Sinnesorgane - Zusammenfassung Anatomie und Physiologie des Menschen PDF

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Sinnesorgane - Zusammenfassung Anatomie und Physiologie des Menschen
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Sinnesorgane Allgemeine Eigenschaften sensorischer Systeme  Am Anfang steht ein Reis  Der Reiz wirkt auf einen sensorischen Rezeptor  Spezialisierte Zelle: Rezeptorzelle, Sinneszelle  Protein/ Proteinkomplex in der Zellmembran, im Zytoplasma im Kern einer Rezeptorzelle  Umwandlung des Reizes in ein intrazelluläres Signal (i.d.R. Membranpotential)  Auslösen eines bestimmten Musters an Aktionspotenzialen, das längs eines sensorischen Neurons zur Integration in das Zentralsystem wandert  Rezeptoren  Übersetzen (Transduktion) einen physikalischen oder chemischen Reiz in eine elektrische Erregung (Rezeptorpotenzial)  Umwandlung der Reizes in eine Veränderung des Membranpotential  Ein Reizsignal führt zu einer Konformationsänderung des Rezeptors  Öffnen oder Schließen von Ionenkanälen in der Zellmembran  Direkt  Indirekt (über Second messenger) Strukturen mit Rezeptorfunktion = unterschied hinsichtlich des Auftretens von Aktionspotenzialen:  Primäre Sinneszellen  Generieren selbst Aktionspotenzial  Umgewandelte Nervenzellen  Besitzt einen rezeptorischen Fortsatz und einen ableitenden Zellfortsatz  Das vom eingehenden Reiz bewirkt Potenzial (Generatorpotenzial) löst im Axon eine Aktionspotenzial aus  Beispiele: Rezeptorzellen des Geruchssinns  Sekundäre Sinneszellen  Generieren nicht selbst Aktionspotenzial  Von Epithelzellen abgeleitet  Bilden eine Synapse mit dem Ende einer afferenten Nervenfaser  Bei Reiz, Freisetzung eines Transmitters, der an der afferenten Nervenfaser ein Aktionspotenzial auslöst  Beispiel: Rezeptorzellen der Geschmackszellen, Gehörorgane und Gleichgewichtsorgane  Jeder sensorische Rezeptor hat einen adäquaten Reiz (Energieform, auf die er am empfindlichsten reagiert)  Unterscheidung von Rezeptoren auf der Basis des Reiztypus, auf den sie am empfindlichsten reagieren:  Chemorezeptoren: Reagieren auf chemische Liganden  Mechanorezeptoren: Reagieren auf verschiedene Formen mechanischer Energie, wie Druck Vibration Schwerkraft, Beschleunigung, Schall  Thermorezeptoren: Reagieren auf Temperatur  Photorezeptoren: Reagieren auf Licht  Adaptation (Abnahme der Antwortrate)  Manche Rezeptoren adaptieren, wenn ein Reiz anhält  Zwei Klassen von Rezeptoren  Tonische Rezeptor  Langsam adaptierende Rezeptoren  ,,Feuern“ bei Reizbeginn rasch und werden dann langsamer, aber sind aktiv solange der Reiz anhält

