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EIDM
Anmeldungsdatum: 27.01.2011
Beiträge: 51
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 Verfasst am: 03. Feb 2011 11:29 Titel: Informationsweiterleitung |
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Hallo, ich bins wieder mit dem nächsten Thema! 
Habe mir gedacht, ich mach es wieder so wie am Ende des "Potentiale"-Threads. Schreibe ein paar Fakten (die ihr ja überprüfen könnt) auf und dazu ein paar Fragen:
Passive Informationsweiterleitung:
-Misst man die lokale Spannungsamplitude entlang einer Strecke des Axons, sieht man, dass sie kontinuierlich abfällt. Dies macht die Def. einer Längskonstanten möglich (Frage: Ist die Längskonstante 2,5mm??) -> Man braucht wiederholte Verstärkung des Signals
-Dicke Axone leiten die Information schneller! v = k * r^(0.5)
Aktive Informationsweiterleitung:
-Die Stromlinien (elektrisch?!) um ein Aktionspotential sind geschlossen und depolarisieren die anliegende Umgebung.
-In Ausbreitungsrichtung sind die schnellen Na-Kanäle erregbar, entgegen dieser sind sie jedoch noch refraktär -> AP wandert unidirektional auf der Membran entlang.
- Durch den Prozess des APs sinkt dessen Amplitude auch nicht ab!
-Frage: Was würde passieren wenn ein Axon irgendwo in der Mitte seiner Verlaufs depolarisiert wird? Würde ein AP dann in beide Richtungen nach außen laufen?
-Myelinscheide ist bis zu 2mm lang, auf Axon, besteht aus unerregbarer Membran (kaum Na+-Kanäle). Ranvier-Schnürring ist 2mikrometer lang, sehr reich an Na-Kanälen.
-AP-Weiterleitung mit kontinuierlich verteilen Na-Kanälen würde funktionieren, ist aber langsam (-> Depolarisation kostet Zeit)
-Saltatorische Erregungsfortleitung: Depolarisation findet nur noch an Schnürringen statt, dazwischen wird die Entfernung über physikalischen Strom überbrückt.
-Die Schnürringe dienen sozusagen als Verstärker
-Je länger die Myelinscheiden sind, desto schneller ist die Weiterleitung. (Frage: Sie dürfen aber nicht zu lang sein, sonst reichen die Strömchen nicht mehr für die Depolarisation, richtig?)
-Geschwindigkeit hängt ab von: Durchmesser und markhaltig oder marklos. Max marklos: 2m/s, max markhaltig: 120m/s.
Und nach eine Frage zum angehängten Bild:
Eigentlich würde ich mir das so vorstellen: Die Amplitude des Potentials nimmt im Verlauf der Myelinscheide langsam ab, und am Ranvierschen-Schnürring wird sie wieder maximal. Und immer so weiter.
Hier sieht es für mich so aus, als wäre das etwas unregelmäßig, vor allem die letzten beiden Amplituden sind ja völlig abgeflacht?!!
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
Wohnort: Bückeburg
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| Verfasst am: 03. Feb 2011 13:08 Titel: Re: Informationsweiterleitung |
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| EIDM hat Folgendes geschrieben: |
Frage: Ist die Längskonstante 2,5mm??
-Dicke Axone leiten die Information schneller! v = k * r^(0.5) |
Wie du hier widersprüchlich darstellst, ist die Längskonstante vom Durchmesser abhängig. Grosser Durchmesser= grosse Längskonstante.
Stell die Formel nach der Längskonstante um und du siehst, was ich meine.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Frage: Was würde passieren wenn ein Axon irgendwo in der Mitte seiner Verlaufs depolarisiert wird? Würde ein AP dann in beide Richtungen nach außen laufen? |
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | dazwischen wird die Entfernung über physikalischen Strom überbrückt. |
Es fliesst hier nicht wirklich Strom, da Stromfluss Elektronenfluss bedeutet. Es wird eine Spannung aufgebaut.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Frage: Sie dürfen aber nicht zu lang sein, sonst reichen die Strömchen nicht mehr für die Depolarisation, richtig? |
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Geschwindigkeit hängt ab von: Durchmesser und markhaltig oder marklos. Max marklos: 2m/s, max markhaltig: 120m/s. |
bzw. vom Grade der Myelinisierung, menschliche Neurone leiten ein AP mit max. 80m/s, 120m/s ist der Wert für die a- Motoneurone der Katze.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | vor allem die letzten beiden Amplituden sind ja völlig abgeflacht?!! |
Um das zu erklären, bräuchte ich ein paar Informationen über die Abbildung: Wo sind die Messelektroden angelegt? Wo ist der Ursprung des Potentials? Das ist für mich nicht klar ersichtlich.
