12) Herz. Nach vorne gerichteter Blutstrom durch Herzklappen gewährleistet (passive Elemente). Öffnen: Druck hinten größer als vorne p(1) > p(2)

(1)

12) Herz

Nach vorne gerichteter Blutstrom durch Herzklappen gewährleistet (passive Elemente).

Öffnen: Druck hinten größer als vorne p(1) > p(2)

Schließen: Druck hinten

kleiner als vorne p(1) < p(2)

(2)

Pumpmechanismus:

Kontraktion der Herzwand (isometrische Anspannung)

 Drucksteigerung 

 Öffnen der vorderen Klappen

 isotonische Kontraktion 

 Auswurf

Erschlaffung des Herzmuskels 

 Schließen der vorderen und Öffnen der hinteren Klappen 

 Füllung

(3)

Atrium = Herz-Vorhof

Ventrikel = Herz-Kammer

Vene = Gefäß, das zum Herzen hinführt Arterie = Gefäß, das vom Herzen wegführt

Atrioventrikularklappen (zw. Atrium und Ventrikel) Aortenklappen

(zw. Ventrikel und Aorta)

Blutfluss:

Venen  Atrium  Ventrikel  Arterien (Aorta) Atrium und Ventrikel sind jeweils zweigeteilt.

(4)

Lungenkreislauf

 rechtes Atrium

 rechter Ventrikel

 Lungenarterie

 O₂-Beladung in Lungenkapillaren

 Lungenvene

 linkes Atrium

Körperkreislauf

 linkes Atrium

 linker Ventrikel

 Aorta

 O₂-Entladung

in den Körperkapillaren

 venöses System

(5)

• Diastole (Entspannungs- und Füllungsphase)

• Systole (Anspannungs- und Austreibungsphase)

Diastole:

Arbeitszellen des Herzens schlaff

 Druck in Ventrikel niedriger als in Aorta und Atrien

 Aortenklappen geschlossen, AV-Klappen offen 

 Blutfluss von Venen in Atrien und Ventrikel (Füllung)

Herzaktion

(6)

Systole:

• Atrien-Kontraktion 

weiterer Blutfluss in die Ventrikel

• Ventrikel-Kontraktion (isometrisch)

 Druckanstieg

 Schließen der AV-Klappen  Öffnen der Aorten-Klappen, wenn Aortendruck überschritten

 Isotonische Kontraktion

 Blutauswurf in Aorta bzw.

Lungenarterie.

• Ventrikel-Erschlaffung  Diastole.

Rechtes Herz: Druck kleiner, aber Transportvolumen

(7)

Elektrische Signale am Herzen

Das menschliche Herz ist myogen.

[Myogen: (Vertebraten und Mollusken):

Erregung entsteht im Herzen

Neurogen: (z.B. Arthropoden): Erregung über Nerven vom ZNS herangeleitet]

2 Zelltypen:

1. Arbeitszellen: dichte Packung von Myofibrillen, gap junctions zwischen den Zellen.

2. Erregungszellen (Zellen der Erregungsbildung und -fortleitung):

„glasig“, nur wenige Myofibrillen.

(8)

Frank-Starling-Mechanismus

Erhöhte Blutfüllung führt zu vergrößerter Herzkraft:

Erhöhung des Dehnungszustandes der Herzmuskel- zellen  mehr Kraft, weil die Ca²⁺-Empfindlichkeit der Myofibrillen zunimmt.

Kraft-Ca²⁺-Beziehung von Myofibrillenbündeln aus dem Herzen.

Zunahme der Ca²⁺-Sensitivität bei Dehnung.

„Automatische“ Anpassung der Herzleistung an

(9)

EKG (Elektrokardiogramm)

Elektrische Spannungsänderungen an der Körperober- fläche meßbar.

Einthoven  Eindeutige Zuordnung mit Vorgängen im Herzen (Nobelpreis 1924)

 AP-Fronten über das Herz (insb. Arbeitszellen) 

außen am Herzen messbar 

 Weil Körper guter Elektrolyt Spannungsänderungen auch am gesamten Körper messbar.

