelinisierte Axone sind von Aktinscheiden umgeben, die durch Ranvier-Schnürringe unterbrochen sind. Falsch (Myelinscheiden)

b) Myelinisierte Axone sorgen für eine schnellere Reizweiterleitung. Man spricht von saltatorischer Erregungsleitung. Richtig

c) Durch die Depolarisation kommt es zur Ladungsverschiebung am benachbarten Schnürring. Natrium kann ins Axon einfließen. Somit kommt es wieder zur Depolarisation entlang des Axons. Richtig

d) Die Grundlage für die zelluläre Erregbarkeit ist das Aktionspotential. Falsch (Ruhepotenzial)

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4. Ordne die Vorgänge zur elektromechanischen Kopplung ihrer Reihenfolge nach vom Aktionspotenzial des Motoneuron bis zum Aktionspotenzial an der Muskelmembran! 1

- Aktionspotenzial trifft in Synapse von motorischer Endplatte ein

2

- Öffnung Kalzium-Kanäle, Kalzium strömt in die Synapse ein

3

- Vesikel (mit Transmitter-Substanz) in Synapse verschmelzen mit Membran

4

- Transmitter-Substanz aus Vesikel wird in synaptischen Spalt abgegeben

5

- Transmitter-Substanz bindet an Rezeptor der postsynaptischen Membran des Muskels

6

- Öffnung Kationen-Poren, Kationen fließen aus und Natriumionen ein

7

- Depolarisation der postsynaptischen Membran

8

- Öffnung spannungssensitiver Natrium-Kanäle bei Schwellenüberschreitung, noch mehr Natrium fließt ein

9

- Auslösung des Aktionspotenzial auf postsynaptischer Membran

5. Welche Aussagen zum Querbrückenzyklus sind richtig? Korrigiere falsche Aussagen! a) Aktin greift Myosin und zieht so das Sarkomer zusammen. Daher auch der Name „Greif-Loslass-Zyklus“. Falsch (Myosin-Filament greift das Aktin-Filament)

b) Durch die Erhöhung der Natrium-Konzentration aus den T-Tubuli können die Aktin-Myosin-Bindungsstellen freigegeben werden. Falsch (Erhöhung der Kalzium-Konzentration)

c) Um Aktin befinden sich das Troponin und das Tropomyosin. Natrium bindet an Tropomyosin und dadurch gibt Troponin die Bindungsstelle für Myosin frei (Konformationsänderung). Falsch (Kalzium bindet an Troponin und dadurch gibt Tropomyosin die Bindungsstelle frei, „dreht sich weg“)

d) Der Myosinkopf bindet an Aktin. ATP ist im Myosinkopf gespeichert, wird abgespalten und verursacht somit, dass Myosin und Aktin aneinander vorbei gleiten („Kraftschlag“). Das Sarkomer verlängert sich. Falsch (Sarkomer verkürzt sich)

e) Durch die erneute Anlagerung von Kalzium an den Myosinkopf löst sich der Aktin-Myosin-Komplex. Falsch (Anlagerung von ATP)

6. Welche Aussagen zum zentralen Nervensystem sind richtig? Korrigiere falsche Aussagen! a) Zum ZNS gehören das Gehirn, das Rückenmark und alle sensorischen Nerven in der Peripherie. Falsch (nur Gehirn & Rückenmark, peripheres Nervensystem = alle (efferente & afferente) Nerven in Peripherie)

b) Neurone leiten Aktionspotenziale weiter. Man spricht von einem elektrischen Informationssystem. Richtig

c) Afferente Neurone leiten Informationen zum Körper, efferente Neurone hingegen zum Gehirn und Interneurone haben keine Funktion. Falsch (afferent = zum ZNS, efferent = zur Peripherie, Interneurone = Weiterleitung, Hemmung/Anbahnung)

d) Über das Axon empfängt das Neuron Informationen und leitet sie über Dendriten weiter. Falsch (über Dendriten Informationsaufnahme & über Axon Weiterleitung)

e) Die synaptische Verbindung eines Motoneurons mit einer Muskelfaser nennt man motorische Endplatte. Richtig