 Besonders für Parameter, die vom Körper ständig überwacht werden müssen  Phasische Rezeptor  Schnell adaptierende Rezeptoren  ,,Feuern“ bei Reizbeginn, stellen das ,,Feuern“ jedoch ein, wenn die Reizintensität konstant bleibt  Besonders auf Veränderungen eines Parameters abgestimmt Sensorische Systeme Einfache Systeme = Aus einzelnen Sinneszellen. Komplexe Systeme = Multizelluläre Sinnesorgane  Das ZNS muss 4 Eigenschaften eines Reizes unterscheiden  Seine Natur (Modalität)  Seinen Einwirkort bzw. seine Quelle  Seine Stärke  Seine Dauer  Sensorische Modalität  Die Modalität eines Reizes wird durch den Type der Neuronen angezeigt  Das Gehirn assoziiert ein Signal, das von einer bestimmten Gruppe Rezeptorzellen kommt , mit einer bestimmten Modalität  z.B. Kälterezeptoren, Kälte, Lichtrezeptoren: Licht (auch bei einem Schlag aufs Auge)  Reizort  Der Reizort ist codiert  Bestimmte Rezeptorzellen in bestimmten Regionen des Organismus projizieren in ein spezifisches Areal im ZNS  Laterale Hemmung (Inhibition)  Hemmung von Neuronen, die weiter vom Reizort entfernt sind ermöglichen eine genauere Eingrenzung des Reizortes  Eine Ausnahme bilden auditorische und olfaktorische Informationen  Schall-, Geruchsquellen werden über Zeitintervalle der Rezeptoraktivierung lokalisiert  Reizstärke und Reizdauer  Zahl der aktivierten Rezeptorzellen (Populationscodierung) Frequenz der Aktionspotenziale, die von den Rezeptorzellen kommen (Frequenzcodierung) Somatosensorisches System  Sinne zur Körperwahrnehmung  Vier somatosensorische Modalitäten  Berührung  Propriozeption  Temperatur  Nocizeption  Rezeptoren für die somatischen Sinn finden sich sowohl in der Haut als auch in den Eingeweiden  Der somatosensorische Cortex ist der Teil des Gehirns, der erkennt, wo aufsteigende sensorische Bahn entspringt  Jede sensorische Bahn verfügt über eine korrespondierende Region im Cortex  Die Größe der Regionen ist nichtfestgelegt und kann beispielweise durch intensive Nutzung (eines best. Körperteils) vergrößert werden 

Berührungsrezeptoren  Regieren z.B. auf: Dehnung, Druck, Vibration, Oberflächenbeschaffenheit, etc.  Transduktion: Aktivierung (Öffnung) von Ionenkanälen direkt über mechanische

Stimuli  Finden sich in der Haut und in tieferen Körperregionen Rezeptor Reiz Bau Adaptation Nicht Variabel Freie Verschiedene eingekapselt Nervenendig Berührung ung s- und Druckreiz e Schnell MeissnerLeichte Eingekapselt in Körperchen Berührung Bindegeweb e PaciniVibration Eingekapselt in Schnell Körperchen Bindegeweb e RuffiniNicht bekannt Vergrößerte Langsam Körperchen Nervenendi gung MerkelDruck Vergrößerte Langsam Tastscheibe Nervenendi gung  Temperaturrezeptoren  Freie Nervenendigungen in der Haut (Grenze Cutis-Subcutis) und tieferen Körperregionen  Auf Wärme und Kälte reagiert Rezeptoren  Umfassen primäre Sinneszellen mit freien Nervenendigungen  A ∂ - Fasern (myelinisiert)  C-Faser (nicht myelinisiert)  Dichte der Temeraturrezeptoren variiert von einer Körperregion zur anderen  Mehr Kälte- als Wärmerezeptoren  Signaltransduktion über Temperaturaktivität Ionenkanäle (TRPs = transient receptor potential channels)  Bestimmte Ionenkanäle reagieren auf einen bestimmten Temperaturbereich  Nocizeptoren  Rezeptoren, die auf eine Reihe intensiver noxischer (gewebeschädigender) Reiz reagieren  Reagieren auf gewebsschädigende Level thermischer, mechanischer und chemischer Stimuli  Setzen adaptive Schutzreaktionen in Gang (u.a. unbewusste Schutzreflexe)  Umfassen primäre Sinneszellen mit freien Nervenendigungen  A ∂ - Fasern (myelinisiert)  C-Fasern (nicht myelinisiert)  Es ist noch ungeklärt , ob Rezeptoren für Juckreiz zu den Nocizeptoren zu rechnen sind oder eine Gruppe und Rezeptoren bilden Chemorezeptoren  Geruchssinn (olfaktorischer Sinn)  Riechschleimhaut  Areal im Bereich der oberen Nasenmuscheln sowie beiderseits des oberen Nasenseptums  Epithel deutlich höher als das der übrigen Nasenschleimhaut  Enthält Sinneszellen (Riechzellen) und Spüldrüsen  Riechzellen

