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Wie Erinnerungen haften bleiben

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by

Sunand Reddy

on 4 December 2013

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Transcript of Wie Erinnerungen haften bleiben

Wie Erinnerungen haften bleiben
Neuronennetz
Synapsenbahnen
Kurzzeitgedächtnis
Nervenzellen erhöhen die Empfindlichkeit ihrer Kontaktstellen.
Es entstehen Synapsen, welche Signale zwischen Nervenzellen einfacher weiterleiten.

Langzeitgedächtnis
Wenn die Synapsen dauerhaft, oder besonders stark ein Signal weiterleiten müssen, entsteht eine dauerhafte Potenzierung.
Jedes Neuron kann Zehntausende von synaptischen Verbindungen bilden
Welche Synapsen werden dauerhaft potenziert, welche nicht?
Eine dauerhafte Potenzierung kann nur mithilfe von Verstärkerproteinen stattfinden

Hypothese:

Bei ausreichender Stimulation, wird ein Signalmolekül freigesetzt, welches in den Zellkern wandert und gewisse Gene zur Synthese der Verstärkerproteine ankurbelt.
Parallele zwischen Gedächtnis und Hirnentwicklung
1949 postulierte der Psychologe Donald Hebb die Hypothese:
Wenn zwei Zellen gleichzeitig feuern, kann die Verbindung zweier Neuronen potenziert werden.
Inspiriert vom Experiment von Pawlow
Fazit:

Nur Neuronen für Glockenläuten wurden aktiviert, trotzdem Speichelaussonderung.
Synapsen zwischen Neuronen für Glockenläuten und für den Anblick von Futter wurden mit dem Neuron für Speichelaussonderung verstärkt.
Aktionspotenzial im Neuron wird nur bei gleichzeitigem Feuern der Snyapsen erreicht.

Die Verbindung mit unangenehm dazwischenfunkenden Neuronen, wird abgeschwächt.
Auf den Rhythmus kommt es an
Informationen im Gehirn können mithilfe von Muster der neuronalen Aktivität ermittelt werden.
Durch Impulsmuster konnten verschiedene Gene für Verstärkerproteine ein, oder ausgeschaltet werden.
Experiment mit Mäusefeten, bei denen die Neuronen mit verschiedenen Muster von Aktionspotenzialen stimmuliert wurden.
Wie können elektrochemische Vorgänge an der Aussenmembran die Genexpression im Zellkern steuern?
Überprüfung der zuvor aufgestellten Hypothese vom Transmittermolekül
Hypothese des Transmittermoleküls wiederlegt!
Kein Transmittermolekül wurde gefunden

Durch Kalziumeinstrom braucht es kein Transmittermolekül
Langzeitpotenzierung
Frühe Langzeitpotenzierung

Stimulation anhand einer schnellen Folge von Impulsen. Synapse wird verstärkt. Die Stärke der Synapse nimmt jedoch bei grösseren Abständen von einzelnen Testimpulsen ab.

Kurzzeitgedächtnis

Späte Langzeitpotenzierung

Wird diese ursprüngliche Hochfrequenzierung mehrfach wiederholt, wird die Synapse dauerhaft potenziert. Die Intervalle zwischen den Frequenzierungen dürfen allerdings nicht all zu kurz sein.
Langzeitgedächtnis

Die späte Langzeitpotenzierung ist auf den Zellkern der Nervenzelle angewiesen.
Die Gene werden nicht durch die absolute Kalziumkonzentration synthetisiert, sondern durch die Kalziumkonzentrationsänderung.
Auf den Rhythmus kommt es an
Einige Signale reagieren schnell und kehren auch sofort in den Ausgangzustand zurück.

Einige Signale reagieren eher träge, können aber sogenannte "Salven" aufnehmen.

Durch verschiedene Kalziumkonzentrationsänderungen, werden verschiedene Transkriptionsfaktoren aktiviert und so auch verschiedene Synapsen verstärkt.
Creb wird von Salven von Aktionspotenzialen ausgelöst, kehrt aber langsam zum Ursprungszustand zurück.
Ein Transkriptionsfaktor ist ein Protein, das für das Starten RNA-Polymerase bei der Transkription von Bedeutung ist.
Sogenannte Proteinkinasen hängen an Enzyme Phospahtgruppen an.
Kopplung von Aktionspotenzial und kurzem Kalziumeinstrom übersetzt den elektrischen Code in einen biochemischen Code.
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