WOW was für einen Schatz habe ich hier entdeckt!!! ich freue mich gerade riesig auf deine Videos, VIELEN LIEBEN DANK!!! Das wird jetzt mein neuer Lieblingskanal
Vielen vielen Dank! Da fühle ich mich sehr geschmeichelt :D Ich werde demnächst von allen Aufnahmen die ich habe zumindest zu jedem großen Modul das Anfangsvideo hochladen.
Oh ja, Physiologie macht unglaublich viel Spaß! - Genau so sollte das eigentlich immer sein - Es ist ein äußerst spannendes, ganzheitliches und anschauliches Fach, voll mit Querverbindungen und "Aha!"-trächtigen Momenten!
Könntest du die Kreislauf Videos eventuell auch hochladen? Ich schreibe dieses Jahr Physikum und finde deine Videos echt gut, um während des laufenden Semesters nochmal Inhalte aus den vergangenen Semestern zu wiederholen. Ich hätte auch kein Problem dafür zu bezahlen. Das wäre es mir definitiv wert :) ich würde mich auf jeden Fall sehr freuen
Hallo! Klar, sehr gerne, ich habe hier ja nur ein Paar unbearbeitete, teilweise auch ältere Aufnahmen hochgeladen. Ich habe aber aktuell alle Aufzeichnungen für einen vollständigen neuen, überarbeiteten Physiologiekurs fertig aufgenommen, bereite gerade die "rohen" Aufnahmen noch etwas auf. Schreibe mir am Besten privat auf alexandr.melnikov@charite.de
Im Prinzip kann der Versuchsaufbau grundlegend für alle drei Kurven gleich gehalten werden: Man nehme ein Herz, zerstöre die Erregunsbildungszentren damit man die Herzfrequenz komplett von extern kontrollieren kann, führe einen Flüssigkeitsgefüllten Ballon (am besten mit einer größtmöglichen Compliance) in die zu messende Herzkammer ein und versehe das Ganze mit einem Drucksensor und einer Einrichtung zur Volumenmessung des Ballons. Vorausgesetzt der Ballon liegt innen an der Herzwand an, kann man so über den Druck im Ballon auf den Druck den der Ventrikel erzeugt schließen und über sein Volumen auf das entsprechende Ventrikelvolumen. Nun kann man mit der Erhebung der drei Kurven starten: Die Ruhedehnungskurve erstellt man, indem in den Ballon definierte Volumina gefüllt werden, der Herzmuskel dabei aber schlaff bleibt. Der gemessene erzeugte Druck ist damit nur auf die passiven Rückstellkräfte der Kollagennetzwerke, des elastischen Titins, etc. zurückzuführen. So ist die Compliance („Dehnbarkeit“, „Nachgiebigkeit“) des Ventrikels im schlaffen Zustand zunächst sehr hoch (niedriger Anstieg im p(V)-Diagramm), nimmt initial langsam, und erst ab höheren Volumina als 200-250 ml immer schneller zu. Morphologisch erklärbar ist dies, wenn man sich die Kollagenfasern im kaum gedehnten Zustand als noch maschenwerkartig entspannt und die Titinfilamente als wenig gedehnt vorstellt. Wie bei einem Gummiband erhöhen sich hier aber die Rückstellkräfte bei höherer Vordehnung. Die isovolumetrische Maximakurve erhält man, wenn von jedem Volumen der bisher in Ruhe erstellten Messpunkte der Herzmuskel zur vollen Kontraktion gebracht wird, ohne, dass die Flüssigkeit abfließen kann. Dies führt zur maximalen Druckentwicklung, die der Ventrikel beim aktuellen Volumen - der aktuellen Vordehnung - aufbauen kann. Wie Du bereits dargelegt hast, zeigt die von diesen Messwerten bestimmte Kurve einen initialen Anstieg mit steigender Ventrikelfüllung um dann wieder abzunehmen. An ihr sieht man damit direkt das Ausmaß des Frank-Starling-Mechanismus‘ und seine Erschöpfbarkeit: Das Maximum der isovolumetrischen Kontraktion korreliert mit dem Optimum der Aktin-Myosin-Überlappung - der optimalen Sarkomerlänge. Auch die isobare