7. Welche drei Kontraktionsarten des Muskels gibt es? Was sind die Unterschiede? - konzentrisch = Muskel generiert Kraft und verkürzt sich - exzentrisch = Muskel generiert Kraft und verlängert sich/ wird gedehnt - isometrisch = Muskel generiert Kraft und verändert seine Länge nicht

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8. Informationen werden als Reize aufgenommen, umgewandelt und weitergeleitet. Welche zwei Prozesse der Reizumwandlung gibt es? Worin besteht ihr Unterschied? - Transduktion = Umwandlung des Reizes in Sensorpotenzial - Transformation = Übersetzung des Sensorpotentials in Aktionspotenzial

9. Bei der Reizumwandlung wird durch das Verändern der Frequenz der Aktionspotenziale die Reizgröße abgebildet. Was wird dabei kodiert? - Reizstärke – Amplitude des Reizes (Intensität)

- Reizgeschwindigkeit

- Reizdauer – Dauer der Reizeinwirkung

10. Ordne die Begriffe der Informationsübermittlung (1-3) den Beispielen (a-c) zu. a) Ein einzelner Druckreiz auf der Hautoberfläche wird von einem Rezeptor aufgenommen und breitet sich aus. So wird der Reiz verstärkt, aber die Bestimmung der ursprünglichen Reizeinwirkung wird schlechter. b) Ein großflächiger Druckreiz auf der Hautoberfläche wird von mehreren Rezeptoren aufgenommen und summiert zu einem Neuron weitergeleitet. Trotz der großen Fläche wird der Druck als eine Berührung wahrgenommen. c) Unser Körper hat ein System um uns vor Reizüberflutung zu schützen (z.B. Kleidung auf der Haut) und unsere Wahrnehmung auf Wesentliches richten zu können (z.B. Druck & Oberflächenbeschaffenheit von Kaffeetasse). 1 c)

Sensorische Hemmung;

2 b)

konvergente Erregungsausbreitung;

3 a)

divergente Erregungsausbreitung

11. Erkläre den monosynaptischen Reflex stichpunktartig am Beispiel des Kniesehnenreflexes! - Hämmerchen trifft Patellasehne & deformiert sie (Sehnenzug am Muskel) - durch Sehnenzug verändert sich die Ruhelänge des M. Quadrizeps femoris schlagartig - ruckartige Längenänderung wird von Muskelspindel im Quad. f. detektiert & aktiviert Alpha-Motoneuron des Quad. f. im Vorderhorn des Rückenmarks - Quad. f. kontrahiert (Schutz vor Muskelriss) - monosynaptisch = nur eine Synapse zwischengeschaltet, Sensor & Effektor im selben Organ (Zusatz: über Interneuron wird gleichzeitig der M. Bizeps femoris gehemmt > Entspannung, Schutz vor entgegenwirkenden Muskelkräften) Abb. 2: Kniesehnenreflex

12. Welche Aussagen zur Somatosensorik sind richtig? Korrigiere falsche Aussagen! a) Die Muskelspindel und das Golgi-Sehnenorgan geben dem Körper Informationen über den Zustand und die Veränderung von Längen und Spannungen der Muskeln und gehören damit zu den Propriozeptoren. Richtig

b) Das Golgi-Sehnenorgan befindet sich direkt im Muskel und detektiert die Muskellänge. Falsch (Golgi-Sehnenorgan im Muskel-Sehen-Übergang und detektiert Muskelspannung)

c) Die Muskelspindel befindet sich direkt parallel zu den Muskelfasern und detektiert die Muskelspannung. Falsch (Muskelspindel detektiert Muskellänge)

d) Die Muskelspindel besitzt kontraktile Enden, die während einer Dehnung aktiviert werden, um eine adäquate Spindellänge in Ruhe zu gewährleisten. Man spricht von Alpha-Gamma-Koaktivierung. Falsch (Muskelspindel besitzt kontraktile Enden, die während einer Kontraktion aktiviert werden, um eine adäquate Spindellänge während Kontraktion zu gewährleisten)

d) Ohne die Alpha-Gamma-Koaktivierung wäre die Muskelspindel bei Kontraktion des Muskels unempfindsam (gewellt) und könnte somit keine Längenänderung detektieren. Richtig