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 Bipolare Nervenzellen  Dendriten erstreckt sich bis zur Oberfläche des Riechepithels  Das Axon zieht durch eine Knochenplatte des Siebbeins zum Riechkolben  Riechkolben  Region im Vorderhirn, das den Input der Riechsinneszellen (primäre olfaktorische Neurone) empfängt  Verdickung des Riechnervs  Oberfläche der Riechepithels  Aus knotenartigen Endigungen der Riechzellen  Aus jedem Knoten entspringen unbewegliche Cilien  Cilien in Schleimschicht eingebettet  Cilien tragen Odorantrezeptoren, die spezifische Odorantmoleküle binden  Riechbahn  Primäre sensorische Neuronen (Riechzellen)  Bilden im Riechkolben Synapsen mit sekundären Neuronen aus  Sekundäre Neuronen (Mitralzellen) u. Neuronen höherer Ordnung  Projizieren vom Riechkolben durch den 1. Hirnnerv zum olfaktorischen Cortex  Zusätzliche Neurone laufen zur Amygdala, zum Hippocampus, zu Thalamus und Hypothalamus  Riechvorgang  Die Bindung eines Odorantmoleküls an einen Odorantrezeptor löst das Öffnen von Ionenkanälen aus (Depolarisation)  Ausbildung eines Aktionspotenzials  Weiterleitung der Aktionspotenziale entlang der Axone zu den Glomeruli im Riechkolben  Glomeruli = Zellknäuel, an denen Axone von Riechzellen mit jeweils gleichen Rezeptortypen synaptisch mit einer Mitralzelle verschaltet sind)  Weiterleitung der Signale an höhere Hirnzentren  Zusammensetzung der Signale zu einem bestimmten Geruch  Verknüpfung mit Erinnerungen und Gefühlen  Vomeronasalorgan  Auch Jacobson- Organ/ Jacobson´sches Organ  Akzessorisches Geruchsorgan speziell zur Wahrnehmung von Pheromonen  Bei Wirbeltieren verbreitet  Lage beim Menschen: im Bereich des vorderen unteren Nasenseptums Geschmackssinn (gustatorischer Sinn)  Geschmack ist eine Kombination aus fünf Geschmacksempfindungen  süß, sauer, salzig, bitter, umami  Die Wahrnehmung der 5 Geschmacksknospen ist nicht auf bestimmte Zungenbereiche beschränkt.  Rezeptoren für Geschmack  Liegen Hauptsächlich in Geschmacksknospen auf der Zungenoberfläche  Eine Geschmacksknospe besteht aus 50- 150 Geschmackssinneszellen  Geschmacksrezeptoren sind über die gesamte Mundhöhle verteilt (z.B. auch in der Gaumenschleimhaut)  Jede Geschmacksknospe enthält neben Sinneszellen noch Stützzellen und Stammzellen zur Regeneration der Sinneszellen  Geschmackszellen sind polarisiert aufgebaute Epithelzellen  Die apikale Membran bildet mit Geschmacksrezeptoren besetzte Mikrovilli aus  Die basale Seite bildet eine Synapse mit einem primär sensorischen Neuron  Geschmackstransduktion

 Liganden aktivieren die Geschmacksrezeptorzellen  Zahlreiche intrazelluläre Bahnen werden Aktiviert  Ca²+ wird freigesetzt  Das Ca²+-Signal im Cytoplasma löst die Exocytose von Transmittervesikeln aus  Neurotransmitter werden freigesetzt, u. das primär sensorische Neuron ,,feuert“  Aktionspotenziale werden zum Gehirn geschickt. Sinnesorgane Auge: Sehsinn  Augapfel  Annähernd kugelförmig  Liegt in der knöchernen Augenhöhle  In Fettgewebe eingebettet  Wand des Augenapfels aus 3 Schichten  Äußere Augenhaut  Lederhaut, Hornhaut, Bindehaut  Mittlere Augenhaut  Aderhaut, Regenbogenhaut, Ziliarkörper  Innere Augenhaut  Netzhaut, Pars caeca retinae  Vorderer Teil des Augapfels  Optischer (lichtbrechender) Apparat  Vordere und hintere Augenkammer  Linse und Ziliarkörper  Regenbogenhaut mit einer zentralen Öffnung  Hornhaut, Glaskörper  Hinterer Teil des Augapfels  Lederhaut  Aderhaut  Netzhaut  am Auge lassen sich 3 Räume abgrenzen  vordere Augenkammer  liegt hinter der Hornhaut  enthält Kammerwasser  reicht bis an die Pupille und die Regenbogenhaut  hintere Augenkammer  steht im Bereich der Pupille mit der vorderen Augenkammer in Verbindung  Abgabeort des Kammerwassers  Begrenzung  nach vorne: Hinterfläche der Regenbogenhaut, Linse, Ziliarkörper  nach hinten: vorderer Teil des Glaskörpers  Glaskörper  enthält keine Gefäße und Nerven  besteht aus einer wasserklaren, gallertigen Substanz, Kollagenfasern, Hyaluronsäure  stabilisiert den Augapfel  Kammerwasser  klare Flüssigkeit mit ähnlicher Zusammensetzung wie die Gehirn-RückenmarksFlüssigkeit

