Masterarbeit/StilVorlagen/Protokoll Versuch A - Nerv V2.md

Versuch A: 

Nervenphysiologie 

 1  

Durchgeführt am: 

Do. 1.4.04 

Gruppe B2D 

Kersting, Daniel 
Maslesa, Senid 
Schwörer, Christoph 

Quelle: http://www.egbeck.de/skripten/bilder/frosch.gif (bearbeitet) 

Tierphysiologischer Kurs / Versuch A – Nervenphysiologie / Gruppe B2D / Tübingen 2004 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Einführung 

Die schnelle interne Informationsweiterleitung jedes mehrzelligen tierischen Lebewesens beruht 
auf Nerven. Dies sind spezielle Zellen deren Membran durch eine ungleiche Verteilung von Na+ 
Cl-  K+  und  Anionen polarisiert werden. Damit  die weitergeleiteten  Informationen  in Form  von 
Änderungen  der  Polarisation  der  Zellmembran  größere  Distanzen  innerhalb  des  Organismus 
zurücklegen  zu  können  besteht  eine  Nervenzelle  aus  einem  Zellkern  in  den  viele  Dendriten 
münden,  die  diese  Polarisationsänderung  zur  Zelle  hin  leiten,  und  einem  aus  der  Zelle 
ausgehenden  Axon  das  am  Axonhügel  beginnt  und  an  dessen  Ende  sich  eine  Schnittstelle  zur 
Informationsweitergabe  befindet.  Meist  ist  diese  Schnittstelle  eine  Synapse  die  den  geleiteten 
Reiz an eine weitere Nervenzelle weitergibt. Es existieren aber auch andere Enden wie z.B. eine 
Motorische Endplatte.  
Die  „Information“  die  durch  diese  Nervenzelle  weitergegeben  wird  ist  in  Form  von  plötzlichen 
Ladungsänderungen  der  Zellmembran  realisiert.  Diese  Ladungsänderungen,  die  AP  (Aktions-
Potential) genannt werden, sind jedoch immer gleich stark (Alles oder nichts Gesetz) so dass eine 
Codierung  der  Information  anders  erfolgen  muss.  Dies  geschieht  über  die  Frequenz  mit  der 
Reize  geleitet  werden.  Da  jedoch  die  Veränderung  der  Polarisation  mit  der  eine  Information 
geleitet  wird  durch  einen  Ausgleich  der  Na+  Ionen  an  der  Zellmembran  geschieht,  und  diese 
Depolarisation der Zellmembran erst wieder durch einen  Ausstrom von K+ Ionen kompensiert 
werden muss kann die Frequenz mit der Reize geleitet werden nicht unbegrenzt hoch sein. Die 
maximale  Frequnz  wird  durch  die  sogenannte  „Absolute  Refraktärzeit“  der  Nervenzelle 
bestimmt. Diese Zeit ist die Zeit die benötigt wird um ein erneute SAP auszulösen.  Die Relative 
Refraktärzeit  hingegen  ist  diejenige  Zeit  in  der  zwar  schon  wieder  ein  SAP  ausgelöst  werden 
kann die Repolarisation der Zellmembran jedoch noch nicht vollständig ist so dass ein größerer 
Reiz benötigt wird um ein SAP auszulösen. 

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2. Passive Eigenschaften der Nervenzellmembran   

2.1 Aufbau/Methoden: 

In diesem Versuch wird die passive Membraneigenschaft einer Nervenzelle gemessen. Dabei 
benutzen wir ein Modell der Nervenzellmembran (Kette von RC-Gliedern) Jedes Glied dieser 
Kette repräsentiert einen kleinen Membranabschnitt mit Membranwiderstand und 
Membrankapazität. Den Innenwiderstand bildet die "Intrazellulärflüssigkeit" in verbindet die 
einzelnen Glieder. Der Außenwiderstand der Extrazellulärflüssigkeit wird als sehr klein 
angenommen. 

Aufbau: 

Quelle: Script zum Versuch 

2.2 Ergebnisse: 

Abstand 
0 
Amplitude [V]  7 

2 

1 
2,75  1,1 

2.3 Diskussion: 

4 

3 
0,45  0,17  0,05  0,045 

5 

6 

Wenn man die Ergebnistabelle betrachtet erkennt man, dass die Amplitude sehr schnell stark abnimmt. 
Dies ist auf den hohen „Innenwiederstand“ der Intrazellulärflüssigkeit zurückzuführen. Vergleicht man 
die sich ergebende Kurve mit denen aus der Literatur für eine echte Nervenzelle so stellt man fest dass 
das Modell sehr genau der Realität entspricht. 

