Fragenkatalog / Anki Karteikarten Neurobiologie Grundmodul Universität, Übungen von Neurobiologie

Nur auf Docsity: Lade Fragenkatalog / Anki Karteikarten Neurobiologie Grundmodul Universität und mehr Übungen als PDF für Neurobiologie herunter! An welcher Art von Synapsen befinden sich die "Spines"? an exzitatorischen Synapsen An welcher Position einer Nervenzelle würden Sie einen erregenden, wo vor allem einen hemmenden Eingang erwarten? Erregende Eingänge liegen vor allem an kleinen Ausstülpungen der Dendriten, den sogenannten spines (Dornen). Hemmende Eingänge liegen vor allem Am Zellkörper oder Abgang des Axons. Aus welchen Geweben können adulte Stammzellen entnommen werden? Knochenmark Fettgewebe Nabelschnur Riechkolben Leber Bauchspeicheldrüse Bei welcher Größe wäre ein Effizienz-Maximum erreicht ohne eine radikale Veränderung der Gehirnstruktur? bei 3575 cm^3 Dauer der Neurogenese (symmetrische Zellteilungen) könnte die Hirngröße bestimmen -> Menschen können also noch intelligenter werden Drei Krankheits-Beispiele die aus Störungen in den Basalganglien hervorkommen - Hemiballismus unbewusste, anfallsartige Schleuderbewegungen eines Arms oder Körperhälfte Störung des Nucleos subthalamicus - Parkinsonsche Krankheit (Schüttellähmung) beständiges Ruhezittern gebeugte Rumpfhaltung "Maskengesicht" -> Störung in Substancia Nigra - Chorea Huntington (erblicher Veitstanz) kurze irreguläre Bewegungen Störung des Striatum In Nervenzellen wurden zwei Arten von Transport, schneller und langsamer axonaler Transport, beobachtet. Welche der folgenden Aussagen ist/sind vollständig richtig? a) Schneller und langsamer axonaler Transport unterscheiden sich auch dadurch, dass nur der schnelle Transport energieabhängig ist. b) Eine Hauptkomponente des schnellen axonalen Transports sind Neuropeptide. c) Niedermolekulare Neurotransmitter werden hauptsächlich durch langsamen axonalen Transport bewegt. d) Alle Zytoskelettfilamente werden im Axon transportiert. a) falsch b) richtig c) falsch d) richtig In welche Richtung arbeiten chemische und elektrische Synapsen? elektrische: bidirektional chemische: unidirektional In welchen Hirnregionen kommen adulte Stammzellen vor? Hyppocampus-formation Riechkolben Hypothalamus Striatum Subventrikuläre Zone Inwiefern differenzierte sich das Gehirn? Bildung der Hirnsegmente 1. Vorderhirn 2. Mittelhirn 3. Rautenhirn (inklusive Kleinhirn) Differenzierung in graue (hauptsächlich Zellkörper wie Synapsen) und weiße Substanz (Leitungsbahnen wie Axone) Großhirn: Großhirnrinde (grau) tieferliegende Strukturen (weiß) Inwiefern kann man die 3 Charakteristika von MS mithilfe des cLSM sehen? 1. Demyelinisierung Neurofilamente eingefärbt Myelin eingefärbt überlappende Bereiche 2. Degeneration (Axonale Durchtrennungen) hauptsächlich Neurofilamente zu sehen 3. Chronisch entzündlich Neurofilamente Mikroglia zu sehen Überschneidungen Inwiefern können die künstlich reprogrammierten Stammzellen (iPS Zellen) bei Parkinson helfen? zur Untersuchung des Krankheitsmechanismus in Neuronen Verwendung von iPS Zellen von Patienten mit einer familiären Form der Erkrankung (Mutationen im α-Synuclein-Gen) Test verschiedener „small molecules“ ob diese pathologische Veränderungen in den Nervenzellen