Hi,

ich wollte mal fragen ob es hier Biologen gibt, die mir erklären können, wieso ein Tier wie der Kalmar, der ansich unglaublich schnell reagieren kann und sogar zur Kommunikation untereinander fähig ist, trotzdem von der Weiterleitung von Nervimpulsen nicht an Wirbeltiere herrankommt.

Von den Wirbellosen Tieren besitzt er ja eines der schnellsten Nervensysteme mit einer Weiterleitung bis zu 20m/s (manche Bücher sagen auch 30m/s). Das liegt wohl an seinen Riesenaxonen die mit 400µm Durchmesser, unglaublich groß sind. Allerdings scheitert es bei mir dann am Verständnis, wieso z.b. Hummer mit einem Axondurchmesser von nur 60-80µm mit einer Weiterleitung von 18m/s (bezieht sich auf das Verhältnis 18 zu 20m/s: beide Angaben aus dem selben Buch) fast an die Fähigkeit des Kalmas herranreichen.
--> hier habe ich also "nur" Probleme mit den Verhältnissen.

Allerdings kam mir dann der Frosch unter ^^ Er, als Wirbeltier, besitzt eine Myelinscheide um seine Axonen. Nun kommt er auf eine Weiterleitung von ca 30m/s (für die, die es nicht Wissen, es aber trotzdem verstehen wollen, kurz: die Myelinscheide schirmt die Axome ab, wodurch Signale deutlich schneller weitergeleitet werden. Im Verhältnis nimmt aber auch hier die Weiterleitungsgeschwindigkeit mit zunehmender Axomdicke weiter zu.). Ich persönlich setzte die Geschwindigkeit, mit der Signale weitergeleitet werden in Zusammenhang mit einem höher entwickelten Nervensysthem und Gehirn. Nun war für mich auch klar, dass der Kalmar höher entwickelt ist als der Frosch (liegt hier eventuell mein Fehler?) somit müsste er doch auch ein schnelleres Nervensysthem benötigen?!
-->hier habe ich somit das Problem: in welchem Zusammenhand stehen "Intelligenz" und "Reaktionschnelle" mit der Weiterleitungsgeschwindigkeit.

Habe mich lange mit meinen Biolehrern Unterhalten (letztes Thema war Insektengröße und Sauerstoffgehalt ^^ war auch sehr lustig) aber wir sind zu keinem Ergebnis gekommen.
Nur ein Einwurf viel von einem von ihnen: Das einige Dinosaurier wohl das Zentrum ihres Nervensystems in der Brust hatten, damit es nicht zu einer zu großen Verzögerung von Aussendung und Empfang eines Signals an die äußersten Gliedmaßen kam ^^

Nunja, würde mich freuen, wenn mir jemand bei dem Problem weiter helfen könnte ^^ im Internet habe ich leider auch nicht viel gefunden, nur Zig Beiträge darüber, dass die besagten "Riesenaxome" genutzt wurden um die Forschung in dem Gebiet vorran zu bringen.

Hallo Dr. Manhattan,

das ist ein sehr interessantes Thema!
Normalerweise vermuten wir "Intelligenz" bei Wirbeltieren wie Affen und Vögeln, dennoch erweisen sich die wirbellosen Kraken als ziemlich intelligente Burschen. Ich denke deshalb, dass die Myelinisierung von (Achtung!) Axonen keine direkte Auswirkung auf "intelligentes" Verhalten eines Geschöpfes hat.
Wie du richtig beschrieben hast, wirken die Isolierung und der Durchmesser der Axone auf die Weiterleitungsgeschwindigkeit und damit primär auf die Reaktionszeit. Große Wirbeltiere, wie der Wal oder die Giraffe brauchen die Myelinscheiden um in ihren großen Körpern schnell genug Signale zu den Muskeln schicken zu können. Wirbellose können aufgrund ihrer Physiologie schlecht ähnliche Größen erreichen und hatten es deshalb nicht unbedingt nötig, ihre Nerven entsprechend auszustatten. Obwohl es unter den Wirbellosen ähnliche Mechanismen geben soll aber damit kenn ich mich nicht richtig aus.
Bisher setzt man für Intelligenz ein gewisses Hirn/Körpergewicht - Verhältnis voraus. Auch im menschlichen Körper sind nicht alle Axone myelinisiert und trotzdem diskutieren wir gerade an unserem Computern über dieses Thema

