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40 Cards in this Set
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Motorik: Haltung und Bewegung |
Stützmotorik: Der Körper mit dem inneren Skelett wäre nicht stabil ohne Muskeln Willkürmotorik: wenn sie willentlich ist Lokomotive: wenn sie Fortbewegung ist Haltung: muss immer angepasst werden. |
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Die Muskulatur ist der Motor der Haltung und Bewegung |
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Feed-forward und feedback Kontrolle |
Es braucht immer Sinnesorgane dazu, meist eine Reaktion auf einen Reiz von aussen. feed forward: nimmt bestimmte Position vorweg feedback: reflektorische Bewegung zurück um vom Aufschlag des Balles wieder zurück in den Ausgangszustand zu kommen. |
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spinale Motoneurone |
"the final common path": keinen Weg daran vorbei, wenn die Motoneurone zugrunde gehen, dann ist keine Bewegung mehr möglich Hierarchie: Rückenmark unterste Hierarchiestufe auch hier schon gewisse sensomotrische Integration. Oberste Stufe: sensorischer Anteil des Cortex, für die Bewegungssteuerung, Basalganglien wichtig für die Bewegung, Teil des Cerebellum danach: anderer Teil des Cerebellum und Hirnstamm ALS: normalerweise tritt diese Krankheit erst im Alter von etwa 60 Jahren auf, und führt dann relativ schnell zum Tod |
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Die motorische Einheit |
Pro Motoneuron können mehrere Muskelfasern innerviert werden. Stützmuskulatur: vor allem Kraft, Feinregulation nicht wichtig Augenmuskeln: Feinregulation wichtig |
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Die Regulation der Muskelkraft Beschreib räumliche und zeitliche Summation |
im Motoneuron kann man die Kraft regulieren, durch eine zeitliche Summation (grosse Frequenz) |
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Regulation der Muskelkraft Grafiken |
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Spinale Reflexe |
Reflexe im Rückenmark: Eigenreflexe (Lage der Sensoren im gleichen Organ wie der Effektor) Fremdreflexe: Sensoren (Bsp. in Haut) Muskel reagiert so schnell, bevor der Schmerz de Vortex erreicht hat. |
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Mechanosensoren des Skelettmuskels (Propriozeptoren) |
Sinnesorgane im Muskel: Muskelspindel, Golgi Sehnenorgane Muskelspindel: parallel zu Muskelfasern, messen die Längenänderung des Muskels Golgi-Sehnenorgan: in Serie zu dem Muskel, zw. Muskel und Sehne, messen die Muskelspannung,-kraft. |
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Muskelspindel |
Struktur: Kapsel: umgibt umgebaute Muskelfaser Efferenzen: Info vom Rückenmark: normale motorische Endplatte, die diese interfusalen Fasern aktivieren können, diese interfusalen Fasern können auch zur Kontraktion gebracht werden = Gamma Motoneurone. Schema: dynamische Kernsackfaser: messen die Längenänderung statische Kernsackfaser: messen die statische Länge, Zellkerne sind wie in einem Sack. Kernkettenfasern: die Kerne sind kettenförmig aufgereiht, haben statische Funktionen, messen der ist Zustand der Länge. rot in de Mitte: Axone von Spinalganglienzellen. 1a: schnellste Nervenfasern, myelinisiert,2: ein bisschen weniger schnell, innervieren nur die statischen Fasern Umgebaute Muskelfasern=intrafusale Fasern (gamma Mononeurone) Unterschied zu normalen Muskeln (alpha Motoneurone): in der Spindel: keine Sarkomere mehr, aber Nervenfasern sind darum herum gewickelt. Aufteilung der 1a Affären im RM: Spinalganglion, geht durch das Hinterhorn rein, dann wird es aufgeteilt, diese Infos werden verwendet für die Rückenmarkreflexe, oder es geht über die Kollateralen hinauf ins Gehirn, dies gibt uns das sogenannte Körpergefühl, ein weiterer Teil geht dann ins Cerebellum (unbewusste Info) im Bezug auf das Körpergefühl verarbeitet. |