rückgängig machen können -> Verbesserung des Zustandes nach 18 bis 24 Monaten Nennen Sie einen hemmenden und einen erregenden Neurotransmitter Hemmend: GABA (Gamma- Amino-Buttersäure) Erregend: Glutamat Nennen Sie jeweils ein Beispiel für einen Stammzellmarker und für einen neuronalen Marker. Stammzellmarker: Nestin neuronaler Marker: Neurofilament, MAP2, Tau Skizzieren Sie, wie man Defekte im axonalen Transport bei Mausmodellen experimentell nachweisen könnte. Defekte im axonalen Transport können durch transgene Mäuse experimentell nachgewiesen werden, die das mutierte SOD-Gen vom Menschen eingebaut haben. Bei ALS erkrankten Tieren sind daraufhin Defekte im Transport feststellbar, die Proteine sind nicht so weit gewandert, wie man es von gesunden Tieren her kennt. Skizzieren Sie, wie man die Gedächtnisleistung von Mäusen experimentell bestimmen kann. Durch ein Wasserlabyrinth nach Morris (Morris water maze) Was ist der Nervus Ischiadicus? Ischiasnerv größter Nerv des Körpers vom unteren Rücken bis durch die Beine Was ist die "Shiverer"-Maus? rezessive Mutation in MBP (Deletion) Beeinträchtigung der Myelinisierung Was ist die Alzheimerkrankheit? Ausfall des deklarativen Gedächtnis Vermutung aus Mausmodellen: Induktion von LTD Häufigste Ursache für Demenz bei Älteren Risiko steigt stark mit dem Alter: etwa 40 % aller über 80-jährigen leiden an Alzheimerscher Krankheit (>45 Millionen Patienten weltweit) Mehrzahl der Fälle (95%) ist spontan („late onset“) Kleine Anzahl (5%) ist familiär („early onset“) keine ursächliche Behandlung möglich Was ist die Deep Brain Stimulation als Behandlungsmöglichkeit von Parkinson (Tiefenstimulation)? Operation am Gehrin, bei der Niederspannungsimpulse mithilfe einer Elektrode ins Gehrin gesetzt werden -> signifikante Verbesserung der motorischen Komplikationen -> einer stabilen Reduktion dopaminerger Medikamente. häufig sind die Patienten während der Operation wach um dem Neurochirurgen zu helfen, die Elektroden an den richtigen Stellen im Gehirn zu platzieren oft noch bis 15 Jahre nach der Behandlung wirksam Was ist die Definition von postenzephalitische Parkinsonismus (PEP)? "europäische Schlafkrankheit", eine Enzephalitis/Gehirnentzündung Viele litten nach der Ezephalitis an dem Parkinson-syndrom Was ist die Funktion der Myelinschicht? beschleunigte und energiesparende Weiterleitung des Aktionspotenzials saltatorische Erregungsleitung= sprunghafte Depolarisation Was ist die Knock-Out Methode bei den Mausmodellen? Maus mit einer genetischen Manipulation (Gene- Targeting) gezielt ein oder mehrere Gene deaktiviert (Gen- Knockout) Diese Manipulation geschieht an den embryonalen Stammzellen (von Mäusen), die dann in die Keimbahn einer Maus eingebracht werden Was ist die Krankheit Amyotrophe Lateralsklerose (ALS)? Chronische neurodegenerative Erkrankung Fortschreitender Verlust der unteren Motoneurone: Muskelatrophie (Muskelschwund), Tod Meist spontan auftretend, in ~5% der Fälle familiär (z.B. SOD1-Mutation (bei 20% der familiären Fällen), TDP-43, autosomal dominant vererbt) Sympomatisch erst bei Verlust von 50% der Motorneurone positiv: Nervensystem kann viele Neurone ersetzen negativ: meist zu spät für Therapie Was ist die Krankheit Retinitis