Nunja, für mich war es klar, dass da zwischen Intelligenz und Informationsübermittlungsgeschwindigkeit ein Zusammenhang bestehen muss. Denn schlussendlich hat der Menscht, dem umläufig die höchste Intelligenz zugesprochen wird, auch die wohl schnellste Weiterleitung (soviel ich weiß, bin allerdings erst seit wenigen Tagen mit dem Thema überhaupt vertraut) und für was sollten wir denn sonst so "schnelle" Nerven ausgebildet haben, wenn sie nicht für unsere Intelligenz von Nöten wären?

Im übrigen, würde ich den einen Satz von dir nicht unbedingt unterstützen:
"Wirbellose können aufgrund ihrer Physiologie schlecht ähnliche Größen erreichen und hatten es deshalb nicht unbedingt nötig, ihre Nerven entsprechend auszustatten."
Alleine zwei sehr bekannte Beispiele sprechen dagegen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Riesenkalmare
http://de.wikipedia.org/wiki/Japanische_Riesenkrabbe
Natürlich ist es für Wirbellose Tiere an Land so gut wie unmöglich, anständige Größen zu erreichen, allerdings ergeht es ihnen im Wasser nicht sonderlich anders, wie anderen Spezies.

(Wie gesagt, ich kenne mich bei dem Thema so gut wie überhaupt nicht aus. Das meiste was ich geschrieben habe, sind reine Schlussfolgerungen die ich Ziehe, aufgrund dessen, was ich weiß. Deswegen suche ich halt jemanden, der sich in dem Gebiet auskennt und mir da mit Tatsachenargumenten aushelfen kann ^^ denn mir bleiben letztlich nur vergleiche und zusammenhänge, die ich mir selbst einbilde ^^)

Ohne mich erneut in das Thema einzulesen kann ich nichts genaueres dazu sagen.
Schnellschüsse via Google führen mich auch nur auf Koch- und PETA-Seiten

1)

/edit: Nach mehreren Quellen habe ich vielleicht doch etwas gefunden.

Aber erst mal würde ich mich auf ungefähre Zahlen, die auch noch eng beieinander liegen, nicht so sehr versteifen. Siehe Aufgabe 12: http://www-lehre.inf.uos.de/~milic/Coxi/Neurobiologie1.pdf
Wieso der Hummer genauso schnell leitet wie der Kalmar, obwohl sein Axondurchmesser nur 1/5 beträgt, kann ich nicht auf Anhieb beantworten.
Entweder ist die Membrandicke nochmal um einiges dünner als beim Tintenfisch (Siehe Seite 25: http://physiologie1.uni-erlangen.de/Unterricht/Script_zur_Vorlesung/Zellphysiol/NervLeitung_WS1011.pdf), oder es liegt "ganz einfach" an der Axonlänge.

R = l / A [Widerstand = Länge / Querschnittfläche]

Der Tintenfisch bzw. Kalmar (Loligo vulgaris) misst zwischen 18 und 22 Meter, der Hummer nur 22 bis 64 cm. Mit der Länge wächst auch der Widerstand im Axon. Vielleicht gleicht es sich deshalb aus und der Hummer erreicht die selbe Geschwindigkeit trotz des deutlich kleineren Axondurchmessers.

Angenommen, wir gehen beim Kalmar von einer Größe von 18 Metern und beim Hummer von 1 Meter aus, dann wäre das Verhältnis: 18 : 1.
Die Axondurchmesser betragen meinem ersten Link zufolge etwa 500 : 30 = 16,7 : 1. Also würde es ungefähr wieder passen. Im Mikrokosmos verläuft sich so etwas...

/edit: Zu der Rechnung nochmal. Einfach mal die Werte einsetzen, dann erhält man auch ein interessantes Ergebnis.

