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Neuronale Verrechnung

Motoneurone, gereizte Fasern und Ausgangsfrequenzen — aus Messreihen zeitliche und räumliche Summation ableiten und die Rolle der Hemmung beurteilen.

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Summation am Motoneuron

AFB I–II

An einem Motoneuron im Rückenmark wird das Membranpotenzial am Axonhügel mit einer Mikroelektrode gemessen. Drei Nervenfasern, die auf das Motoneuron zulaufen, können einzeln gereizt werden: Die Fasern 1 und 2 bilden Synapsen an verschiedenen Dendriten, Faser 3 bildet eine Synapse am Zellkörper. M1 zeigt die Messungen, M2 eine ergänzende Messreihe.

M1Membranpotenzial am Axonhügel eines Motoneurons bei vier Reizprogrammen (vereinfachte Modellwerte)
−80−70−60−50−400255075100Membranpotenzial in mVZeit in msABCDSchwellenwertAP
A: Faser 1 einmal gereizt. B: Faser 1 dreimal im Abstand von 3 ms. C: Fasern 1 und 2 gleichzeitig je einmal. D: wie B, zusätzlich Faser 3 gleichzeitig mit der zweiten Reizung von Faser 1. Reizzeitpunkt jeweils 3 ms nach Beginn des Abschnitts. Das AP ist oben abgeschnitten (Spitze bei etwa +30 mV).
M2Größe des EPSP am Axonhügel in Abhängigkeit vom Ort der Synapse (vereinfachte Modellwerte)
Abstand der Synapse vom Axonhügel in µmEPSP am Ort der Synapse in mVEPSP am Axonhügel in mV
508,58,0
1508,55,4
3008,52,9
5008,51,2
Gleich große Synapsen an einem Dendriten; Messung mit zwei Elektroden.
  1. Beschreiben Sie die Messkurven A bis D in M1.
  2. Erklären Sie die Ergebnisse A bis C, indem Sie aus ihnen die zeitliche und die räumliche Summation ableiten.
  3. Erläutern Sie das Ergebnis D. Gehen Sie dabei auf die Art der Synapse von Faser 3 und auf die Vorgänge am Axonhügel ein.
  4. Werten Sie M2 aus und begründen Sie, warum Messung C trotz zweier Synapsen den Schwellenwert nicht erreicht.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Geben Sie für jeden Abschnitt den höchsten bzw. tiefsten Wert an.
Hinweis zu Aufgabe b)
In welchen Abschnitten wird dieselbe Faser, in welchen werden verschiedene Fasern gereizt?
Hinweis zu Aufgabe c)
Faser 3 senkt das Potenzial. Was geschieht an ihrer Postsynapse?
Hinweis zu Aufgabe d)
Berechnen Sie den Anteil, der vom EPSP am Axonhügel ankommt.Begründen: Sachverhalte auf Regeln, Gesetzmäßigkeiten bzw. kausale Zusammenhänge zurückführen und mit Argumenten stützen.