Gehst du von der "Nullinie" aus, ist die Amplitude nicht flacher, lediglich ihr Anstieg ist etwas flacher (das könnte abhängig vom Messort sein).
Augenscheinlich fällt sie aber wesentlich flacher ab. Dies könnte darauf hinweisen, dass hier ein Unterschied in der Kanalfunktion liegt, wie das z.B. kurz vor der motorischen Endplatte bzw. einer Synapse sein könnte, weil hier die Spannung länger zu messen ist, da dort Calcium (pos. geladen) einströmt und die Vesikelfreisetzung initiiert. Damit tritt hier eine Verzögerung ein und es ist noch ein Spannungsunterschied zu messen, obwohl das AP schon "vorbeigerauscht" ist.
Ist aber nur eine Vermutung.....
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RNA?- just another nucleic acid? |
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EIDM
Anmeldungsdatum: 27.01.2011
Beiträge: 51
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| Verfasst am: 03. Feb 2011 21:38 Titel: Re: Informationsweiterleitung |
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| jörg hat Folgendes geschrieben: | | EIDM hat Folgendes geschrieben: |
Frage: Ist die Längskonstante 2,5mm??
-Dicke Axone leiten die Information schneller! v = k * r^(0.5) |
Wie du hier widersprüchlich darstellst, ist die Längskonstante vom Durchmesser abhängig. Grosser Durchmesser= grosse Längskonstante.
Stell die Formel nach der Längskonstante um und du siehst, was ich meine.
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ähm....meiner Ansicht nach ist in der Formel gar keine Langskonstante. Ich habe das aus dem angehängten Bild. Leider ist das wieder sowas, was ich nicht wirklich verstehe und ich nehme auch an, dass das leider zu viel Zeit kosten würde, wenn ich das wirklich versuchen würde zu tun.
Vielleicht nur mal ganz kurz, so dass ich die Formel eventuell anwenden kann:
Was soll die Längskonstante da vor dem v? Inwiefern gehört die zur Formel? 
Was ist k? Was ist r? Der Radius des Axons?
| jörg hat Folgendes geschrieben: |
Um das zu erklären, bräuchte ich ein paar Informationen über die Abbildung: Wo sind die Messelektroden angelegt? Wo ist der Ursprung des Potentials? Das ist für mich nicht klar ersichtlich.
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hmm..da habe ich auch nicht mehr als das Bild hergibt.
Wenn aber das hier:
| EIDM hat Folgendes geschrieben: |
Und nach eine Frage zum angehängten Bild:
Eigentlich würde ich mir das so vorstellen: Die Amplitude des Potentials nimmt im Verlauf der Myelinscheide langsam ab, und am Ranvierschen-Schnürring wird sie wieder maximal. Und immer so weiter.
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in der Regel richtig ist, ist das dann vermutlich an diesem Punkt nicht so wichtig.
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Informationscodierung:
- Die Informationscodierung liegt in der AP-Frequenz: Kleines Signal -> geringe AP-Frequenz, großes Signal -> hohe AP-Frequenz. (Frage: Was ist genau ein großes/kleines Signal? Ist das im Prinzip einfach die Amplitude der Depolarisation? Je stärker diese ist, desto schneller wird wieder ein AP ausgelöst?)
- Kein Signal bedeutet nicht, dass kein AP vorhanden ist -> Ruhe-AP-Frequenz
- Durch die Refraktärzeit ist die AP-Frequenz nach oben begrenzt -> Beziehung
Signal<->Frequenz ist üblicherweise nicht linear
- Funktion des Axonhügels: Wert einer Depolarisation (Amplitude, anolog) muss auf eine AP-Frequenz abgebildet werden. Dabei hilft die Geschwindigkeit der Depolarisation.
Synapsen:
- 1000 - >10000 Synapsen pro Neuron: Übertragen frequenzcodiertes Signal auf eine Zielzelle
- Chemische Synapsen:
- haben wenige 10nm breiten synaptischen Spalt
- Arbeitsweise: Ein präsynaptisches AP erhöht die Ca++ Permeabilität, dadurch hoher Ca++ Einstrom. Mit Hilfe des Ca++ kann die Proteinkinase II das Synapsin von den Vesikeln spalten, die den Neurotransmitter (ACh) enthalten. Die Vesikel können nun durch Exozytose die Transmitter in den synaptischen Spalt geben. Die Transmitter diffundieren über den Spalt, interagieren mit den postsynaptischen Rezeptoren und lösen ein postsynaptisches Aktionspotential aus. (Frage: Was genau ist die Bedeutung von Ca++? Ohne Ca++ kann das Synapsin nicht entfernt werden und dadurch keine Exozytose von ACH stattfinden?)