Maximakurve kann man mit diesem Versuchsaufbau erheben: Allerdings muss man hier vorsichtig sein, was mit „Flüssigkeit kann frei abfließen“ gemeint ist. Man geht wieder von jedem der Ruhepunkte aus und lässt das Herz kontrahieren. Dabei wird dem Blut zwar kein Widerstand entgegengesetzt - es kann sich also kein "zusätzlicher" Druck aufbauen, der Gesamtdruck im System bleibt aber konstant! (Deswegen ist die Vorstellung „das Blut fließt frei ab“ etwas irrführend, da kein Druckabfall gestattet wird). Realisieren könnte man das z. B. indem man während der Kontraktion ständig den Druck misst und bei kleinsten Schwankungen entsprechend das Abfließen erschwert oder erleichtert. Anschaulicher ist es aber glaube ich, wenn man die Öffnung des Ballons an ein „unendlich“ großes (breites) Gefäß anschließt (Ich habe eine kleine Zeichnung erstellt und angehängt). Die Füllhöhe in diesem Gefäß gibt jetzt über den hydrostatischen Druck den Druck im Ventrikel wieder. Wenn sich der Ventrikel dann beginnt zu entleeren, steigt der Wasserspiegel in unserem „unendlich breiten“ Gefäß aber nicht, ergo bleibt der hydrostatische und damit der Ventrikeldruck konstant - wir haben eine isobare Kontraktion. Wie sehen die austreibbaren Volumen bei diesen isobaren Bedingungen aus? Dazu habe ich im selben angehängten Slide die Diagramme aufgezeichnet. Das Erste enthält die normalen Kurven des Arbeitsdiagramms des Herzens: In einem p(V)-Diagramm sind u.a. die isobare Maximakurve und die Ruhedehnungskurve aufgezeichnet. Die roten Pfeile sollen die von den einzelnen Messpunkten der Ruhedehnungskurve ausgehenden, isobaren Kontraktionen mit maximalem Volumenauswurf symbolisieren. Die Funktion kann man umkehren und das Volumen des Ventrikels in Abhängigkeit von dem applizierten Druck im schlaffen Zustand auftragen (Diagramm 2). Die nun vertikalen Pfeile bzw. austreibbaren Volumina kann man herunter auf die x-Achse ziehen und man erhält in Diagramm 3 die austreibbaren Volumina in Abhängigkeit vom aktuellen Druck im Ventrikel, da dieser konstant bleibt (der eingestellte Druck ist wiederum vom voreingestellten Volumen des Ventrikels, also vom Dehnungszustand abhängig). Rasch fällt auch hier wieder ein Parabelförmiger Verlauf auf - es gibt ein Maximum, ein Optimum des voreingestellten Drucks, bei dem das austreibbare Volumen maximal ist. - Man sieht also auch hier wieder den Frank-Starling-Mechanismus. Das wahre Rätsel liegt jetzt in dem Unterschied zwischen isobarer und isovolumetrischer Kurve. Einerseits sollten die Filamente während sie aus zu großer Vordehnung ineinander geschoben werden sich immer optimaler überlagern und eine immer größere Kraft aufbauen können, andererseits weiß man aus eigener Erfahrung, dass ein Skelettmuskel bei Beladung mit submaximalem Gewicht (=Herzmuskel mit einem hohen Druck) sich weniger verkürzen (weniger Volumen auswerfen) kann als der selbe Skelettmuskel mit weniger Gewicht. Aber warum ist das so? Hier führen mehrere Aspekte zu diesem Resultat: Die Verkürzung von Muskeln führt zum Entspannen der Titinfilamente, die damit die passive Rückstellkraft (z. B. zu einem kleineren Volumen) verringern. Beim Herz als Hohlmuskel kommt es bei Volumenauswurf zudem durch die Konstanthaltung des Drucks automatisch zum Wandspannungsabfall dank Laplace P=K*2d/r (Wanddicke d wird größer, Radius r kleiner, P bleibt bei isobaren Bedingungen gleich und die Wandspannung K sinkt damit). Diese beiden Aspekte führen zu einer Reduktion der Muskelverkürzung und