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 Bildung durch das Ziliarkörperepithel  Abfluss des Kammerwassers über den Schlemm-Kanal in venöse Blutgefäße Ziliarkörper  Teil der mittleren Augenhaut zw. Aderhaut und Regenbogenhaut  sondert Kammerwasser ab  enthält den Ziliarmuskel  bildet die Zonulafasern Hornhaut  vorderer Teil der äußeren Augenhaut  stärker gekrümmt als die Lederhaut  frei von Blutgefäßen  wird über Diffusion vom Kammerwasser ernährt  Durchsichtigkeit beruht auf Flüssigkeitsgehalt und Quellungszustand der kollagenfasrigen Lamellen des Stromas  Aufbau  Außen: Mehrschichtiges unverhorntes Plattenepithel, Bindegewebiges Stroma  Innen: Einschichtiges Epithel Linse  bikonvexe Form  hinten stärker gekrümmt als vorne  transparent  Aufbau  Linsenkapsel  Linsenepithel (nur an der Vorderseite)  Linsenkörper: in der Hauptmasse aus Linsenfasern  Befestigung  ringförmig angeordnetes, radiär verlaufendes Fasersystem (Zonulafasern)  ringförmig verlaufender Ziliarmuskel  Funktion  Bündelung des einfallenden Lichts Regenbogenhaut  Hinterfläche pigmentiert und lichtundurchlässig  bildet vor der Linse eine Lochblende (Pupille)  Aufbau  Vorderfläche aus Fibroblasten und Melanozyten  Stroma aus sehr lockerem, kollagenem Bindegewebe  Stroma mit Fibroblasten, Melanozyten, Makrophagen, Kapillaren, Muskel zur Pupillenverengung  Hinterfläche mit 2-schichtigem Epithel, pigmentiert, Muskel zur Pupillenerweiterung Veränderung der Pupillenweite durch Regenbogenhautmuskeln  Muskel zur Pupillenverengung  Kontraktion führt zur Pupillenverengung  Innervation: Parasympathicus  Muskel zur Pupillenerweiterung

 Kontraktion führt zur Pupillenerweiterung  Innervation: Sympathicus  die Einstellung der Pupillenweite erfolgt reflektorisch  Augenfarbe  Produkt aus Textur, Zahl und Melaningehalt der Melanozyten, Kollagenfasern, Blutgefäßen im Regenbogenstroma  blaue Farbe  Pigmentierung beschränkt sich auf das Regenbogenhautepithel  rote Farbe  Regenbogenhaut pigmentfrei  rote Farbe beruht auf den durchscheinenden Blutgefäßen  Lederhaut  undurchsichtig  aus straffen Bündeln kollagener Fasern  Funktion  Unterstützung der Aufrechterhaltung der Augapfelform  Lederhaut geht in Höhe des Hornhautfalzes in die Hornhaut über  setzt sich an der Austrittsstelle des Sehnervs als harte Hirnhaut und Sinngewebshaut fort  Aderhaut  der Lederhaut von innen aufgelagert  aus zartem, pigmentiertem Bindegewebe  enthält viele Blutgefäße zur Ernährung der angrenzenden Schichten (v.a. der gefäßfreien äußeren Netzhautschichten)  Stroma reich an Melanozyten  Netzhaut  lichtempfindlicher Abschnitt  kleidet den gesamten hinteren Augapfelbereich aus  äußerer Pigmentepithel: Ernährung der Photorezeptorzellen  innere lichtempfindliche Schicht mit Sinneszellen  Gelber Fleck mit der Region des schärfsten Sehens  Sehnervenpapille: Region, in der Sehnerv und Blutgefäße das Auge verlassen  lichtunempfindlicher Abschnitt  Epithel des Ziliarkörpers: pigmentiertes und nicht-pigmentiertes Epithel  Epithel der Regenbogenhaut: hinteres Epithel  Sehen = Prozess, durch den Licht, das von Objekten in unserer Umgebung reflektiert wird, in ein mentales Bild umgesetzt wird  Prozess lässt sich in 3 Schritte einteilen  Licht fällt ins Auge und wird von der Linse auf der Netzhaut fokussiert  Photorezeptoren der Netzhaut wandeln die Lichtenergie in ein elektrisches Signal um  die elektrischen Signale werden mittels neuronaler Bahnen weiterverarbeitet  bevor Licht auf die Netzhaut trifft, wird es auf zweierlei Weise modifiziert:  1. Veränderung der Pupillengröße (Pupillenreflex: wird durch parasympathische