Pigmentosa? Netzhautdegenerative Erkrankung, bei der Photorezeptoren absterben Stäbchen sterben als erstes ab -> Tunnelblick, Nachtblindheit Verlust von Zapfen/ Farbensehen bis hin zur kompletten Blindheit Was ist die Superoxiddismutase (SOD1)? Enzym mit Zink, Kupfer und Mangan in den Erythrozyten Entfernung von Sauerstoffradikale (Umwandlung des toxischen Superoxid-Anions in Wasserstoffperoxid H2O2) Was ist die Ursache für Autismus? Bildung fehlerhafter kortikaler Verknüpfungen ("brain overgrowth") CNTNAP" ist das Gen, das mit brain overgrowth assoziiert wird -> Organoide, die aus induzierten pluripotenten Stammzellen hergestellt wurden haben ein großes Wachstum, welches aber durch CRISPR vermindert werden kann Was ist die Ursache von Retinitis Pigmentosa? Vererbung oder spontane Mutation 45 Gene wurden identifiziert, deren Mutation die Krankheit auslösen monogenetischer Erbgang Was ist die wichtigste Bahn im deklarativen Gedächtnis? Rindeband des Hippocampus : hier wird entschieden, welche Informationen gespeichert werden oder nicht Entorhinale Rinde Endhirn: Speicherung der Information Was ist ein Differenzierungsfaktor und ein Beispiel dazu? -Stoffe, die nach Zugabe zu Stammzellen zur Bildung eines bestimmten Zelltyps führen Bsp: Vitamin-A-Säure ist der Differenzierungsfaktor für die Bildung von Nervenzellen aus embryonalen Stammzellen Was ist ein mögliches Diagnosekriterium für Alzheimer? wenn Senile Plaques (außerhalb der Zelle) und Alzheimer- Fibrillen („neurofibrillary tangles“, innerhalb der Nervenzelle) zusammen auftreten Was sind die Basalganglien? + Funktion im engeren Sinn: Gruppe von Kernen mit hohem Eisengehalt im weiten Sinn: Kleinhirn als Teil des Integrationszentrums (mit hoher Dichte an Nervenzellen, Hälfte aller Nervenzellen im Gehirn) Funktion: "Servo"mechanismus durch viele Vernetzungen und Rückkopplungsschleifen, notwendig für weiche Bewegungen Was sind die Eigenschaften von MS (multiple Sklerose)? Chronisch entzündliche, demyelinisierende und degenerative Erkrankung des zentralen Nervensystems Autoimmunerkrankung, an der weltweit nahezu 3 Mio. Menschen leiden Symptome einer motorischen, sensorischen und/oder kognitiven Dysfunktion Nachweis von ZNS-Läsionen durch Magnetresonanztomographie (MRT) entwickelt sich als Ergebnis eines Zusammenspiels zwischen genetischen, Umwelt- und Lebensstilfaktoren Frauen erkranken 3 mal häufiger als Männer an Multipler Sklerose (Risikofaktoren werden vermutlich auf Gonosom codiert Was sind die Eigenschaften von Neurofilamenten in Neuronen und wofür sind sie zuständig? bestehen aus drei Neurofilamentproteinen ((NF-L, NF-M, NF-H) unpolar stabil und unlöslich besonders viel im Axon angereichert Regulation evtl. über Phosphorylierung -> Stabilisierung -> Einfluss auf Axondurchmesser -> Abfangen toxischer Stoffwechselprodukte Was sind die Funktionen der Makrogliazellen (unterteilt in Oligodendrozyten, Schwannzellen und in Astrozyten)? Oligodendrozyten, Schwannzellen: Isolierung der Axone Stützfunktion Führung von Nervenzellen Beeinflussung des axonalen Zytoskeletts, Schutz vor Degeneration Astrozyten: Nährstofflieferant instruieren Ausbildung der Blut/Hirn Schranke halten extrazelluläre K+ Ionenkonzentration konstant nehmen