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Die Funktion der Gamma-Innervation |
Bild 2: kontrahierter Muskel und gestauchte intrafusale Muskelfaser: so für de dieses Sinnesorgan jedoch nicht mehr funktionieren. Bild 3: deshalb müssen die intrafusalen Muskelfasern auch kontrahieren, dies geschieht durch die gamma-Motoneurone, so werden sie wieder sensibel, können wieder Funktionieren. Wenn man isoliert nur die gamma-Motoneurone innoviert, dann wird das Spindelorgan empfindlicher, der "Soll" Zustand wird verkürzt. |
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Die Sehnenreflexe |
zentrale Verschalung: Ursache für den Dehnungsreflex. rote Punkte: zeigen die synaptischen Kontakte zwischen der 1a Faser (afferent) und dem Motoneuro, direkter Kontakt, kein Neuron dazwischen. sehr schnelle Reaktion! => direkt verschaltet. Physischer Dehnungsreflex: Man schlägt auf die Sehne und aktiviert so die Muskelspindel des Quadriceps, die dynamischen Fasern reagieren und es gibt eine Reaktion (negatives Feedback) im Rückenmark und wird direkt auf das Motoneuron verschaltet, es gibt keine Neurone dazwischen = Monosynaptischen Reflexdamit sich das Bein bewegen kann muss sich der hintere Muskel lockern, ein Teil des Reflexes ist, dass der Antagonist gehemmt wird —>es gibt Interneurone, welche die Motoneurone des Antagonists hemmen (Entspannung)= reziproke Hemmung Bei einer neurologischen Untersuchung schaut man verschiedene Reflexe an, auch im Bizeps. |
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Golgi Sehnenorgan |
Aufbau: Sehnenfasern, dazwischen die afferenten Nervenfasern (1b ein bisschen kleiner, ein bisschen langsamer, messen die Muskelspannung 1b Fasern: keine efferente Innervation, Empfindlichkeit kann nicht beeinflusst werden. Autogene Hemmung: Wenn der Muskel kontrahiert wird, dann reagiert das G-Sehnenorgan. Die Faser ins Rückenmark ist verschaltet über ein hemmendes Interneuron, so wird der Muskel inaktiviert (Bremse), verhindern eine überschiessende Reaktion. |
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Fremdreflexe: Flexorreflex |
Beuger werden aktiviert, Strecker werden gehemmt, auf der anderen Seite, werden die Extensiven (Strecker) aktiviert und die Flexoren (Beuger) werden gehemmt. Wenn der Fuss gehoben wird, muss auch das Gleichgewicht verlagert werden, es sind keine monosynaptischen Reflexe mehr. |
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Das Rückenmark kann autonom Schrittbewegungen auslösen |
Steurerung von Schrittbewegungen durch neuronale Netzwerke im Rückenmark. Katze mit Rückenmarksverletzungs (gelähmt), man hat sie stabilisiert und haben immer abwechselnd die Flexoren und Extensoren stimuliert, so kommt es trotzdem zu einer Schrittbewegung (autonomer Schrittmacher). Zentrale Ryhtmusgeneratoren im Rückenmark, die Nervenzellen, die dazu gehören sind die Interneurone. es ist möglich auf der Ebene des Rückenmarkes Schrittbewegungen zu steuern. |
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Ratte lernt gehen nach Rückenmarksverletzung |
Sie haben versucht die Rythmusgeneratoren zu stimulieren, hinten ein Stabilisator (Roboter) sie haben sie gezwungen aufrecht zu gehen, sie war nur hinten gelähmt, Ratten können sich sehr gut nur mit den Vorderläufen fortbewegen. Es gibt noch Verbindungen zwischen den Interneuronen im Rückenmark, nicht vollständig alles zertrennt. |