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Fasern vermittelt, die durch den III. Hirnnerv ziehen)  Regulation der Menge an Licht, die die Photorezeptoren erreicht  Regulation der Tiefenschärfe  2. durch eine Veränderung der Linsenform wird das Licht fokussiert mit Hilfe des optischen (dioptrischen) Apparates wird auf der Netzhaut ein umgekehrtes und stark verkleinertes Bild der Umwelt entworfen das auf der Netzhaut entworfene Bild kommt durch die Brechung der Lichtstrahlen an den gekrümmten Flächen (z.B. Hornhaut, Linse) zustande wenn das Objekt scharf abgebildet werden soll, muss der Brennpunkt genau auf die Netzhaut fallen unterschiedlich weit entfernte Gegenstände können auf diese Weise scharf auf der Netzhaut abgebildet werden wenn sich ein Objekt so nahe vor der Linse befindet, dass die Brennweite unterschritten ist, ist keine Fokussierung mehr möglich Nahpunkt  geringster Abstand, bei dem ein Objekt noch scharf abgebildet werden kann  durch Veränderung der Linsenform kann deren Brechkraft verändert werden Akkommodation  Prozess, durch den die Linsenform so angepasst wird, dass ein Objekt fokussiert bleibt Veränderung der Linsenform  über den Ziliarmuskel: ringförmiger, glatter Muskel, der die Linse umgibt und durch nichtelastische Bänder mit ihr verbunden ist Maß für die Brechkraft: Dioptrie [dpt] = 1 / Brennweite [m] Fehlsichtigkeit  Fehlsichtigkeit im Alter  zunehmender Elastizitätsverlust der Linse im Alter (Entspannungsfähigkeit geht verloren)  Abnahme der Akkommodationsfähigkeit  Sehen in die Ferne ist ungestört  Nahsehen gestört: Sammellinse erforderlich  Grauer Star  Linsentrübung  operative Entfernung der Linse und Ersatz erforderlich  Weitsichtigkeit  verkürzter Augapfel  die Lichtstrahlen vereinigen sich hinter der Netzhaut  Korrektur über konvexe Linse  Kurzsichtigkeit  verlängerter Augapfel  die Lichtstrahlen vereinigen sich bereits vor der Netzhaut  Korrektur über eine konkave Linse  Stabsichtigkeit  unregelmäßige Krümmung der Hornhautoberfläche (oder auch der Linse)  Auftreten mehrerer Brennpunkte