damit zu einer Begrenzung des auswerfbaren Volumens. Wie viel Volumen bei konstant gehaltenem Druck ausgetrieben werden kann hängt damit vor allem von der vor der Kontraktion bestehenden Vordehnung bzw. Füllung des Ventrikels ab. Der Frank-Starling-Mechanismus greift also auch bei isobaren Bedingungen: Durch einen Bereich optimaler Sarkomerlänge gibt es einen Bereich optimaler Ventrikelfüllung in dem die maximalen Drück erzeugt und die maximalen Volumina ausgetrieben werden können. (Bei solchen Themen eignet es sich natürlich direkt an die Quelle zu gehen, in diesem Fall z. B. das Originalpaper von Otto Frank "Zur Dynamik des Herzmuskels" von 1895. Ich konnte das Paper jetzt auf die Schnelle nicht finden, hier ist aber der Link zur englischen Übersetzung von 1959: www.sciencedirect.com/science/article/pii/000287035990345X ) Ich hoffe, das klärt dein Problem ein wenig auf. Falls es aber weiterhin Unklarheiten oder Fragen gibt, melde dich jederzeit! Viele Grüße Alex Die erwähnte Zeichnung: drive.google.com/file/d/1WaCbJ3jopzqh6wvzZbV3320Ok8DHLsw4/view?usp=drive_link
WOW was für einen Schatz habe ich hier entdeckt!!! ich freue mich gerade riesig auf deine Videos, VIELEN LIEBEN DANK!!! Das wird jetzt mein neuer Lieblingskanal
Vielen vielen Dank! Da fühle ich mich sehr geschmeichelt :D
Ich werde demnächst von allen Aufnahmen die ich habe zumindest zu jedem großen Modul das Anfangsvideo hochladen.
Vielen Dank für das tolle Video. Super erklärt und vor allem auch sehr sympathisch und locker. 😍
Sehr gut und sehr interessant👍
Daaaanke. Endlich verstanden!!!!!!!
auf einmal macht Physiologie Spaß!
Oh ja, Physiologie macht unglaublich viel Spaß! - Genau so sollte das eigentlich immer sein - Es ist ein äußerst spannendes, ganzheitliches und anschauliches Fach, voll mit Querverbindungen und "Aha!"-trächtigen Momenten!
Könntest du die Kreislauf Videos eventuell auch hochladen? Ich schreibe dieses Jahr Physikum und finde deine Videos echt gut, um während des laufenden Semesters nochmal Inhalte aus den vergangenen Semestern zu wiederholen. Ich hätte auch kein Problem dafür zu bezahlen. Das wäre es mir definitiv wert :) ich würde mich auf jeden Fall sehr freuen
Hallo! Klar, sehr gerne, ich habe hier ja nur ein Paar unbearbeitete, teilweise auch ältere Aufnahmen hochgeladen. Ich habe aber aktuell alle Aufzeichnungen für einen vollständigen neuen, überarbeiteten Physiologiekurs fertig aufgenommen, bereite gerade die "rohen" Aufnahmen noch etwas auf.
Schreibe mir am Besten privat auf alexandr.melnikov@charite.de
@@physialex ich schreibe dir Ende der Woche eine Mail, die Woche ist gerade ziemlich stressig. Aber vielen Dank
Alles klar, viel Erfolg noch!
kannst du die Kurve der isobaren Maxima nochmal erklären? Irgendwie ist es bei mir noch nicht so ganz klar :D Danke!
bzw wie sich der Kurvenverlauf auch erklären lässt
Im Prinzip kann der Versuchsaufbau grundlegend für alle drei Kurven gleich gehalten werden: Man nehme ein Herz, zerstöre die Erregunsbildungszentren damit man die Herzfrequenz komplett von extern kontrollieren kann, führe einen Flüssigkeitsgefüllten Ballon (am besten mit einer größtmöglichen Compliance) in die zu messende Herzkammer ein und versehe das Ganze mit einem Drucksensor und einer Einrichtung zur Volumenmessung des Ballons. Vorausgesetzt der Ballon liegt innen an der Herzwand an, kann man so über den Druck im Ballon auf den Druck den der Ventrikel erzeugt schließen und über sein Volumen auf das entsprechende Ventrikelvolumen.