Wichtig: Ableitungen immer am selben Ort des Körpers (standardisierte Ableitungen)

(10)

EKG Ableitung

(Arm gegen Arm; Erdung am Bein):

Bezeichnungen P, Q, R, S, T rein willkürlich

(11)

1 mV

Extrazellulär, AC-Ableitung

Intrazellulär, DC-Ableitung

Entstehung des EKG

(12)

EKG-Abschnitte

P-Welle: Erregungsausbreitung in Vorhöfen

QRS-Komplex: Erregungsausbreitung an Ventrikeln

(13)

Praktische Anwendung:

Immense Bedeutung für Herzdiagnostik 

vollkommen harmlose Untersuchung, trotzdem

umfassende Beobachtung der Vorgänge im Herzen möglich

Beispiel: O₂-Armut manifestiert sich in T-Wellen- Umkehr.

(14)

13) Kreislauf

Blutstrom pro Minute: 4-6 l in Ruhe

[Plasma = Blut ohne Blutzellen]

[Serum = Plasma ohne gerinnungsaktive Proteine wie Fibrinogen].

Strömungstypen:

1. Laminare Strömung:

Teilchen fließen in parallelen Schichten, ihre Geschwindig- keit nimmt von der Gefäßwand zur Mitte hin zu.

Fast im gesamten Blut- kreislauf vorherrschend.

(15)

2. Pulsierende laminare Strömung;

laminar, aber Gefäßwand dehnt sich bei jeder Systole; in großen Arterien.

3. Turbulente Strömung,

Wirbelbildung ( Geräusche); Großer Reibungswiderstand.

z.B. verursacht durch Öffnen und Schließen der Herzklappen  Klopftöne des Herzens.

Blutkreislauf ist Röhrensystem, in dem kein ^(kaum) Blut verloren geht.

Daher Strömungsgesetze der Physik gültig:

Druckdifferenz

Stromstärke (Durchfluss pro Zeit) = --- ( Ohm-Gesetz) Widerstand

(16)

Große Stromstärke bei:

• großer Druckdifferenz

• kleinem Widerstand

Druckdifferenz wird durch Herzaktivität verursacht.

Druck in Aorta: 100 mmHg  dickwandig

Druck in Hohlvene: 3 mmHg  dünnwandig Widerstand: innere Reibung der strömenden Flüssigkeit und Reibung an den Gefäßwänden.

Druckdifferenz

Stromstärke (Durchfluss pro Zeit) = --- ( Ohm-Gesetz) Widerstand

(17)

Der Druck fällt im

Gefäßsystem entsprechend dem jeweiligen Widerstand ab. Größter Abfall in den Arteriolen.

Druckverlauf im Kreislaufsystem

(18)

Schwankung zwischen Maximum (systolischer Wert,

z.B. 120 mmHg) und Minimum (diastolischer Wert, z.B. 80 mmHg).

Pulsationen durch Elastizität der großen Arterien

abgefangen; weiter vom Herzen weg laufen sie sich tot;

daher sind sie nach Verzweigungen nicht mehr vorhanden.

Druck-Pulsationen

in großen Arterien aufgrund der Systolen und Diastolen des Herzens.

Der „Puls“

(19)

Blutdruckmessung:

Prinzip: Quetschen einer Arterie  laminare Strömung wird turbulent  Geräusche

1. Mit Druckmanschette die Arteria brachialis vollkommen verschließen.

2. Druck verringern bis Klopfgeräusche im Stethoskop hörbar werden  pulsartige turbulente Blutströmung (systolischer Blutdruck)

3. Druck weiter verringern bis die Klopfgeräusche verschwinden  wieder laminarer (lautloser)

Blutstrom

(20)

(21)

Fließgeschwindigkeit v.a. abhängig vom

Gesamtquerschnitt des jeweiligen Kreislaufabschnitts.

kleiner Gesamtquerschnitt  große Geschwindigkeit Größte Geschwindigkeit

in der Aorta,

kleinste Geschwindigkeit in den Kapillaren  für Stoffaustausch zwischen Blut und Gewebe sehr wichtig.

Blutfluss

(22)

Organ-Durchblutung

Unterschiedliche Organdurchblutung in Ruhe und bei

körperlicher Arbeit

 gesteuert durch den Widerstand der Gefäße im jeweiligen Organ.

(23)

Druckdifferenz Stromstärke (Durchfluss pro Zeit) = --- Widerstand

Gefäßerweiterung (Vasodilatation, verursacht durch die glatten Muskeln der Gefäßwände) führt zu

Widerstandsverringerung

 sehr sensitiv, Widerstand proportional zu r⁴ !!!