- Nikotinischer ACh Rezeptor: Rezeptor ist Ionenkanal für Natrium und Kalium. Binden 2 ACh öffnet der Kanal und mehr Natrium strömt rein, als Kalium raus. (Frage: Warum? Weil elektrisches Feld und der Natrium-Konzentrationsgradient beide in dieser Richtung arbeiten?) Dies wirkt depolarisierend und ein AP kann ausgelöst werden.
- Muskarinischer ACh-Rezeptor: Der Rezeptor ist hier kein Kanal. Bindet 1 ACh an ihn, wird ein G-Protein freigesetzt, welches einen Ionenkanal öffnet. Dieser wirkt de- bzw. hyperpolarisierend. (Frage: Auf dem dazu gehörigen Bild [nicht angehängt] sieht es so aus, als würde lediglich Kalium ausströmen. Das würde doch dann nicht depol. wirken, sondern eher repolisierend, oder?)
- Nachdem die Information des AP transferiert wurde spaltet die Esterase die Transmitter (inaktiviert diese), die Spaltprodukte werden wieder aufgenommen, neusyntethisiert, in Vesikel gepackt und mit Synapsin gesichert.
- Motorische Endplatte: Synapse zwischen einem motorischen Nerv und einem Muskel
- Elektrische Synapsen:
- Gap-junctions durchstoßen die Zellmembranen zweier benachbarter Zellen und bilden Kanäle, die durchlässig für kleine Ionen sind -> direkter Stromfluss möglich.
- Vergleich chemische vs elektrische Synpase: Die elektrische Synapse funktioniert in beide Richtungen, ohne Zwischenschritt, das AP kann direkt von Zelle zu Zelle wandern. Bei der chemischen ist ein Zwischenschritt erforderlich, der Energie kostet. Übertragung funktioniert auch nur in eine Richtung.
Wow, das war wieder ziemlich viel! Ich hoffe du findest die Zeit drüber zu schauen. Du hilft mir wirklich sehr, danke an dieser Stelle schonmal dafür!
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
Wohnort: Bückeburg
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| Verfasst am: 04. Feb 2011 00:14 Titel: |
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| EIDM hat Folgendes geschrieben: | v = k * r^(0.5)
Was ist k? Was ist r? Der Radius des Axons? |
Die Reizleitungsgeschwindigkeit ist v=s/t (s= strecke; t= zeit).
Will ich sie nun abschätzen, nutze ich dazu die Längskonstante (die Entfernung vom Ort der Reizauslösung, in der noch 37% der ursprünglichen Amplitude zu messen ist).
Diese ist proportional zu r^1/2 (r^1/2 repräsentiert also die Längskonstante; r ist der Radius der Faser).
Da die Geschwindigkeit auch umgekehrt proportional zu der Membrankapazität ("vergrösserte Kondensatorfläche"; steigt mit zunehmendem Durchmesser; sinkt mit zunehmender Myelenisierung) ist, muss auch diese mit einbezogen werden.
Wofür k hier genau steht, weiss ich nicht, jedoch wird die Membrankapazität darin Berücksichtigung finden.
Was hier wichtig ist, ist, dass die Geschwindigkeit proportional zur Längskonstante ist, hier durch r^1/2 repräsentiert.
Ferner sieht man hier auch ganz schön, wie der extrazelluläre Strom dem intrazellulären "entgegenläuft" (hinsichtlich des anderen threads präge dir das ein)
| EIDM hat Folgendes geschrieben: |
Und nach eine Frage zum angehängten Bild:
Eigentlich würde ich mir das so vorstellen: Die Amplitude des Potentials nimmt im Verlauf der Myelinscheide langsam ab, und am Ranvierschen-Schnürring wird sie wieder maximal. Und immer so weiter.
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Ist quasi richtig, mit der Anmerkung, dass am Schnürring ein neues AP generiert wird.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Frage: Was ist genau ein großes/kleines Signal? Ist das im Prinzip einfach die Amplitude der Depolarisation? Je stärker diese ist, desto schneller wird wieder ein AP ausgelöst? |
Wie du sagtest, entscheidet über die "Stärke" eines Reizes (also z.B. wie stark eine Muskelfaser auf den Reiz hin kontraktieren soll) die Frequenz, also der Anzahl der einzelnen APs, die in einem gewissen Zeitraum auf die Zielzelle treffen.