Neurotransmitter auf Was sind die Symptome von Autismus (Autismus-Spektrum-Störungen)? Entwicklungsstörung, die in der Regel vor dem dritten Lebensjahr auftritt Probleme im sozialen Umgang (z. B. beim Verständnis und Aufbau von Beziehungen) Auffälligkeiten bei der Kommunikation stereotype Verhaltensweisen Manchmal Inselbegabungen (Savants) besonders begabt in einem bestimmten Bereich, ansonsten unterdurchschnittlichen IQ Was sind die neuronalen Ursachen für die Krankheit Amyotrophe Lateralsklerose (ALS)? Charakteristische Schwellungen im Axon der 2. Motoneurone Behinderung von axonalem Transport Anhäufung von Neurofilamenten neuronale Muskelatrophie durch nicht Nutzung des Muskels -> Degeneration der Motorneurone Was sind sogenannte Induzierte pluripotente Stammzellen? Adulte Gewebszellen, die mit künstlich eingeführten Genen oder anderen Faktoren reprogrammiert wurden Was sind wichtige Bestandteile des Wirbeltierauges? Retina (Netzhaut) Photorezeptoren aus Stäbchen und Zäpfchen Makula und Fovea (Zentrum dessen) gegenüber der Linse Was sind wichtige Ungterschiede zwischen Stäbchen und Zäpfchen? Stäbchen: kein Farbensehen sondern nur schwarz weiß, sehr hohe Lichtempfindlichkeit und am Rand der Netzhaut orientiert, hohe Konvergenz, 120 Mio. Zäpfchen: Farbensehen, geringe Lichtempfindlichkeit, im Zentrum (Fovea), 1:1 Konvergenz, 6 Mio. Was sind zentrale Unterschiede zwischen Oligodendrozyten und Schwannzellen? Oligodendrozyten liegen im ZNS, Schwannzellen im PNS Oligodendrozyten umfassen mehrere axonale Segmente pro Zelle, Schwannzellen nur ein Segment pro Zelle Oligodendrozyten unterdrücken die Regeneration, Schwannzellen nicht. Welche Art von Synapse arbeitet am schnellsten? elektrische Synapsen Welche Arten von Gedächtnis gibt es? 1. Arbeitsgedächtnis Grundlage: andauernde Aktivität von Neuronen im präfrontalen Cortex (<30s) 2. Langzeitgedächtnis Langanhaltende Veränderungen der synaptischen Verbindungen in verschiedenen Hirnregionen explizit und implizit 3. deklaratives Gedächtnis Speicherung von explizitem Wissen im LZG Welche Arten von Zellteilungen gibt es an der Ventrikelseite des Neuralrohrs im Gehirn? Symmetrische Zellteilung: Produktion von Stammzellen hier werden mehr Stammzellen produziert Asymmetrische Zellteilung: Produktion einer Stammzelle und einer postmitotischen Zelle (Nervenzelle) Welche Arten von synaptischen Verbindungen gibt es (4)? elektrische Synapsen (direkter Kontakt, schnell, bidirektional) chemische Synapsen (synaptischer Spalt, langsamer, unidirektional) erregend(exzitatorisch) (meist Dorn "spine"- Synapse,Glutamat, Acetylcholin) hemmend (inhibitorisch) (GABA, Glycin, meist am Zellkörper/ Axon) Welche Hirnregionen gehören zu den Basalganglien? Substancia Nigra Striatum Wie bildet sich die Myelinschicht bei Schwannzellen im PNS? Streifenartig um das Axonsegment herum -> es bilden sich Major dense lines (innerhalb der Zelle, gefüllt mit gepresstem Cytosol) -> und intraperiod lines (außerhalb der Zelle, extrazellulär wo Membranen aufeinander treffen) Wie entstehen Senile Plaques? APP-protein wird durch die Gamma- Sekretase in Amyloid-ß Peptid gespalten und lagert sich zu Plaques zusammen Wie erfolgt die Fokussierung auf die Fovea bei nahen und weiten Objekten? Nahakkomodation: Ciliarmuskeln kontrahieren Linse kugelt sich Fernsicht: Ciliarmuskeln entspannen Linse flacht ab Wie erfolgt die Reizaufnahme und Transduktion? 