Neurobiology, 2010-05-01

Module: 
Neurobiology
Examiner: 
Roland Brandt
Date: 
Sat, 2010-05-01

Prüfungsprotokoll Neurobiologie (Nebenfach), 2010

Zunächst fragt er, welche Vorlesungen ich besucht hätte (Neurobiologie I und II; Functional Neuroanatomy; Introduction to Neurobiology). Wie zuvor abgesprochen, liegt der Schwerpunkt auf Neurobiologie II und Functional Neuroanatomy. Kein Spezialthema.

Konditionierung und Amygdala, Hypothalamus

- Wie läuft ein typisches Konditionierungsexperiment ab?
Konditionierter und unkonditionierter Reiz, deren zeitliche Abfolge; Erklärung der neuronatomischen Strukturen der Reizleitung (Thalamus, basolateraler Kern der Amygdala usw.).

- Weshalb ist die Abfolge von CS und US in kurzem zeitlichem Abstand wichtig?
Tier muss Assoziation zwischen beiden Reizen herstellen.
Außerdem: Neurobiologische Grundlage des Lernprozesses: LTP. Depolarisation und Erregung durch den Neurotransmitter Glutamat müssen parallel auftreten, damit Blockade des NMDA-Rezeptors aufgehoben wird. Beschreibung der neurobiologischen Abläufe im Einzelnen.

- Wie kann man feststellen, dass eine Konditionierung stattgefunden hat?
Freezing des Versuchstieres.
Post mortem: strukturelle Veränderungen in der Amygdala und erhöhte Erregbarkeit bei Reizapplikation.

- Was passiert, wenn die Amygdala entfernt wird?
Keine konditionierte Angstreaktion mehr vorhanden, Klüver-Bucy-Syndrom (übertriebene Zahmheit und kein ängstliches/scheues Verhalten bei Primaten).

- Ist die Amygdala auch mit dem Hypothalamus verbunden?
Ja, über die amygdalofugalen Fasern und die Stria terminalis. Auslösung vegetativer, endokriner und behavioraler Reaktionen. Erwähnung der Hypophyse.

- Wie kontrolliert der Hypothalamus die Hormonfreisetzung in der Hypophyse?
- Welche Hormone werden freigesetzt?
Direkte Innervation der Neurohypophyse; Indirekte Kommunikation mit der Adenohypophyse über releasing und inhibiting factors, die in Pfortadersystem ausgeschüttet werden.
Neurohypophyse: Vasopressin und Ozytocin; Adenohypophyse: ACTH, Wachstumshormon usw..

LTP im Hippocampus

- Wo findet ansonsten noch LTP statt?
Im Hippocampus.

- Nach welchen Mechanismen verarbeitet der Hippocampus [HC] Informationen?
Hoch prozessierte Info aus dem Entorhinalen Kortex geht ein, wird modifiziert und zurückgespielt; Fasertrakte reagieren erfahrungsabhängig usw..

- Wo genau findet LTP im HC statt?
Brandt gibt mir eine Abbildung mit einem schematischen Ratten-Hippocampus. Hier liegen die Fasertrakte etwas anders als im menschlichen Modell, das in der Vorlesung gezeigt wird. U. a. nutze ich den angezeichneten Alveus, um zu erschließen, wo Moosfasern und Schafferkollaterale verlaufen. (Lautdenken hilft und wird positiv gewertet.)
Regionen und Fasertrakte am Modell zeigen und Synapsen, an denen LTP auftreten kann.

- Unterscheidet sich LTP in unterschiedlichen Regionen des HC?
Ja. Moosfasern eher präsynaptische, Calcium vermittelte Prozesse; Schafferkollaterale eher postsynaptische Prozesse, vermittelt durch den NMDA-Rezeptor.

- Was wäre mit einer genmanipulierten Maus, deren PKA (Proteinkinase A) länger aktiv ist?
Sie wäre vermutlich schlauer, da LTP und Genexpression wahrscheinlicher aufträten. Aber vielleicht wäre Enrichment (anregende Umwelt) genauso förderlich wie Genmanipulation.