Diese summieren sich in der Zielzelle, so dass am Axonhügel eine bestimmte, dem auszusendenden Reiz entsprechende AP- Frequenz generiert wird. Dazu werden alle eingehenden Reize miteinander "verrechnet". Die Frequenz wird quasi am Axonhügel "festgelegt".
Dies kann einerseits die Höhe der gesamten Depolarisation sein (räumliche Summation), andererseits aber auch eine zeitliche Abfolge von schwächeren Depolarisationen (zeitliche Summation).
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Frage: Was genau ist die Bedeutung von Ca++? Ohne Ca++ kann das Synapsin nicht entfernt werden und dadurch keine Exozytose von ACH stattfinden? |
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Frage: Warum? Weil elektrisches Feld und der Natrium-Konzentrationsgradient beide in dieser Richtung arbeiten? |
Aus den gleichen Gründen, die wir schon angesprochen haben.
Weil die K- Gleichrichter bei Depolarisation inaktiviert werden.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Frage: Auf dem dazu gehörigen Bild [nicht angehängt] sieht es so aus, als würde lediglich Kalium ausströmen. Das würde doch dann nicht depol. wirken, sondern eher repolisierend, oder? |
Wenn keine Depolarisierung voranging, wirkt ein K- Ausstrom eher hyperpolarisierend (Repolarisation kann nur nach erfolgter Depolarisation stattfinden).
Aber das hast du ja auch gesagt, das durch eine synaptische Übertragung auch eine Hyperpolarisation stattfinden kann. Im Normalfall erschwert eine Hyperpol. das Auslösen von APs. So unterscheiden sich inhibitorische (hemmende) von exzitatorischen (fördernden) Neuronen.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | Elektrische Synapsen:
- Gap-junctions durchstoßen die Zellmembranen zweier benachbarter Zellen und bilden Kanäle, die durchlässig für kleine Ionen sind -> direkter Stromfluss möglich. |
In der Skellettmuskulatur sind die Zellen sogar echt verschmolzen. Gap junctions sind als elektrische Synapsen eher typisch für Herzmuskelzellen und glatte Muskulatur (Darm, Gefässe usw.)
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Du hilft mir wirklich sehr, danke an dieser Stelle schonmal dafür! |
Dafür nicht, aber was studierst du eigentlich?
P.S.: Da euer Dozent ein Fan von dem Schmidt, Lang, Thews "Physiologie und Pathophysiologie des Menschen" zu sein scheint (fast alle Abb. sind aus diesem Buch), kannst du ja in der Bibliothek mal einen Blick da reinwerfen.
Kap I, 4 und 5
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RNA?- just another nucleic acid? |
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EIDM
Anmeldungsdatum: 27.01.2011
Beiträge: 51
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| Verfasst am: 05. Feb 2011 11:25 Titel: |
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| jörg hat Folgendes geschrieben: |
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Frage: Warum? Weil elektrisches Feld und der Natrium-Konzentrationsgradient beide in dieser Richtung arbeiten? |
Aus den gleichen Gründen, die wir schon angesprochen haben.
Weil die K- Gleichrichter bei Depolarisation inaktiviert werden.
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Hmmm...also folgendes: In der VL steht, dass der Rezeptor gleichzeitig ein Ionenkanal für Na+ sowie K+ ist. Wenn er geöffnet wird, strömt aber mehr Na+ rein, als K+ raus. Die Frage ist warum?
Damit die K-Gleichrichter inaktiviert werden, muss ja erstmal depolarisiert werden. Das heißt aber doch auch, dass schon bevor diese deaktiviert wernde, mehr Na+ als K+ geflossen sein muss. Erscheint mir daher nicht ganz logisch als Begründung?
| jörg hat Folgendes geschrieben: |
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Frage: Auf dem dazu gehörigen Bild [nicht angehängt] sieht es so aus, als würde lediglich Kalium ausströmen. Das würde doch dann nicht depol. wirken, sondern eher repolisierend, oder? |
Wenn keine Depolarisierung voranging, wirkt ein K- Ausstrom eher hyperpolarisierend (Repolarisation kann nur nach erfolgter Depolarisation stattfinden).
Aber das hast du ja auch gesagt, das durch eine synaptische Übertragung auch eine Hyperpolarisation stattfinden kann. Im Normalfall erschwert eine Hyperpol. das Auslösen von APs. So unterscheiden sich inhibitorische (hemmende) von exzitatorischen (fördernden) Neuronen.
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Kann ich dann ganz vereinfacht sagen, dass muskarinische ACh-Rezeptoren hemmend (wenn mehr K als N fließt) aber auch depolarisieren (andersrum) wirken können? Das hinge dann einfach von der Art des Kanals o.ä. ab?