1. Licht aktiviert Rhodopsin 2. Rhodopsin aktiviert Phosphodiesterase 3. Phosphodiesterase wandelt cGMP zu GMP um 4. dieser Vorgang schließt Natriumkanäle, welche durch cGMP offen gehalten wurden -> Licht schließt Natriumkanäle -> Hyperpolarisierung Wie erfolgt die experimentelle Bestimmung des axonalen Transports in vivo? Was ist bei der Bestimmung der Unterschied zwischen langsamen axonalen und schnellem axonalen Transport? 1. radioaktives Methionin ins Rückenmark injiziiert 2. Synthese von radioaktiven Proteinen in Vorderwurzel 3. Axone werden in kleine Stücke geschnitten und axonaler Transport analysiert langsamer axonaler Transport: 7 tage nach Mikroinjektion warten schneller axonaler Transport: man muss nur 3 Stunden warten 1. Wie erzeugt man embryonale Stammzellen und was ist die gesetzliche Lage dazu? • Hormonbehandlung, die zu einer Superovulation führt • Entnahme von Eiern aus den Eierstöcken • Mischen mit Spermien um Blastozystenstadium zu erreichen Gesetzlich nicht erlaubt in Deutschland, da es unter verbrauchender Embryonenforschung gilt Wie funktioniert die Zelltransplantation/ Stammzelltherapie als Behandlungsmöglichkeit von Parkinson? + Problem + Alternative Behandlungsmöglichkeit: Implantation von embryonalen Stammzellen in die Substantia nigra Problem: - Ethische/rechtliche Limitierungen - Induktion eines Tumors Alternative Behandlungsmöglichkeit: Implantation von NT2-N Zellen (neuronal differenzierte Teratocarcinom-Zellen) Wie groß ist die Makula etwa? 5 mm Wie ist der aktuelle Stand zu der Implantation von NT2-N Zellen als Behandlungsmöglichkeit von Parkinson? NT2-N Zellen überleben in Mäusehirn (>1 Jahr) und im menschlichen Gehirn (>2 Jahre) NT2-N Zellen integrieren in Mäusehirn und bilden Synapsen NT2-N Zellen bleiben im menschlichen Gehirn stabil postmitotisch (keine Induktion eines Tumors) Wie kan man Spines/ Dornen visualisieren? Lichtmikroskopische Visualisierung Golgifärbung von Hirnschnitten Wie kann der Epstein-Barr-Virus Auslöser der MS-Krankheit sein? 99.999% der MS Patienten waren EBV positiv zwischen EBV-Ansteckung und MS-Symptomen liegen 10 Jahre Latenzzeit Wie kann man Parkinson behandeln (zumindest kurzfristig)? Gabe von L-DOPA („Levodopa“, neutral geladen) nach dem Eintreten ins Gehirn wird es in Dopamin umgewandelt Aber: Nach wenigen Jahren läßt die positive Wirkung nach und Nebeneffekte treten auf (Unwillkürliche Bewegungen), da Bakterien, die L-Dopa essen sich im Darm ansiedeln Dopamin kann man leider nicht substituieren, da es nicht ins Gehirn direkt gelangen kann aufgrund der positiven Ladung Wie kann man an Parkinson erkranken? -spontan - familiär (Mutation in einem einzelnen Gen, das immer zur Vererbung und Erkrankung führt) Mutationen im Parkin-Gen oder im α-Synuclein-Gen führen zu Proteinaggregaten („Lewybodies“), die vermutlich die Nervenzellen töten Wie kann man die Zytoskelettfilamente der Größe nach sortieren? 