Nun kann man mit der Erhebung der drei Kurven starten:
Die Ruhedehnungskurve erstellt man, indem in den Ballon definierte Volumina gefüllt werden, der Herzmuskel dabei aber schlaff bleibt. Der gemessene erzeugte Druck ist damit nur auf die passiven Rückstellkräfte der Kollagennetzwerke, des elastischen Titins, etc. zurückzuführen. So ist die Compliance („Dehnbarkeit“, „Nachgiebigkeit“) des Ventrikels im schlaffen Zustand zunächst sehr hoch (niedriger Anstieg im p(V)-Diagramm), nimmt initial langsam, und erst ab höheren Volumina als 200-250 ml immer schneller zu. Morphologisch erklärbar ist dies, wenn man sich die Kollagenfasern im kaum gedehnten Zustand als noch maschenwerkartig entspannt und die Titinfilamente als wenig gedehnt vorstellt. Wie bei einem Gummiband erhöhen sich hier aber die Rückstellkräfte bei höherer Vordehnung.
Die isovolumetrische Maximakurve erhält man, wenn von jedem Volumen der bisher in Ruhe erstellten Messpunkte der Herzmuskel zur vollen Kontraktion gebracht wird, ohne, dass die Flüssigkeit abfließen kann. Dies führt zur maximalen Druckentwicklung, die der Ventrikel beim aktuellen Volumen - der aktuellen Vordehnung - aufbauen kann. Wie Du bereits dargelegt hast, zeigt die von diesen Messwerten bestimmte Kurve einen initialen Anstieg mit steigender Ventrikelfüllung um dann wieder abzunehmen. An ihr sieht man damit direkt das Ausmaß des Frank-Starling-Mechanismus‘ und seine Erschöpfbarkeit: Das Maximum der isovolumetrischen Kontraktion korreliert mit dem Optimum der Aktin-Myosin-Überlappung - der optimalen Sarkomerlänge.
Auch die isobare Maximakurve kann man mit diesem Versuchsaufbau erheben: Allerdings muss man hier vorsichtig sein, was mit „Flüssigkeit kann frei abfließen“ gemeint ist. Man geht wieder von jedem der Ruhepunkte aus und lässt das Herz kontrahieren. Dabei wird dem Blut zwar kein Widerstand entgegengesetzt - es kann sich also kein "zusätzlicher" Druck aufbauen, der Gesamtdruck im System bleibt aber konstant! (Deswegen ist die Vorstellung „das Blut fließt frei ab“ etwas irrführend, da kein Druckabfall gestattet wird). Realisieren könnte man das z. B. indem man während der Kontraktion ständig den Druck misst und bei kleinsten Schwankungen entsprechend das Abfließen erschwert oder erleichtert. Anschaulicher ist es aber glaube ich, wenn man die Öffnung des Ballons an ein „unendlich“ großes (breites) Gefäß anschließt (Ich habe eine kleine Zeichnung erstellt und angehängt). Die Füllhöhe in diesem Gefäß gibt jetzt über den hydrostatischen Druck den Druck im Ventrikel wieder. Wenn sich der Ventrikel dann beginnt zu entleeren, steigt der Wasserspiegel in unserem „unendlich breiten“ Gefäß aber nicht, ergo bleibt der hydrostatische und damit der Ventrikeldruck konstant - wir haben eine isobare Kontraktion. Wie sehen die austreibbaren Volumen bei diesen isobaren Bedingungen aus? Dazu habe ich im selben angehängten Slide die Diagramme aufgezeichnet. Das Erste enthält die normalen Kurven des Arbeitsdiagramms des Herzens: In einem p(V)-Diagramm sind u.a. die isobare Maximakurve und die Ruhedehnungskurve