[in der VL steht: G-Protein öffnet Ionenkanal, der de- oder hyperpol. wirken kann.]
| jörg hat Folgendes geschrieben: |
Dafür nicht, aber was studierst du eigentlich?
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Ich studiere Informatik, das hier kommt alles aus meinem Nebenfach Medizin.
| jörg hat Folgendes geschrieben: |
P.S.: Da euer Dozent ein Fan von dem Schmidt, Lang, Thews "Physiologie und Pathophysiologie des Menschen" zu sein scheint (fast alle Abb. sind aus diesem Buch), kannst du ja in der Bibliothek mal einen Blick da reinwerfen.
Kap I, 4 und 5
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Danke, ich habs mir mal ausgeliehen! Geht zwar weit über das hinaus was wir machen, aber kann mir sicherlich beim ein oder anderen helfen!
PS. Wenn ich nun zum Bewegungsapparat (Mensch) übergehe, hier fragen oder lieber im Medizinforum?
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
Wohnort: Bückeburg
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| Verfasst am: 05. Feb 2011 12:16 Titel: |
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| EIDM hat Folgendes geschrieben: |
also folgendes: In der VL steht, dass der Rezeptor gleichzeitig ein Ionenkanal für Na+ sowie K+ ist. Wenn er geöffnet wird, strömt aber mehr Na+ rein, als K+ raus. Die Frage ist warum? |
Soviel ich weiss, besteht lediglich an der motor. Endplatte eine Erhöhung der Membranleitfähigkeit für sowohl Na, K als auch Ca.
Kann aber schon sein, dass das auch in anderen Fällen zutrifft.
Der nikotinische Ach- R ist dabei direkt an einen Kanal gekoppelt (eigentlich Na), während der muscarinische meines Wissens nach über G- Proteine einen K- Kanal öffnet (hemmende Wirkung des Parasympatikus z.B. am Herzen).
Dass mehr Na herein als K heraus fliesst, erklärt sich aus der Tatsache, dass das Ruhepotential nahe dem Gleichgewichtspotential für K ist, aber weit entfernt von dem Ruhepotential für Na. Damit besteht ein grösserer elektrochemischer Gradient für Na.
Den Rest hatten wir schon: Depolarisation bis zum Schwellenwert, Schliessen der Gleichrichter, overshoot usw....
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | Kann ich dann ganz vereinfacht sagen, dass muskarinische ACh-Rezeptoren hemmend (wenn mehr K als N fließt) aber auch depolarisieren (andersrum) wirken können? Das hinge dann einfach von der Art des Kanals o.ä. ab?
[in der VL steht: G-Protein öffnet Ionenkanal, der de- oder hyperpol. wirken kann.] |
G- proteine können sowohl hyper- als auch depolarisierend wirken. Wie gesagt, von dem muscarinischen Ach- R weiss ich nur über die Aktivierung von K- Kanälen. Ein Beispiel für die G- Protein- gekoppelte Aktivierung von depolarisierenden Kanälen wäre z.B. Adrenalin.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Ich studiere Informatik, das hier kommt alles aus meinem Nebenfach Medizin. |
Medizin als Nebenfach????
Aber ohne die klinischen Aspekte oder studierst du zwei vollwertige Fächer???
....oder willst du mal was mit Robotik/Bionik machen?
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | PS. Wenn ich nun zum Bewegungsapparat (Mensch) übergehe, hier fragen oder lieber im Medizinforum? |
Das Medizinerforum ist nicht sehr aktiv, da kannst du manchmal länger warten.
Da ich aber auch Mediziner bin, kannst du sie gerne hier stellen.
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RNA?- just another nucleic acid? |
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EIDM
Anmeldungsdatum: 27.01.2011
Beiträge: 51
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| Verfasst am: 05. Feb 2011 21:09 Titel: |
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Danke, das wars dann hier erstmal zu dem Thema! 
| jörg hat Folgendes geschrieben: |
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Ich studiere Informatik, das hier kommt alles aus meinem Nebenfach Medizin. |
Medizin als Nebenfach????
Aber ohne die klinischen Aspekte oder studierst du zwei vollwertige Fächer???
....oder willst du mal was mit Robotik/Bionik machen?
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Nein, leider ist das dann kein vollwertiges Medizinstudium. Wär mir aber auch zu viel 
Wir haben lediglich einige Vorlesungen der Mediziner, und diese dann meistens auch abgespeckt. Auch gibt es Extrakurse nur für uns, die die Mediziner in dieser Form gar nicht hören.
Robotik/Bionik trifft es schon ganz gut! Etwas in die Richtung könnte ich mir durchaus vorstellen
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