8 l

Widerstand R = ---- h --- (Hagen-Poiseuille) P r⁴

(24)

Stoffaustausch in den Kapillaren

Voraussetzung für Stoffaustausch:

• dünnwandige Gefäße

• langsamer Blutfluss

 in Kapillaren und postkapillären Venolen der Fall.

Art des Stoffaustausches:

• Abgabe von Stoffwechselsubstraten ^(O₂, Nährstoffe etc.) und Hormonen ins Gewebe,

• Aufnahme von Stoffwechsel-Endprodukten ^(CO ^,

(25)

25

Art des Transports:

• gut lipidlösliche Stoffe wie O₂ und CO₂  freie Diffusion. Endothelzellen sind kein Hindernis.

• Wasserlösliche Stoffe  Poren im Endothel: viele kleine (2-5 nm, Interzellularfugen)

und wenige große Poren (20-80 nm, Fenestrationen).

(26)

Verhinderung von Wasseraustritt aus den Kapillaren Dem Blutdruck steht der osmotische (Saug-)Druck v.a. der Proteine entgegen.

Trotzdem geringer Wasseraustritt  Sammlung im Lymphsystem  große Hohlvene  Blutbahn.

(27)

14) Niere

Hauptfunktionen:

• Kontrolle der Salz- und Wasserausscheidung (und damit der Osmolarität des Blutes und der Extrazellulärflüssigkeit)

• Ausscheidung von Endprodukten des Stoffwechsels Die funktionelle Einheit der Niere ist das Nephron

(1.2 Millionen pro Niere)

(28)

Anatomie des Nephrons:

Malpighische Körperchen bestehend aus Glomerulus

(Kapillargeäder) und Bowman´scher Kapsel

(Auffanggefäß für das filtrierte Blut)

proximaler Tubulus, Henlesche Schleife, Distaler Tubulus, Sammelrohr. Die Sammelrohre vereinigen sich und führen über den Harnleiter zur Harnblase.

(29)

Funktion des Nephrons:

Am Glomerulus wird das Blut filtriert  Primärharn.

Stoffe <1.8 nm gehen durch. Proteine und Blutzellen bleiben zurück. Der Primärharn wird im Verlauf

des Nephrons noch drastisch modifiziert:

• Resorption von H₂O, Na⁺, Cl^-, K⁺, Ca²⁺, Glucose, Aminosäuren, Vitamine usw.

• aktive Sekretion von körpereigenen Stoffwechsel- produkten wie Harnsäure, Sulfate etc. und körper- fremde Substanzen (z.B. Penicillin, Giftstoffe; diese

werden in der Leber mit einem Marker versehen, damit sie in der Niere als körperfremd erkannt werden).

(30)

Na

⁺

-Resorption:

• Na⁺-Einstrom vom Tubulus-Lumen in die Epithelzellen gemäß dem

elektrochemischen Gradienten.

• Aktiver Na⁺-Transport durch die Na⁺/K⁺-Pumpe auf der gegenüberliegenden (basolateralen)

Membran vom Zellinnern in den Extrazellulärraum  Blut

• Viele andere Stoffe werden über Na⁺-Kotransport

(31)

H₂O-Resorption:

passive Wanderung aufgrund des osmotischen Gefälles, das durch die Resorption von Na⁺ und HCO₃^- zustande kommt.

• Primärharn: ca. 150 l/Tag

• Endharn: ca. 1,5 l/Tag

solvent drag: gelöste Stoffe werden mit dem Wasserfluss mitgerissen.

(32)

15) Hormone

Endokrin = in das Blut absondernd

Hormon = Wirkstoff, der im Blut verteilt wird

Es gibt zwei Systeme zur Koordinierung der Organfunktionen:

• Nervensystem: wirkt rasch, kurzfristig und gezielt lokal

• Endokrines System: wirkt langsam, länger andauernd und eher auf größere Bereiche

(33)

Funktionsprinzip des endokrinen Systems:

• Drüse schüttet Hormone ins Blut

• Verteilung im gesamten Körper

• Wirkung über spezifische Hormonrezeptoren an untergeordneten Hormondrüsen oder direkt an Zielzellen

Das endokrine System regelt vor allem:

• die Ernährung

• den Stoffwechsel

• Wachstum und Entwicklung

• die Fortpflanzung

• die Leistungsanpassung

• die Homöostase

(34)

Hypothalamus:

Bindeglied zwischen Nervensystem und Hormonsystem.