aufgezeichnet. Die roten Pfeile sollen die von den einzelnen Messpunkten der Ruhedehnungskurve ausgehenden, isobaren Kontraktionen mit maximalem Volumenauswurf symbolisieren. Die Funktion kann man umkehren und das Volumen des Ventrikels in Abhängigkeit von dem applizierten Druck im schlaffen Zustand auftragen (Diagramm 2). Die nun vertikalen Pfeile bzw. austreibbaren Volumina kann man herunter auf die x-Achse ziehen und man erhält in Diagramm 3 die austreibbaren Volumina in Abhängigkeit vom aktuellen Druck im Ventrikel, da dieser konstant bleibt (der eingestellte Druck ist wiederum vom voreingestellten Volumen des Ventrikels, also vom Dehnungszustand abhängig). Rasch fällt auch hier wieder ein Parabelförmiger Verlauf auf - es gibt ein Maximum, ein Optimum des voreingestellten Drucks, bei dem das austreibbare Volumen maximal ist. - Man sieht also auch hier wieder den Frank-Starling-Mechanismus. Das wahre Rätsel liegt jetzt in dem Unterschied zwischen isobarer und isovolumetrischer Kurve.
Einerseits sollten die Filamente während sie aus zu großer Vordehnung ineinander geschoben werden sich immer optimaler überlagern und eine immer größere Kraft aufbauen können, andererseits weiß man aus eigener Erfahrung, dass ein Skelettmuskel bei Beladung mit submaximalem Gewicht (=Herzmuskel mit einem hohen Druck) sich weniger verkürzen (weniger Volumen auswerfen) kann als der selbe Skelettmuskel mit weniger Gewicht. Aber warum ist das so? Hier führen mehrere Aspekte zu diesem Resultat: Die Verkürzung von Muskeln führt zum Entspannen der Titinfilamente, die damit die passive Rückstellkraft (z. B. zu einem kleineren Volumen) verringern. Beim Herz als Hohlmuskel kommt es bei Volumenauswurf zudem durch die Konstanthaltung des Drucks automatisch zum Wandspannungsabfall dank Laplace P=K*2d/r (Wanddicke d wird größer, Radius r kleiner, P bleibt bei isobaren Bedingungen gleich und die Wandspannung K sinkt damit). Diese beiden Aspekte führen zu einer Reduktion der Muskelverkürzung und damit zu einer Begrenzung des auswerfbaren Volumens. Wie viel Volumen bei konstant gehaltenem Druck ausgetrieben werden kann hängt damit vor allem von der vor der Kontraktion bestehenden Vordehnung bzw. Füllung des Ventrikels ab. Der Frank-Starling-Mechanismus greift also auch bei isobaren Bedingungen: Durch einen Bereich optimaler Sarkomerlänge gibt es einen Bereich optimaler Ventrikelfüllung in dem die maximalen Drück erzeugt und die maximalen Volumina ausgetrieben werden können.
(Bei solchen Themen eignet es sich natürlich direkt an die Quelle zu gehen, in diesem Fall z. B. das Originalpaper von Otto Frank "Zur Dynamik des Herzmuskels" von 1895. Ich konnte das Paper jetzt auf die Schnelle nicht finden, hier ist aber der Link zur englischen Übersetzung von 1959: www.sciencedirect.com/science/article/pii/000287035990345X )
Ich hoffe, das klärt dein Problem ein wenig auf. Falls es aber weiterhin Unklarheiten oder Fragen gibt, melde dich jederzeit!
Viele Grüße
Alex
Die erwähnte Zeichnung: drive.google.com/file/d/1WaCbJ3jopzqh6wvzZbV3320Ok8DHLsw4/view?usp=drive_link