Kleinhirn

- Sie hatten die Amygdala und den Hippocampus bereits genannt. Wo können noch strukturelle Veränderungen infolge von Lernprozessen nachgewiesen werden?
Kleinhirn.

- Welches Experiment fällt Ihnen dazu ein?
Konditionierter Lidschluss beim Kaninchen. Nennen der Fasertrakte, über die CS und US eingehen (Moosfasern und Kletterfasern) und der Stationen, die sie durchlaufen (Kleinhirnrinde, Nucleus interpositus des Kleinhirns).

- Wo genau findet LTP statt?
Übergang von Moos- und Kletterfasern jeweils auf die Purkinjefasern.

- Wie ist das Kleinhirn neuroanatomisch aufgebaut?
3 Schichten des Kleinhirns mit den jeweiligen Zellen nennen.

- Nach welchen Prinzipien wird der Input in die Kleinhirnrinde verarbeitet?
Parallelfasern innervieren Dendritenbäume der Purkinjezellen (PZ) mit leichter zeitlicher Verzögerung. Dies dient der Bewegungs-Sequenzierung.
Output der PZ rein inhibitorisch. Hemmung des inhibitorischen Outputs der PZ nötig zur Signalauslösung usw.

Kortex, Pyramidenbahn

- Wie ist der Kortex neuroanatomisch aufgebaut?
6 Schichten des Kortex nennen, kurz die Zelltypen erwähnen.

- Wie unterscheiden sich Regionen in ihrer Schichtenstruktur?
Differenzierung zwischen granulärer (sensorischer) und agranulärer (motorischer) Rinde. Erklären, wo es zur Vergrößerung oder Reduktion der Pyramiden- bzw. Körnerzellschicht kommt.

- Welche Zellen sind typisch für motorische Output-Strukturen / den motorischen Kortex?
Betz-Riesenpyramidenzellen.

- Mit welchen Zellen nehmen sie (die Pyramidenzellen im motorischen Kortex) im Rückenmark Kontakt auf?
Beschreiben der Pyramidenbahn mit Pyramidenkreuzung in der Medulla. Fasern enden in der Zona intermedia und Kontaktaufnahme mit Alpha-Motorneuronen.
Funktion der Pyramidenbahn als System der Willkürmotorik.

- Welche Neurotransmitter verwenden die Pyramiden- und Körnerzellen?
Jeweils Glutamat.

Cerebellum, Basalganlien

- Nun haben wir bereits über Cerebellum und den motorischen Kortex gesprochen. Welches System ist noch wichtig für die Bewegung?
Basalganglien.

- Welche Strukturen gehören zu den Basalganglien?
Striatum (Putamen und Caudatum), Nucleus ruber, Nucleus subthalamicus, Substantia nigra, Pallidum

- Welche Krankheit kennen Sie, bei denen die Basalganglien beteiligt sind? Was sind die Symptome?
- Was kann man daraus für die Funktion der Basalganglien ableiten?
Parkinson; Rigor, Tremor, Mangel an spontaner Bewegung usw.
Feinabstimmung von Bewegung, Bewegung flüssig/geschmeidig werden lassen; Servo-Mechanismus

- Bei welcher Erkrankung ist das Striatum betroffen? Welche Symptome treten auf?
Chorea Huntington; kurze irreguläre, unwillkürliche/unkontrollierbare Bewegungen.

- Warum wirkt sich Chorea Huntington auf das kognitive System aus? Warum beeinträchtigt Parkinson die kognitiven Fähigkeiten nicht?
Erklärt sich über neuroanatomische Verbindungen von Striatum (Chorea Huntington) vs. Substantia nigra (Parkinson).

Sehr angenehme und ruhige Atmosphäre. Die Basics sollte man sehr gut parat haben. Bei Transferfragen am besten laut denken und nicht aus der Ruhe bringen lassen. Wer den Vorlesungsstoff verstanden hat, kann sich die Antworten erschließen. Der Prüfer möchte sehen, dass man Zusammenhänge flexibel zueinander in Beziehung setzt. Er greift Stichworte, die man liefert, auf und fragt strukturiert.
Relevante Kapitel in Kandels „Principles of Neural Sciences“ oder „Einführung in die Neurowissenschaften“ sind bei der Vorbereitung sehr hilfreich.