R = l / A

Tintenfisch: R = 22 m / (500 * 10^-6 m) = 44.000

Hummer: R = 0,64 m / (30 * 10^-6 m) = 21.333

Der Hummer besitzt einen um mehr als die Hälfte (48,5 %) geringeren Widerstand als der Tintenfisch.

2)

"Einfache Signale" dürften doch stets über das periphere Nervensystem zum Gehirn, also dem "Sitz der Intelligenz", weiter geleitet werden. Deshalb kann ich mir nicht vorstellen, dass Reaktionsschnelligkeit direkt etwas mit Intelligenz zu tun haben sollte /edit: Es wird aber auch nicht ausgeschlossen. Eher mit der Anzahl der Synapsen und deren Neuverknüpfungen, sowie der Gehirnmasse relativ zur Körpermasse (Da stimme ich mit GizZm0 überein). Kam mir gerade erst in einer Doku über Raben unter, die als gefiederte Schimpansen beschrieben wurden.
Wikipedia (Intelligenz) meint: "Dies heißt jedoch nicht, dass Intelligenz in bestimmten Bereichen lokalisiert werden kann, eine gewisse dezentrale Organisation von Informationsverarbeitungsprozessen ist trotz allem nicht von der Hand zu weisen."

Siehe Seite 8 und 25: http://physiologie1.uni-erlangen.de/Unterricht/Script_zur_Vorlesung/Zellphysiol/NervLeitung_WS1011.pdf

Hoi,


saltatorische Erregungsweiterleitung. Normalerweise wird ein elektrisches Potential der Nervenzelle über spannungsabhängige Natriumkanäle weitergeleitet (und im nachhinein über Kalium zum Ausgleich der lokalen Spannungsumkehr). Das dauert eine gewisse Zeit. Ein Grund, weshalb man Hitze erst recht spät wahrnimmt - aber dann ordentlich und schnellstens das Weite sucht -> Reflex.

Mittels "Isolierzellen" -> Schwann'sche Zelle, aneinandergereiht wie bei einer Perlenkette (Schnur = Nervenzelle = Axon, Perle = Schwann'sche Zelle = lokale Isolierung), wird eine Öffnung der spannungsabhängigen Natriumkanäle um ein paar Millimeter in Richtung der Erregungsweiterleitung verschoben -> elektrisches Feld reicht aus, um die Natriumkanäle zu öffnen. Dadurch wird die Nervenleitgeschwindigkeit erhöht.

Wir fassen zusammen:
Je größer der Radius, desto geringer der Leitungswiderstand, desto schneller die Reizweiterleitung.
Je breiter die Schwann'schen Zellen, desto seltener müssen lokale Ansammlungen von spannungsabhängigen Natriumkanäle geöffnet werden, desto schneller die Reizweiterleitung.
Je größer das Spannungspotential der Nervenzelle, desto schneller der Ionenstrom, desto schneller die Reizweiterleitung.
(Mit Sicherheit gibt es noch mehr Faktoren - z.B. Sensibilität der Ionenkanäle - mir fallen nur grad keine weiteren mehr ein)


Im Übrigen hat die Nervenleitgeschwindigkeit rein gar nichts mit der Intelligenz zu tun. Denn die meiste Zeit geht an den Synapsen verloren - und gerade Menschen mit vielen Synapsen sind intelligent - nicht mit vielen Zellen. Sonst würden uns Säuglinge massiv überbieten; aber mehr als sabbern, brabbeln, pullern und schnullern kriegen die Dinger in den ersten Monaten nicht hin. Erst wenn viele Hirnzellen geordnet die Biege gemacht haben und mehr Synapsen entstanden sind, kommt das Krabbeln und das sinnvolle Babbeln hinzu - und später das berechnen diverser Logarithmen in sekundenschnelle im Kopf.

