Neuronale GrundlagenEEG

Inhaltverzeichnis

1 Neuronale Grundlagen

2 EEG

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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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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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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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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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Literatur

Kandel, Schwartz, Jessel: NeurowissenschaftenSZschocke:"Klinische ElektroenzephalographieSZZZ

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