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Das Motoneuron als gemeinsame Endstrecke |
Wenn die absteigenden Bahnen durchtrennt werden, dann würde man erwarten, dass die sensorischen Afferenzen noch weiter funktionieren, Querschnittlähmung, kurz nach der Verletzung sind diese Reflexe nicht auslösbar, auf der Ebene des Motoneurons kommt so viel zusammen, wenn alles von oben wegfällt, dann ist die depolarisation des Motoneurons möglicherweise ungenügend, so dass kein AP ausgelöst werden kann. RIN: direkt vom Axon des Motoneurons gibt es auch eine reziproke (wechselseitig) Hemmung. Corticospinal steuert das MN direkt an, alle anderen sind indirekt vom Hirnstamm aus. |
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Wege der absteigenden motorischen Bahnen |
Sie erreichen das Rückenmark über den medialen und lateralen Weg. Nil. ruber (Nucleus ruber): Ansammlung von Nervenzellen (Kern) des Mittelhirns. |
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Der Hirnstamm moduliert die spinalen motorischenSchaltkreise |
Nucleus: eine Gruppe von Nervenzellen Fasern des lateralen Weges, sind fast immer gekreuzt, beim Nucleus usw. deshalb Ausfälle auf der anderen Seite. Formatio: Gebiet mit sehr vielen Kernen. medialer Weg: Fasern sind grösstenteils ungekreuzt, nicht sehr präzise Innervation, |
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Motorische Funktionen des Hirnstamms |
- Steuerung der Gesichts- Hals-und Sprachmuskulatur - Haltereflexe: Aufrechthaltung des Körpers gegen dieSchwerkraft mittels Information aus dem Gleichgewichts (=Vestibular)organund den Propriozeptoren des Halses. - Stellreflexe:Horizontale Ausrichtung des Blicks bei verschiedenen Körper- und Kopfstellungen - Schutzreflexe: Hustenreflex, Niesreflex, Würgreflex, Kornealreflex (=Augen schliessen) - Autonome Reflexe: Blutdruckregulation, Blasen-, Darmentleerung - Atemzentrum: Rhythmusgeneratoren (CPGs) in derMedulla oblongata. Aufrechterhaltung des Körpers mittels derInformation aus dem Vestibularorgan undden Propriozeptoren des Halses: Im Gegensatz zum Rückenmark hat es im Hirnstamm noch ein neues Organ: Vestibularorgan B: Zunahme auf der rechten Seite von den Extensoren, um das Gleichgewicht zu halten, vor allem da der Kopf schief steht C: Winkel zwischen Kopf und Körper: schrägFallneigung zu einer Seite, Propriorezeptoren des Halses D: Hals und Kopf sind schräg |
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Spinale CPGs können durch Bewegungszentrum imHirnstamm aktiviert und moduliert werden |
Central Pattern Generator: spezielle Netzwerke von Nervenzellen im Rückenmark, die in der Lage sind, selbständig rhythmische Muskelkontraktionen zu veranlassen und dadurch eine wichtige Rolle bei kontinuierlichen Bewegungen, beispielsweise dem Gehen spielen. Wenn die Region der Lokomotion stimuliert wird, dann wird die Bewegung schneller und die alternierende Bewegung (Trab) wechselt zur gleichzeitigen Aktivierung (Galopp). |
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Der motorische Kortex kontrolliert dieMotoneurone über zwei absteigende Bahnen |
Vom motorischen Kortex aus kann man Muskeln direkt durch Stimulation bewegen, heute gibt es nicht invasive Methoden, mit Magnetspuren geht man auf den motorischen Cortex und Zellen werden stimuliert, so kann man die elektrische Aktivität der Muskeln kontrollieren |
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Sensomotorische Repräsentationsfelder dermenschlichen Hirnrinde |
B: Muskeln sind somatotopisch repräsentiert, auch Anzahl der motorischen Einheiten M1: von dort geht der Befehl direkt ins Rückenmark, Befehlsausführung PM: Bewegungsplanung, weniger direkte Verbindung ins Rückenmark |