Sry das ich mich erst jetzt wieder melde. Hatte in den letzten Tagen etwas mehr Stress...
Nunja, inzwischen hab ich mich auch mal wieder mit meiner Lehrerin unterhalten. Die Antworten von euch hab ich ihr übrigens wortwörtlich weiter geleitet... Nachdem sie sich ersteinmal über Begriffe wie "Reizweiterleitung" aufgeregt hatte xD haben wir dann so etwas diskutiert. Mal so ein paar Eckpunkte die dann noch zur Sprache kamen:
-nicht alle Kalmare sind 18 Meter lang. Das war nur ein Beispiel, welches als Konter zu der Aussage gemeint war " Wirbellose können aufgrund ihrer Physiologie schlecht ähnliche Größen erreichen und hatten es deshalb nicht unbedingt nötig..."
Die meisten haben Längen von einigen cm bis wenige Meter.
-Nur gewisse Synapsen verringern die Leitgeschwindigkeit. Diejenigen die an Muskeln etc angeschlossen sind, sind größtenteils ddavon nicht betroffen. Allerdings ist die Geschwindigkeit am Soma deutlich geringer als am Axon. Somit wäre die übertragungsgeschwindigkeit dann am höchsten (wenn man nur das betrachtet) wenn in einem Nerv der unterschied von Soma- und Axon-Strecke möglichst hoch wäre (zu Gunsten des Axons)

Im Moment fällt mir nicht mehr ein, was wir sonst noch geschrieben haben. Ich weiß nur, dass ich mir noch dieses Buch hohlen soll: http://neurowissenschaften.blogspot.de/2008/02/h-j-markowitsch-dem-gedchtnis-auf-der.htmlhttp://neurowissenschaften.blogspot.de/2008/02/h-j-markowitsch-dem-gedchtnis-auf-der.html

Hallo zusammen,

Ich habe mich von deinem Thema, Dr.Manhattan inspirieren lassen, und auch ein wenig in den Wälzern geblättert.

Der Frosch weist mit einem Durchmesser von 15 µm seiner myelinisierten Fasern eine Leitungsgeschwindigkeit von 30 m/s auf. Die myelinisierten Fasern einer Katze mit lediglich 13 µm Durchmesser sollen hingegen Leitungsgeschwindigkeiten von 70-100 m/s ermöglichen.

Ich fühle mich alles andere als sicher auf diesem Gebiet. Allerdings habe ich, als ich diese Statistik gesehen habe nicht sofort an einen womöglich höheren Intelligenzgrad gedacht, sondern an die Umgebungstemperatur, in der das Nervensystem seinen Dienst verrichten muss.
Kann es denn nicht sein, dass die Temperatur im Zusammenhang mit dem Nervensystem eine essentielle Rolle spielt, und deshalb gleichwarme Wirbeltiere mit deutlich geringeren Faserdurchmessern deutlich höhere Leitungsgeschwindigkeiten erreichen können, als wechselwarme Tiere?

So weit ich weiß, verursacht ein Reiz ja eine ganze Menge chemischer Reaktionen im Nervensystem, die durch eine erhöhte Körpertemperatur eventuell wesentlich schneller von statten gehen können, als im Nervensystem eines Loligos in ein paar tausend Metern tiefem Wasser eiskalten Wasser?

Ich bin völlig unbedarft in diesem Thema, also haut es mir lieber gleich um die Ohren wenn ich auf dem Holzweg bin, dann wird es nicht so peinlich für mich

LG
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So weit ich weiß, verändert sich die Leitungsgeschwindigkeit nicht großartig, aufgrund der Temp. Wechselwarme Tiere wie der Frosch haben egal bei welcher Temp, annähernd die selbe Leitungsgeschwindikeit. Es kommt wohl tatsächlich nur auf das Nervensysthem an, welches die Leitungsgeschwindigkeit beeinflusst.
Allerdings machst du einen anderen, absolut grundsätzlichen Fehler. Du vergleichst Wirbeltier mit nicht Wirbeltieren. In einem meiner vorherigen Posts habe ich es schoneinmal kurz erklärt: Wirbeltiere besitzen eine Myelinscheide. Ganz knapp: dadurch ist quasi ein "springen" des Impulses möglich, von Schnürring zu Schnürring. Deshalb kann man Wirbeltiere absolut nicht in Verbindung mit Nichtwirbeltieren setzen