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13. Erkläre stichpunktartig die reziproke antagonistische Hemmung beim polysynaptischen Reflex am Beispiel eines Tritts auf einen spitzen Gegenstand! - Tritt auf spitzen Gegenstand mit linkem Fuß (Nozizeptoren in Haut detektieren Schmerz) - Aktivierung Flexoren im linken Bein (Fuß, Knie & Hüfte) > Fuß blitzartig von Schmerzquelle entfernen - Hemmung Extensoren im linken Bein = reziproke antagonistische Hemmung - gleichzeitige Aktivierung Extensoren im rechten Bein =gekreuzter Extensorreflex bzw. Beuge-Rückzieh-Reflex - Hemmung Flexoren im rechten Bein = reziproke antagonistische Hemmung (Zusatz: polysynaptischer Reflex = mehrere Synapsen beteiligt, Rezeptor & Effektor nicht im selben Orga n)

Abb. 4: Tritt auf spitzen Gegenstand

14. Welche Aussagen zu Reflexen sind richtig? Korrigiere falsche Aussagen! a) Reflexe aktivieren oder hemmen Alpha-Motoneurone im Gehirn. Falsch (im Vorderhorn des Rückenmarks)

b) Reflexe können vom Gehirn beeinflusst werden. Das Aushalten von Schmerzen oder kaltem Wasser sind Beispiele. Richtig

c) Je nach Bewegungshandlung können Muskeln unterschiedliche Funktionen bei einem Reflex haben. Sie sind taskspezifisch. Richtig

d) Die Afferenzen, die einen Reflex auslösen (z.B. Schmerz, Längen- oder Spannungsänderung), laufen durchs Vorderhorn des Rückenmarks ein und aktivieren hier nur hemmende Interneurone. Falsch (laufen durchs Hinterhorn ein & aktivieren Alpha-Motoneurone oder hemmende Interneurone)

15. Was bedeutet Frequenzierung im Zusammenhang mit der Kraftgenerierung des Muskels? - Entladungsrate der Motoneuronen 2

- je höher die Frequenzierung/ „Feuerungsrate“ desto größer die Kraft (vermehrte Ca +Ausschüttung) - Fusionsfrequenz = Frequenzrate, ab der keine weitere Kraftseigerung möglich ist

16. Was bedeutet Rekrutierung im Zusammenhang mit der Kraftgenerierung des Muskels? - proportionales Verhältnis der generierten Kraft & Rekrutierungsschwelle - kleine motorische Einheiten werden bei Kontraktionen mit wenig Kraft rekrutiert - große motorische Einheiten werden bei höherem Kraftaufwand rekrutiert

Abbildungsverzeichnis Abb. 1:

Muskelanatomie: (bearbeitet) aus: Arampatzis, A. et al. (2016). Vorlesung Bewegungssteuerung und Belastungsgestaltung. Muskelphysiologie und Aktivierung. Wintersemester 2016/2017, Vorlesungsfolie 8. Humboldt-Universität zu Berlin.

Abb. 2:

Motorische Einheit. (bearbeitet) aus: Arampatzis, A. et al. (2016). Vorlesung Bewegungssteuerung und Belastungsgestaltung. Muskelphysiologie und Aktivierung. Wintersemester 2016/2017, Vorlesungsfolie 3. Humboldt-Universität zu Berlin.

Abb. 3:

Kniesehnenreflex. (bearbeitet) aus: Arampatzis, A. et al. (2016). Vorlesung Bewegungssteuerung und Belastungsgestaltung . Sensorische Grundlagen. Wintersemester 2016/2017, Vorlesungsfolie 14. Humboldt-Universität zu Berlin.

Abb. 4:

Tritt auf spitzen Gegenstand: (bearbeitet) aus: Arampatzis, A. et al. (2016). Vorlesung Bewegungssteuerung und Belastungsgestaltung. Sensorische Grundlagen. Wintersemester 2016/2017, Vorlesungsfolie 24. Humboldt-Universität zu Berlin....