Neuronale Reize,

die vom Sinnessystem beeinflusst werden,

werden in neuroendokrinen Zellen in hormonale Signale umgewandelt.

(35)

Hormonklassen

Einteilung nach chemischer Natur:

1. Peptidhormone, 3-191 AS, (z.B. FSH, LH) 2. Steroidhormone (z.B. Kortisol, Testosteron) 3. Tyrosin-Derivate (z.B. Schilddrüsenhormone, Katecholamine)

(36)

Steroidhormone und Thyroxin im Plasma an Transportproteine gebunden wegen Lipophilie.

(37)

Hormonrezeptoren

• hohe Spezifität, da viele verschiedene Hormone im Blut zirkulieren

• hohe Affinität, wegen sehr kleinen

Hormonkonzentrationen: 10^-8M - 10^-12M

Lokalisation der Rezeptoren:

• An der Zellmembran: bei hydrophilen Hormonen (Peptidhormone, Katecholamine); Ausbildung von second messengers im Zytoplasma (z.B. cAMP,

cGMP, IP₃). Wirkung im Zytoplasma, teilweise auch auf Genexpression/Kern

• Im Zellinnern: bei lipophilen Hormonen, die die Zellmembran passieren (Steroid-

und Schilddrüsenhormone), Wirkung auf Genexpression

(38)

(39)

Ein und dasselbe Hormon kann über verschiedene Rezeptoren unterschiedlich wirken:

z.B. Adrenorezeptoren in Glatten Muskeln:

a-Rezeptoren (v.a. in Gefäßen der Haut)  IP₃  Ca²⁺-Freisetzung  Kontraktion  Vasokonstriktion  Verminderung der Durchblutung.

β2-Rezeptoren (v.a. in Koronararterien) 

cAMP steigt  Proteinkinase A  Stimulation der SR-Ca²⁺-Pumpe  Relaxation 

Vasodilatation  Durchblutungssteigerung [β1-Rezeptoren an Erregungs/Arbeitszellen

 Steigerung von Herzkraft und –frequenz

Betablocker senken Frequenz  längere Diastolen  bessere Durchblutung] © S. Galler, Salzburg

(40)

Prinzipielle Hormonwirkungen:

1. Konformationsänderungen an Enzymen  Änderung der Enzymaktivität

2. Hemmung oder Förderung der Enzymsynthese 3. Änderung der Substratbereitstellung für die

enzymatischen Reaktionen, etwa durch Änderung der Zellmembrandurchlässigkeit

Primäre Hormondrüse: Hypophyse

(mit Hinter- und Vorderlappen)

(= Anhang des Hypothalamus)

• Hinterlappen (Neurohypophyse):

Direkte Sekretion hypothalamischer Neurone in den Körperkreislauf des Blutes  ADH (Adiuretin;

(41)

41

Vorderlappen

(Adenohypophyse):

Freisetzung von releasing

Hormonen (RH) und inhibiting Hormonen (IH) in ein

Pfortadersystem, das den gesamten Vorderlappen durchströmt.

Die Zellen des Vorderlappens werden über second

messengers zur Bildung

von Hormonen angeregt, die in den Körperkreislauf des Blutes gelangen.

(42)

• STH (Somatotropin; steuert das Skelettwachstum)

• ACTH (Adrenokortikotropes Hormon; wirkt auf die Nebennierenrinde)

• TSH (Schilddrüsen-stimulierendes Hormon, Thyroid-stimulating hormon)

• FSH (Follikelstimulierendes Hormon; wirkt auf die Eierstöcke bzw. Hoden)

• Prolaktin (wirkt auf die Brustdrüse)

(43)

Sekundäre Hormondrüsen

Nebennierenrinde: gesteuert über ACTH des

Hypophysenvorderlappens; Bildungsort wichtiger Steroidhormone.