 Korrektur durch entsprechend gekrümmte Brillengläser, chirurgischen Eingriff  Sehschärfe  Fähigkeit des Auges, in einer bestimmten Entfernung 2 benachbarte Punkte noch getrennt wahrzunehmen  Sehvorgang  das einfallende Licht bewirkt eine Erregung der Sinneszellen (Photorezeptorzellen)  Phototransduktion  Umwandlung von Lichtenergie in Aktionspotentiale  sichtbares Licht  elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von 380 - 750 nm  Sehbahn  beginnt in der Netzhaut und endet in der Sehrinde  besteht aus 4 hintereinandergeschalteten Neuronen  Photorezeptorzellen (1. Neuron)  bipolare Zellen (2. Neuron)  Ganglienzellen (3. Neuron)  Neurone, deren Axone in der Sehrinde des Großhirns enden (4. Neuron)  das Stratum nervosum enthält die ersten 3 Neurone der Sehbahn:  1. Neuron: Photorezeptorzellen: Zapfen- und Stäbchenzellen  2. Neuron: bipolare Zellen: Aufnahme und Weitergabe der Rezeptorzellensignale  3. Neuron: Ganglienzellen: Axone vereinigen sich zum Nervus opticus  die Photorezeptorzellen (1. Neuron) stehen in synaptischem Kontakt mit bipolaren Zellen (2. Neuron)  die bipolaren Zellen stehen in synaptischem Kontakt mit den Ganglienzellen (3. Neuron)  inverses Auge  die Photorezeptorzellen liegen auf der lichtabgewandten Seite  deren lichtempfindliche Spitzen sind auf das Pigmentepithel der Netzhaut gerichtet  das ins Auge einfallende Licht muss mehrere Schichten der Netzhaut durchdringen, bevor es die Photorezeptorzellen erreicht  im Bereich des schärfsten Sehens fällt das Licht direkt auf die Photorezeptorzellen  Konvergenz der Erregungsleitung  die Erregung mehrerer Photorezeptorzellen wird auf eine bipolare Zelle übertragen  viele bipolare Zellen können ihrerseits eine Gangleinzelle innervieren  an den Außenrändern ist die Konvergenz am größten  im Bereich des schärfsten Sehens ist die Konvergenz minimal  einige Photorezeptoren sind 1:1 mit bipolaren Zellen verschaltet  Photorezeptorzellen  Stäbchen  Hell-Dunkel-Sehen  Sehen in der Dämmerung  Skotopisches Sehen  Zapfen

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 Farbsehen und hohe Sehschärfe während des Tages  Photopisches Sehen  Aufbau der Photorezeptorzellen  Außenglied: Spitze berührt das Pigmentepithel der Netzhaut  Innenglied: enthält Zellkern, Organellen zur ATP- und Proteinsynthese  Grundsegment: steht in synaptischem Kontakt mit den bipolaren Zellen  Außenglied  Zellmembran eingefaltet  Bildung scheibenartiger Stapel  an den Zellmembranen sind Sehfarbstoffe gebunden  Stäbchen enthalten nur Rhodopsin  Zapfen enthalten 3 mit Rhodopsin verwandte Sehpigmente  die Sehpigmente wandeln Lichtenergie in eine Veränderung des Membranpotentials um  Rhodopsin  aus Opsin  aus Retinal  in Abwesenheit von Licht bindet Retinal an Opsin  Licht aktiviert eine Konfigurationsänderung  Farbsehen  verantwortliche Photorezeptorzellen: Zapfen  Zapfen enthalten Sehpigmente, die bei unterschiedlichen Wellenlängen ein Absorptionsmaximum haben  das Auge enthält Zapfen für rotes, grünes und blaues Licht  neuronale Bahnen  jedes Auge hat 2 Gesichtsfelder  äußeres Gesichtsfeld  einfallendes Licht trifft auf den inneren Teil der Netzhaut  inneres Gesichtsfeld  einfallendes Licht trifft auf den äußeren Teil der Netzhaut  Kreuzung der Axone der Optikusganglienzellen der inneren und äußeren Netzhauthälften (Sehnervenkreuzung)  sie ziehen gemeinsam durch den Sehtrakt in den äußeren Kniekörper  im Kniekörper synaptischer Kontakt mit den 4. Neuronen, deren Axone in die Sehrinde ziehen Hilfseinrichtungen  Augenlider  schützende Bedeckung der Vorderseite des Augapfel  Oberlid, Unterlid  jeweils durch Bindegewebsplatten versteift  verzweigte Talgdrüsen fetten den mit Augenwimpern besetzten Lidrand  Innenwand der Lider von Bindehaut ausgekleidet  Muskeln der Augenlider  Augenlidheber  Ringmuskel der Augenhöhle

 Tränenapparat  Tränendrüse und ableitende Tränenwege  Tränenflüssigkeit...