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Aufbau des Kortex in Schichten |
6 verschiedene Schichten, in der 5. Schicht hat es grosse Pyramidenzellen, von hier kommen die Axone, welche direkt ins Rückenmark gehen, sie werden auch obere Motoneurone genannt. |
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Pyramidenbahn |
Die Pyramidenbahn ist wichtig für die Feinmotorik. Direkte Verbindungen von den Pyramidenzellen zu den Motoneuronen (direkte Synapsen) Verbindungen vom Hirnstamm : indirekte Verbindungwichtig für Präzisionsgriff, Pyramidenbahnen: lateral Wenn diese Verbindung gekappt wird dann funktioniert der Kraftgriff noch gut, der Präzisiongriff nicht mehr |
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Die Aktivität der kortikalen Pyramidenbahnzellen korreliert mit dem Präzisionsgriff |
globaler Kraftgriff: Muskel ist hier aktiv, jedoch die Pyramidenzelle nicht, andere Neurone lösen die Muskelbewegung aus |
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Verschalungsprinzip zwischen Pyramidenzellen und Mononeuronen |
Pyramidenzellen innervieren die Motoneuronebewegungsspezifisch, nicht muskelspezifisch! Pyramidenzellen: 1 Zelle kann mehrere Motoneurone von verschiednen Muskeln innervieren, zum Teil können sie sogar auf verschiedenen Ebenen des Rückenmarks liegen. |
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Aktivität der kortikalen Pyramidenzellen (in verschiedene Richtungen) |
Kortikale Pyramidenzellen sind bei Bewegungen mitverschiedenen Richtungen unterschiedlich aktiv. Der Affe muss den Hebelarm in verschiedene Positionen bewegen man misst die Aktivität im Primärmotorischen Cortex (alles die gleiche Pyramidenzelle) bei gewissen Bewegungen reagiert die Zelle stark, bei manchen wenig und manchmal praktisch gar nicht. Zellen haben eine bevorzugte Richtung!! Pyramidenzellen sind richtungsspezifisch! |
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bevorzugte Bewegungsrichtung der Pyramidenzellen |
Die Bewegungsrichtung ist in einer Population vonPyramidenzellen kodiert. Aktivität von einer Zelle mit einem Vektor dargestellt: die Länge des Vektors zeigt die bevorzugte Richtung, proportional zur Aktivität, ca. 100 Zellen, Jeder Strich ist ein Vektor, Summenvektor (rot)von allen Zellen, dann repräsentiert dieser die bevorzugte Richtung, dieser entspricht der Richtung für welche sie zuständig sind (gestrichelte Linie) |
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Nutzung der Aktivität im motorischen Kortex für die Steuerung von Prothesen |
Elektrodenarray wird insGehirn eingepflanzt undmisst die elektrischeAktivität einer Populationvon Nervenzellen. Patientin kann mit Hilfeeines eingepflanztenElektrodenarrays reingedanklich einenComputermaus Zeiger odereinen Roboterarm steuern |
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Das Bereitschaftspotential |
Elektrische Hirnaktivität in den Regionen des motorischen Kortex, vor allem im supplementärmotorischen Areal SMA und im primär motorischen Kortex MI lässt sich bereits vor dembewussten Entscheid zur Bewegung messen. => Bewegungsplanung EEG: man kann global die elektrische Aktivität des Gehirns messen (nicht so invasiv wie die Einpflanzung) die Versuchsperon muss einen Knopf drücken, man hat das dann 1000 mal gemacht und gemittelt, so konnte man eine Aktivität ableiten, und das schon ab 800ms vorher eine Aktivität im SMA (Bereitschaftspotential) motorische Planung vor 0 (wo der Knopf gedrückt wird) |
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Das Supplementärmotorische Areal (SMA) |