Muttersubstanz der Steroidhormone ist Cholesterin

• Mineralkortikosteroide (Aldosteron, Kortikosteron)  Na⁺ im Körper zurückhalten (Niere)

(44)

• Glukokortikosteroide (Kortisol/Kortison):  Kohlenhydrat- und Aminosäuren-Stoffwechsel, antientzündlich und antiallergisch wegen der Hemmung der

Proteinsynthese

• Androgene (wirken anabolisch,

gewebeaufbauend) Nebennierenmark: bei Streß über Sympatikus stimuliert  Adrenalin, Noradrenalin 

Steigerung der

motorischen Aktivität

(45)

Schilddrüse:

Gesteuert über TSH. Freischüttung von

• Thyroxin (T4) (Thyrosin + 4 Jod) in Zielzellen dejodiert zum wirksamen Trijodthyronin (T3) (Thyrosin + 3 Jod)  T3 fördert Wachstum und Reifung von Gehirn und Knochen, sowie

Stoffwechselsteigerung. Ein Mangel führt zu Kretinismus.

• Kalzitonin (Peptid)  Senkung des Calciumspiegels im Blut.

(46)

Männliche Hormone (Androgene)

Steroidhormone v.a. Testosteron

• Geschlechtsdifferenzierung in der Entwicklung

• Samenbildung

• Förderung des männlichen Geschlechtstriebs

• Ausbildung der sekundären männlichen Geschlechtsmerkmale, den Behaarungstyp, Körperbau, Kehlkopfgröße (Stimmbruch).

(47)

Bildungsort von Testosteron: Leydigsche Zwischen- zellen des Hodens; Ausschüttung gesteuert durch LH und FSH.

(48)

Geschlechtsdifferenzierung

Chromosomales Geschlecht  Ausbildung entsprechender Gonaden (Keimdrüsen).

Testosteron kann die weibliche Geschlechtsentwicklung stören, sowohl somatisch (Körperbau) als auch psychisch.

Wanderung des Hodens in den Hodensack 

niedrigere Temperatur für Spermienbildung notwendig.

(49)

49

(50)

Menstruation

Luna „Mondin“

Welche Hormone steuern den weiblichen Zyklus?

Was macht den Zyklus zum Zyklus?

Wer ist der Zeitgeber?

Was passiert im Ovar?

Was passiert in der Uterusschleimhaut (=Endometrium)?

(51)

FSH = Follikel-stimulierendes Hormon  Reifung d Follikels luteinisierendes Hormon= LH

 Eisprung, Bildung des

Gelbkörpers (= Corpus luteum)

„Haupthormone“

(52)

Follikel

= Bläschen ( Ei und

umgebende Zellen)

FSH

Östradiol

Progesteron Östradiol

LH

-

- +

Ereignisse im Ovar: Follikelbildung, Eisprung, Gelbkörper

„Ruhe“zustand (nach Blutung):

FSH-Freisetzung nicht gehemmt  FSH stimuliert die Follikelreifung

Follikel bildet Östradiol

Östradiol fördert LH-Freisetzung  positive

Rückkopplung bis Eisprung (Eitransport über Eileiter zum Uterus)

Nach Eisprung wird das Follikel zum Gelbkörper und produziert zusätzlich Progesteron

Progesteron hemmt FSH und LH

für 14 Tage.

Danach wieder FSH-

(53)

Ereignisse im Uterus

Östradiol (Östrogen) bewirkt Wachstum des Endometriums [proliferative Phase]

Progesteron führt zu Einbau von Drüsen ins Endometrium

[sekretorische Phase]

Nach Follikeldegeneration fehlt Progesteron  Ischämie des Endometriums  Absterben/Abstoßung (Blutung)

(54)

Menstruationszyklus - Zusammenschau

1.) Nach der Blutung: FSH hoch, LH niedrig  Follikel wächst heran und produziert geringe Mengen Östradiol

2.) Östradiol stimuliert die LH-Produktion, LH

stimuliert die Östradiol-Produktion  rasanter Anstieg beider Hormone

3.) Die sehr hohen LH-Werte führen zur Ovulation (Eisprung, Ei tritt aus dem Follikel und wird in den Eileiter geschwemmt)

4.) Follikel wandelt sich unter LH-Einfluss zum

Progesteron-produzierenden Gelbkörper (Corpus luteum) um.

(55)

(56)

6.) Progesteron bewirkt über negative Rückkopplung den Abfall von LH und v.a. FSH. Dadurch wird die Reifung weiterer Follikel gehemmt.

7.) Die Lebensdauer des Gelbkörpers beträgt 14 Tage.

