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Neuronale GrundlagenEEG
Inhaltverzeichnis
1 Neuronale Grundlagen
2 EEG
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Neuronale GrundlagenEEG
Geschichte
Elektroenzephalographie (EEG):griechisch: encephalon- Gehirn; gráphein- schreibenRichard CatonVladimir Vladimirovich Pravdich-Neminsky1924 entdeckte Hans Berger Elektroenzephalogramm des Menschen
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2 Arten von Zellen im ZNS:
Nervenzellen:-ca 100 Milliarden Neuronen im Gehirn-Signalzellen-Bilden NetzwerkeGliazellen:-10 bis 50 mal mehr als Neuronen-zwischen Neuronen
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Gliazelle
Vom Griechischen Wort für Leim (Stütz- und Haltefunktion,Isolierung)Früher: Kein Beitrag zur InformationsverarbeitungHeute: neue Funktionen entdeckt: Sto�transport,Informationsverarbeitung
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Neuron: Aufbau
ZellkörperDendritenAxonPräsynaptische Endigungen
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Signalentstehung
1. Input
2. Trigger
3. Leiter
4. Output
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Ionenkanäle
Regulieren Fluss von Ionen durch die Zellmembran
passiver Ionen Transport
Unterscheidung verschiedener Ionen
Wichtig für schnelle Änderung im Membranpotential
2 Arten: gated und resting
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Neuronale GrundlagenEEG
Gated Ionenkanöle:Reagieren auf elektrische, mechanische oder chemische Signale
Resting Ionenkanäle:Ruhemembranpotentialnormalerweise o�enkaum Reaktion auf extrinsische Faktoren
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Na-K-Pumpe
AktivTreibsto�: ATP3 Na+ raus2 K+ reinTendiert zu hyperpolarisieren
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Ruhemembranpotential
Membran besteht aus Lipiddoppelschicht (Isolator)Trennung von + und - Ladungen -> PotentialVm = Vin − Vout
Auÿerhalb der Membran: Potential :=0Membranpotential bei Nervenzelle ca -60 bis -70 mV
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Membranpotential
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Gliazelle:
Resting Kanäle nur für K+
Ruhepotential von -75mVKonzentration: innen K+ und A− (Organische Anionen)auÿen Na+ und Cl−
K+ di�undiert wegen chemischen Konzentrationsgradienten nachauÿen -> auÿen + innen -Elektrische und chemische KraftGleichgewichtspotential mit Nernst Gleichung beschrieben:
EX =RT
zFln
[X]0[X]i
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Neuronen:
Viele resting K+-Kanäle, wenige Na+ kanäleNa+ �ieÿt in die Zelle: Konzentrationsgradient: Neg. el. Pot. di�. durch Membran-> mehr K+ �ieÿen nach auÿenGleichgewichtPassiver Fluss von K+ und Na+ wird durch K-Na-Pumpe stabilisiertMembranpotential nach Goldman:
Vm =RT
FlnPK [K+]0 + PNa[Na+]0 + PCl[Cl−]iPK [K+]i + PNa[Na+]i + PCl[Cl−]0
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Aktionspotential
Gated IonenkanäleNa und K ö�nen nach DepolarisationNa SchnellerDepolarisation durch Na verstärktK-Kanäle ö�nen sichDepolarisation sinkt und wird zur HyperpolarisationRuhemembranpotential wird wieder hergestellt
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Aktionspotential
Alles oder Nichts Prinzip (Unterhalb des Triggers kein Signal)
Aktivität aller Rezeptorpotentiale wird an Trigger-Region des Axonsaufsummiert
Dauer und Amplitude eines Aktionspotentials stets gleich
Zahl der Aktionspotentiale und Zeitintervall wichtig
Frequenz: max 200 Hz
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Synapsen
Kommunikation mit anderen Neuronenca 1000 synaptische Verbindungen pro Neuron (1011 Neuronen ->1014 Synapsen)Elektrische Synapsen:-Präsynaptisches Terminal und Postsynaptische Zelle sind nichtkomplett voneinander getrennt-Strom vom Aktionspotential �ieÿt zur postsynaptischen Zelledurch spezialisierte Kanäle (Gap Junctions)
Chemische Synapsen:-Präsynaptische Zelle setzt Transmitter frei-Transmitter di�undieren entlang des synaptischen SpaltesTransmitter binden an Rezeptoren der postsynaptischen Membran-> Ionenkanäle ö�nen sich
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Synapsen
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Chemische Synapse:
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Synapsen:
Je nach Transmitter tritt ein:
Depolarisation (EPSP)Exzitatorisches Postsynaptisches Potential
Hyperpolarisation (IPSP)Inhibitorisches Postsynaptisches Potential
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Feldpotential und EEG
Gehirn elektrisch erregbarVerschiedene Muster bei verschiedenen TätigkeitenSubstanzen können EEG verändern (Drogen)
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Neuronale GrundlagenEEG
Entstehung des EEG
Neuron ist ein DipolPostsynaptische Membran wird de- oder hyperpolarisiertZellkörper ist anders polarisiertPolarisierung wandert zum ZellkörperFeldpotentialPotentialdi�erenz zwischen zwei Elektroden wird gemessenEPSP und IPSP verschiedene Polarisierung -> verschiedenerStrom�uss
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Neuronale GrundlagenEEG
EEG
EEG: Summe der Feldpotentiale an der Ober�äche der Kopfhaut(Hauptsächlich Aktivität der kortikalen Neuronen)
Aktive Elektrode bezüglich Referenzelektrode
Aktive Elektroden miteinander verbunden
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10-20-System
Nasion bis zum Inion= 100 Prozent.
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EEG Wellen
Verschiedene typische Muster für Schlaf, Wachheitsgrad,...Aktivität 1-30 Hz mit 20-100 µV
Typ Frequenz [Hz] Beobachtbar wenn:alpha 8-12 Geschlossene Augen, Relaxationbeta 12-30 Aktiv, Konzentration
gamma 26-100 bestimmte motorische/kognitive Funktionendelta <3 Schlaf
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fMRT?
Steigt die Aktivität -> steigt Bedarf an Sauersto� und Glukoseunterschiedliche magnetische Eigenschaften von oxygeniertem unddesoxygeniertem Blut
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Neuronale GrundlagenEEG
Literatur
Kandel, Schwartz, Jessel: NeurowissenschaftenSZschocke:"Klinische ElektroenzephalographieSZZZ
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