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3. Präperation 

3.1 Präparation des Nervus ischiadicus 

Ein Frosch wird dekapitiert, sein Rückenmark zerstört, enthäutet und mit Ringerlösung 
abgespült.  
Die Bauchhöhle des Frosches wird geöffnet und die Eingeweide entnommen. Die Ischiadicus-
Nerven werden mit einem Bindfaden abgebunden und bis zum Eintritt in den Oberschenkel 
freipräpariert.  
Anschließend wird er in eine Petrischale mit Ringerlösung gelegt, da dies eine optimale 
Umgebung für den Nerv ist.  

3.2 Versuchsaufbau Ableitapparatur 

Quelle: Script zum Versuch 

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4 Messung des Reizartefakts 

4.1 Methoden/Aufbau: 

Ein mit Ringer angefeuchteter Faden wir in die Ableitkammer gelegt und mit einigen Reizen 
angeregt. 

 5  

4.2 Ergebnisse: 

Hier War kein Ausdruck vorhanden 

4.1 Diskussion: 

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5. Ableitung eines fortgeleiteten diphasischen 
Summenaktionspotentials bei unterschiedlichen 
Reizstärken 

5.1 Methoden/Aufbau: 

Ein Summenaktionspotential (SAP) entsteht bei gleichzeitiger Erregung mehrerer (sämtlicher) 
Axone eines Nerven. Es wird extrazellulär abgeleitet. Die Amplitude hängt von der 
Reizamplitude ab. Bei der Reizamplitude unterscheidet man zwischen der Schwellenreizstärke, 
der kleinsten Reizamplitude, die noch ein meßbares SAP auslöst und der Maximalreizstärke, der 
Reizamplitude, ab der eine weitere Reizstärkung keine größere SAP-Amplitude auslöst. 

Zunächst wird schrittweise die Reizamplitude erhöht. 

5.2 Ergebnisse: 

AP: 5 fach verstärkt 5mV 
Reiz: 50 mV 
Zeit 0,2ms 

Reiz: 500 mV 
AP: 50mV 

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 7  

Reiz: 2V 
AP:100mV 

Amplitude des SAP’s in Abhängigkeit von der Reizamplitude: 

Reiz[v] 
0 
SAP [mV]  0 

0,08  0,3 
125 
4 

1 
250 

3,5 
280 

5 
280 

Diagramm über die Zunahme der SAP-Amplitude in Abhängigkeit von der Reizamplitude: 

5.3 Diskussion: 

Im obigen Diagramm kann sowohl die untere als auch die obere Reizschwelle von 0.08V und 3.5V 
sehr gut erkennen. Bei einem Schwellreiz von 0.08V werden nur sehr wenige Nervenzellen erregt, 
vermutlich sogar nur eine einzige. Entsprechend schwach ist auch die gemessene Reizantwort. Je 
stärker nun gereizt wird desto mehr einzelne Nervenzellen werden erregt und bilden AP’s die als SAP 
abgeleitet werden. Ab einer Reizstärke von ca. 3.5V werden alle Nervenzellen des Nervs erregt und 
eine noch weitere Verstärkung des Reizes bringt nichts. 

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-500501001502002503000123456Amplitude [V]SAP [mV] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8  

6. Bestimmung der Geschwindigkeit der 
Erregungsleitung 

6.1 Aufbau/Methoden: 

Hier messen wir, wie groß die Geschwindigkeit ist, mit der Aktionspotentiale im Froschnerven 
weitergeleitet werden. Dabei wird der Reiz einmal nahe am Reizort und einmal in einem 
weiteren Abstand vom Reizort (1cm) registriert. Aus dem Abstand zwischen den beiden 
Ableitelektrodenpaaren (s) und dem ermittelten Zeitunterschied (t) zwischen den abgeleiteten 
SAP’s kann die Leitungsgeschwindigkeit (v) errechnet werden (v=s/t). 

6.2 Ergebnisse: 

Zeit: 0,2ms     Reiz: 2mV     AP: 20mV 

Der zeitliche Abstand mit dem die beiden AP’s gemessen wurden beträgt ca. 0,3 ms. Unter 
Verwendung der oben angegeben Formel v=s/t (v=1cm/0,3ms) erhält man eine 
Leitungsgeschwindigkeit von 33,3m/s. 

6.3 Diskussion: 

Betrachtet man die beiden Schaubilder stellt man im rechten, also der weiter vom Reiz entfernten Ableitung 
eine deutliche „Ablachung“. Diese entsteht durch die unterschiedliche Leitgeschwindigkeit der in der 
Nerfenfaser liegenden Axone. So treffen die erzeugten einzelnen AP’s nach einer gewissen Distanz nicht mehr 
exakt zur selben Zeit ein, wie es im linken Schaubild der Fall ist sondern über einen Zeitraum verteilt der mit 
der Distanz zur Reizquelle immer größer wird. Dies führt zur Abflachung des abgeleiteten SAP’s.  