Das Supplementärmotorische Areal (SMA) ist sowohl beider Planung als auch bei der Vorstellung vonBewegungsabläufen aktiv. Druchblutung und Sauerstoffverbrauch zeigt wo dass das Gehirn aktiv ist, man hat auch schon radioaktives Material reingetan und dann gemessen, wo dass es hin geht (abhängig von Durchblutung) |
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Areale der bewussten Bewegungsplanung |
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Spiegelneurone im prämotorischen Kortex |
prämotorischer Cortex: wenn der Affe das Nüsschen nimmt, dann nimmt die Aktivität der Zelle zu, danach hat der Versuchsleiter das Nüsschen selber genommen, die Zelle hat praktisch gleich reagiert, wenn der Affe die Bewegung zuschaut: Spiegelneurone, wichtig für das Immitationsverhalten, Lernverhaltenauch viele emotionale Reaktionen (im Gesicht), werden so erkennt, |
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Kleinhirn- und Basalganglienschleife unterstützen den Kortex bei der Bewegungsplanung |
Information vom Cortex wird über den Pons umgeschaltet, geht dann ins Kleinhirn, dann in den Thalamus und dann wieder zurück in den Cortex (Rückkopplungsschleife) auch über die Basalganglien gibt es so eine Schleife Basalganglien: Gruppe von Nervenzellkernen im Gehirn drin. |
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Schaltplan der Kleinhirns |
Sowohl Moosfasern (gehen auf die Körnerzellen -> sehr wichtig, hat sehr viele im Körper) als auch Kletterfasern (können direkt auf die Dendriten der Purkinje Zellen) machen einen erregenden Eingang in die Purkinje Zellen, diese sind immer hemmend, es gibt jedoch eine Addition, aber eine reziproke Hemmung. Generelles Schema: Rückkopplungsschleife, Eingänge kommen aus dem Pons oder aus dem Rückenmark, die Ausgänge enden schlussendlich wieder in dem Vortex Cerebellum: sehr organisiert, mit Pyramidenzellen, Purkinje Zelle (typischer Dendritenbäume, alle in einer Ebene, klare Struktur) |
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Funktion von Kletter- und Parallelfaser-Synapsen |
Moosfasern: schwache Synapsen, gibt dann aber eine Summation Kletterfasern: starke Synapsen es reicht eine Vermitteln eine Art Fehlersignal, so gibt es eine Anpassung an der Verschaltung, es wird weniger effizient, so wird der hemmende Einfluss der Purkinje Zellen ein bisschen zurückgenommen, so wird präzisiert: automatisches motorisches Lernen Zellhaufen im Hirnstamm drin, viel Information von allen Seiten, wird dort verglichen, wenn der Plan und die Ausführung nicht übereinstimmt wird dort ein Signal generiert. |
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Die funktionellen Kompartimente des Kleinhirns |
Vestibulozerebellum: erhält die Eingänge vom Vestibularorgan und der Retina, geht dann wieder zu dessen Kernen und den Kernen des Kortex zurück Eingänge kommen nicht vom Kortex sondern hauptsächlich vom Rückenmark, involviert in Bewegungsausführung, vergleich: wie ist die Bewegung geplant (cortex) wie wurde die Bewegung ausgeführt (RM) wenn dies nicht übereinstimmt wird es korrigiert Rückkopplungsschleife geht über die Pons, kommt vom Cortex und geht dann wieder über Thalamus zum Cortex, involviert in Bewegungsplanung |
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Struktur und Funktion der Basalganglien |
Thalamus gehört nicht zu den Ganglien aber ist in der Rückkopplung dabei. Parkinson ist mit diesen verbunden. Die Zellen in Substantia nigra wird degeneriert Dopamin: Vorläufer kann durch die Blut-Hirn-Schranke und wird zu Dopamin verarbeitet und kann die Symptome eine Weile lindern. |
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Diagramm der Sensomotorik |
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