1. Mikrotubuli 2. Neurofilamente 3. Aktin Wie könnte man MS behandeln? keine Heilung, nur Medikamente zur Symptomlinderung Immunsuppressive Medikamente zur verlaufsmodifizierenden Therapie Akute Schübe werden in der Regel mit Kortison (Methylprednisolon) behandelt Eine der effektivsten Behandlungen sind monoklonale Anti-CD20- Antikörper, die die Menge an zirkulierenden Gedächtnis-B-Zellen Wie lang leben Nervenzellen in der Regel? so lang wie der Organismus in dem sie lebt Wie nimmt die weiße Substanz mit dem Hirnvolumen zu? überproportional stark nimmt stärker zu als die graue Substanz Wie sind die verschiedenen Zellen auf der Retina (Netzhaut) angelegt? Neuronenschicht: Sehnenfasern Ganglienzellen Amakrinzellen Bipolarzellen Horizontalzellen Photorezeptoren: Zäpfchen (3 Typen für 3 Farben) Stäbchen Pigmentepithel Wo liegen die Zellkörper der unteren Motorneurone? im Rückenmark Wo und wie geschieht die Biosynthese von zytosolischen Proteinen? an den Ribosomen, die hauptsächlich nur im Zellkörper sind -> synthetisierte Proteine müssen also noch ans Ziel transportiert werden langsamer axonaler Transport energieabhängig (ATP) durch Motorproteine 0,2-8mm/ Tag über Zytoskelettkomponente Wo und wie verläuft die Biosynthese von sekretierten Proteinen im Zellkörper ab (schnell oder langsam)? am rauen ER synthetisiert als Vesikel transportiert an den Mikrotubuli geheftet Kynesin -> effektiver anterograder Motor vom Axon zum Zellkern Dynein -> effektiver retrograder Motor vom Zellkern zum Axon schneller axonaler Transport Motorproteine/ energieabhängig 200-400mm/ Tag Sekretierte Proteine Wofür ist das extrapyramidale System zuständig? - für die Koordination der Bewegungssteuerung -> Feinheit und Koordination der Bewegungen Wofür ist das pyramidale System zuständig? - für die Feinmotorik und die willkürliche(gewollte) Motorik Wofür sind Aktinfilamente in Neuronen wichtig und was sind die Eigenschaften? bestehen aus monomeren Aktin polar Parallelündel (Filopodien) kontraktiles Geflecht (kortakiles Aktin) Regulation über aktin- bindende Proteine -> Verleihen Festigkeit -> Ermöglichen Bewegung -> Verankern Proteine und Organellen Wofür sind long, medium und short wave cones zuständig? short-wave: blaues Licht medium-wave: grünes Licht long-wave: magenta Licht Wofür steht LTP und LTD und wie kommt es jeweils zustande? LTP: Long Term Potentiation stärker werdende Synapse durch mehr Calciumeinstrom (durch NMDAR) Calcium aktiviert TF Glutamatrezeptordichte steigt -> Dorne wird größer LTD: Long Term Depression schwächer werdende Synapse CPP verhindert Bindung von Glutamat an NMDAR-Rezeptor -> weniger Calcium-Einstrom verringerte Transkription Synapse wird kleiner und schwächer Wofür verwendet man Zelltypmarker, Beispiele? - mit Zelltypmarker kann man eine für den Zelltyp charakteristische Eigenschaft feststellen Bsp: Stammzellmarker: Nestin Nervenzellmarker: Neurofilament, MAP2, Tau für die Polarität Woraus besteht das neuronale Zytoskelett? 1. Mikrotubuli dick 2. Aktinfilamente (F-Aktin, Mikrofilamente) dünn 3. Intermediärfilamente (NF-L, NF-M, NF-H) mitteldick Woraus entwickelte sich das Zentrale Nervensystem? Nervensystem entsteht aus einer Spezialisierung des Neuroektoderms (ein Keimblatt in der Gastrula) -> es bildete sich das Neuralrohr durch Einstülpung der Neuralplatte Woraus geht die Retina (Netzhaut) während der Hirnentwicklung hervor? aus dem Diencephalon