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7. Bestimmung der Refraktärzeit beim 
Froschnerv 

7.1 Aufbau/Methoden: 

Die Refraktärzeit eines Nerven ist die Zeitspanne, in der er  überhaupt nicht (absolute 
Refraktärzeit) oder aber nur mit höheren Reizamplituden (relative 
Refraktärzeit) erneut erregt werden kann.  

Zur Messung werden zwei Reize (Doppelreize) gesendet, deren zeitlicher Abstand 
(Doppelreizabstand) variiert werden kann. Mit dem zweiten Reiz wird das refraktäre Verhalten 
des Nervs nach dem ersten Reiz bestimmt. 

7.2 Ergebnisse: 

Zeit: 0,2ms 
AP: 100mV 
Reiz: 2V 

Zeit: 0,5ms 
AP: 2mv 

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 10  

AP: 20mV 

Reizabstand [ms]  0,3ms 
SAP [mV] 

0mV 

4ms 
60mV 

1,5ms 
2mV 
Schwelle 
absolut/ 
relativ 

16ms 
80mV 
Ende 
relativ 

7.3 Diskussion: 

Die gemessene absolute Refraktärzeit lag bei 1.5 ms Dies ist die Zeit in der die Na+ Kanäle der 
Membran zeitlich und mechanisch gesteuert geschlossen sind um das Potential an der Membran, 
durch den K+ Ausstrom, unter den Schwellwert sinken zu lassen da sonst durch das anliegende 
Potential schon beim Ausstrom der K+ Ionen ein erneutes AP ausgelöst würde. Die relative 
Refraktärzeit die zwischen 1.5 und 16 ms ist die Zeit in der durch den erhöhten K+ Ausstrom 
beim Vorhergehenden AP das Membranpotential Hyperpolarisiert wird und somit ein größerer 
Reiz notwenig ist um ein erneutes AP zu erzeugen. 

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 11  

8. Umwandlung des diphasischen SAPs in ein 
monophasisches SAP 

8.1 Aufbau/Methoden: 

Diphasisches SAP: Die Erregungswelle wandert entlang der Axone über zwei Ableitelektroden 
hinweg. Zuerst wird die erste Elektrode und dann die zweite Elektrode negativ gegenüber der 
jeweils anderen.  
Monophasisches SAP: Die zweite Elektrode wird an eine unerregbare Stelle des Nerven gelegt. 

Der Nerv wird zwischen den beiden Ableitelektroden dadurch unerregbar gemacht, dass er dicht 
vor der zweiten Elektrode mit einer Pinzette kräftig gequetscht wird.  

8.2 Ergebnisse: 

Reiz: 100mV 
AP: 100mV 
Zeit: 0,5ms 

8.3 Diskussion: 

Durch das Abklemmen des Nerv zwischen der ersten und der zweiten elektrode kann das AP die 
zweite Elektrode ncith mehr erreichen und die Ableitelektroden werden nur ein mal negativ zu 
anderen gepolt. Man erkennt dies gut daran, dass auf dem Schaubild lediglich ein ausschlag 
nach unten zu sehen ist und anschließend nicht (wie in den vorherigen Schaubildern) ein 
leichterer Ausschlag nach oben. 

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9. Leitungsanästhesie am peripheren Nerven 

9.1 Aufbau/Methoden: 

Lokalanästhetika sind Medikamente, die eine reversible Blockade der Nervenleitung bewirken. 
Der Nerv wird in der Ableitkammer im Bereich zwischen Reiz - und Ableitelektroden 
mit Xylocain besprüht. Dann wird im Abstand von 30 Sekunden mehrere Messungen gemacht 

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9.2 Ergebnisse: 

Messreihe: 

0,5ms – Reiz: 1V AP: 100mV 

9.3 Diskussion: 

Man sieht dass die sedative Wirkung erst nach ca. 4 min. eintritt, und auch das nicht zu 100% 
Im Gegensatz zu anderen Betäubungsmitteln wie zb Äther ist Xylocain nicht für eine 
Vollnarkose geeignet und wird auch nur zur lokalen Betäubung von Schleimhäuten verwendet. 

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10. Anhang 

10.1 Quellenangaben: 

Soweit nicht gesondert darauf hingewiesen ist, sind alle Bilder/Abbildungen selbst angefertigt 
(Fotos während dem Versuch, sowie eingescannte Oszilloskopausdrucke) 

Für das biologische Hintergrundwissen sind folgende Bücher verwendet worden: 
Prof. Werner A. Müller, Tier und Humanphysiologie, Springerverlag 2. Auflage 
Neil A. Campbell, Biologie, Spektrum, 1997 

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