Nach dem Absterben des Follikels ist die Progesteron-Produktion zu Ende.

8.) Der Progesteron-Abfall führt zu FSH-Anstieg, da die Hemmung wegfällt  Reifung neuer Follikel

(57)

(58)

Die eigentliche Uhr des Zyklus sitzt im Ovar:

Der Gelbkörper bildet 14 Tage lang Progesteron, das die Produktion von FSH und LH hemmt.

Fällt Progesteron nach Degeneration des Gelbkörpers ab, steigt FSH an  neue Follikel reifen heran

Ist Progesteron dauernd hoch (z.B. Schwangerschaft,

bestimmte, seltene Formen der „Pille“) tritt kein Zyklus auf.

Die Zyklus-Uhr

(59)

Wird das Ei befruchtet, setzt es sich im Endometrium fest.

Die Plazenta bildet das Hormon Choriongonadotropin, das u.a. die Lebensdauer des Follikels verlängert. Somit bleibt Progesteron hoch und hemmt die FSH-Freischüttung, was die Reifung neuer Follikel hemmt.

Befruchtung

(60)

17) Augenbewegungen

(61)

• Es gibt 6 äußere Augenmuskeln

• Die 4 geraden Augenmuskeln setzen nahe der

Sehnerv-Durchtrittstelle an der knöchernen Augenkapsel an

• Ein schräger Augenmuskel setzt auch dort an; seine Sehne durchtritt die knorpelige Trochlea an der oberen Augenkapsel

• Der zweite schräge Augenmuskel entspringt nasal und zieht sich unterhalb des Auges auf die distale Seite

• Die Innervation erfolgt über die 3 Hirnnerven

(N. oculomotoris, N. trochlearis und N. abducens)

Äußere Augenmuskeln

(62)

Augenbewegungen

• Kleine motorischen Einheiten in äußeren Augenmuskeln (= Muskelzellen pro Nervenzelle)

Nur etwa 6 einzelnen Muskelzellen pro Nervenzelle

[In Fingermuskulatur 100-300, in Beinmuskeln 1500 Muskelfasern pro Nervenzelle]

• Ausgeprägte Sensorik:

viele Muskelspindeln und zusätzlich noch afferente Innervation

der Muskelfasern

Hohe Präzision durch:

(63)

Die Umwelt wird mit den Augen sequentiell abgetastet, und zwar

durch ruckartige Bewegungen, sog. Sakkaden [Bewegung 10-80 ms; Verweildauer 0.2-0.6 s].

Dabei wandert das Auge von einem Fixierungspunkt zum nächsten.

Sakkaden treten auch bei der Fixierung stabiler Gegenstände auf, um wechselnde Gesichtsfelder zu erreichen.

Wird das Auge fix eingespannt, erblassen die gesehenen Gegenstände.

Während Sakkaden und Lidschlag wird die Wahrnehmung vom Gehirn unterdrückt.

Unstetes Auge

sec

Sakkaden beim Lesen. Nur das Lesen der Leviten erfordert keine Sakkaden 

(64)

Gleitende Augenbewegungen bei Verfolgung eines Objekts mit einer Geschwindigkeit von <60 °/s

oder bei entsprechender Körperbewegung.

Dabei wird das Bild des Objekts in der Fovea centralis gehalten Bei >60 °/s Rückstellsakkaden auf neue Fixationspunkte

wie Landschaftsbetrachtung im fahrenden Zug

(sog. Nystagmus, „Augenzittern“ [Begriffsdefinition variabel])

Augengleiten und Nystagmus

Reflexe über

Gleichgewichtssinn (vestibulookulär) und Sehrinde (opticokinetisch)

(65)

Gehirn

Bogengänge

(= Vestibularorgan)

Augenmuskeln

Vestibulookulärer Reflex

(66)

Vestibulookulärer Reflex

„Direkte“ Verbindung vom Gleichgewichtsorgan zu den Muskeln des kontralateralen Auges:

Reflexbogen über nur 3 Neurone!

Reflexbogen von jedem der drei Bogengänge aus

Kopfbewegung führt zu entgegengesetzter gleich schneller Augenbewegung Sehr stabiler Reflex.

Auch bei Bewusstlosigkeit vorhanden Erlöschen kennzeichnet Hirntod.

Optokinetischer Reflex

(67)

Kehlkopfdeckel Zungenbein

Schildknorpel Stimmbänder

Stellknorpel

Ringknorpel

• Schallerzeugung im Kehlkopf

• Resonanzverstärkung im Mund- und Rachenraum

• Vokale und Konsonanten durch Veränderungen im Mund- und Rachenraum

Kehlkopf

am Zungenbein aufgehängt

Stützelemente:

Ring-, Schild- und Stellknorpel

Beim Schluckreflex verschließt der

Kehlkopfdeckel den Kehlkopf

18 Stimme

(68)

Respirationsstellung (Ruhestellung)

Phonationsstellung

Tonerzeugung

Schwingung der

Die Stellknorpel öffnen die Stimmbänder fürs Atmen und schließen sie für die Tonerzeugung. Geschlossene Stimmbänder werden durch

Luftstrom in Schwingung versetzt.

(69)

Höhere Töne: durch mehr Spannung im Stimmband (oder kürzeres Stimmband [Kinder, Frauen])

Spannung im Stimmband verstärkt durch

Muskel im Stimmband (Musculus vocalis) und durch Kippen des Schildknorpels über Musculus cricothyroideus

Musculus

cricothyroideus Schildknorpel

Tonhöhen/Frequenzen

(70)

c´ (262 Hz) bis a´´ (880 Hz)

g (196 Hz) bis e´´ (659 Hz)

c (131 Hz) bis a´ (440 Hz, Kammerton)

E (82.5 Hz) bis e´ (330 Hz)

Sopran (hohe Frauenstimme)

Alt (tiefe Frauenstimme)

Tenor (hohe Männerstimme)

Bass (tiefe Männerstimme)

Babyschrei: 440 Hz

Extreme: tiefes C des Bass 70/s, Königin der Nacht etwa 1500/s

(71)

Mikrokosmos Zelle

Mikro- und Nanostrukturen 1

0.1 nm 1 nm

Ø Aktinfilament (8nm)

10 nm 100 nm 1 μm 10 μm 100 μm 1 mm

Ø Mikrotubuli (24nm)

Ø Intermediärfilamente (10nm) Zellkern (5-10μm)

Zelle (20μm)

Mitochondrium (1-2μm) Zellmembrandicke (4nm)

Aktin (5,5nm)

Ø Skelettmuskelfaser (z.B. 80μm) Sarkomerdicke

Synaptischer Spalt (20nm)

Länge Titin (1 μm)

Sarkomerlänge

Tubulin-Heterodimer (8nm)

Porenweite Gap Junctions(1.5nm)

Gap Junction Spalt (2-3nm)

(72)

Ø Mikro elektrode Spitze (0,5 μm)

0.1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 μm 10 μm 100 μm

Ø Patch-clamp-Elektrode (2μm) Triadenspalt

(15nm)

Myosinköpfchen-

Abstand Aktinfilamente im Muskel (20-40nm)

1 mm

Abstand, Ranvier`sche Schnürringe (1-3mm) Aktinfilament-

Länge (1 μm)

Länge, Mikrotubuli (wenige μm - 100 μm) Ø Natriumion

hydratisiert (0.4nm)

½ Periodenlänge Aktin (37nm) ATP, Länge (1.5 nm)

Mikro- und Nanostrukturen 2

(73)

1 s

100 ms

10 ms

1 ms

100 μs

10 μs

schnelle und ultraschnelle Ereignisse

1 μs

0.1 μs

Diffusionszeit synaptischer Spalt (0.3 μs)

Dauer AP Herz (300 ms)

Dauer AP

Glatter Muskel (7-20 ms)

Synaptische Verzögerung (0.5 ms)

Dauer AP Nervenzelle (1ms)

Muskelzucken Typ I-Fasern, time to peak 100 ms

Muskelzucken Typ II-Fasern, time to peak 30 ms

Größenordnung von Geschwindigkeiten:

- Passive Ausbreitung elektr. Signale 300.000 km/h - Brown`sche Molekularbewegung von Wassermolekülen 2304 km/h (25“C)

von 10kD Protein 31 km/h

- Nervenleitgeschwindigkeit 400 km/h

- Nervenleitgeschwindigkeit bei Schmerzfasern 5 km/h - Aktinpolymerisation (Schub von Listeria) 10 μm/min

- Muskel-Filamentgleiten 4 μm/s