View
224
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Biologiczne mechanizmy zachowania I.
Anatomia funkcjonalna mózgu
Karolina Świder
Zakład Psychofizjologii UJ
1
BMZ I
2
- 30 godz. wykładów + 30 godzin ćwiczeń egzamin testowy
- obecność na ćwiczeniach: 2 dozwolone, nieusprawiedliwione
nieobecności
- materiały dostępne na stronie: http://zpf.psychologia.uj.edu.pl
- Hasło: student/zpfip
- lektura:
Systemie Zarządzania Badaniami
Instytutu Psychologii
UJ.
3
• Osoby zarejestrowane otrzymują, za pomocą newslettera,
zaproszenia do wzięcia udziału w aktualnie prowadzonych
badaniach w Instytucie Psychologii.
• Uczestnictwo w programie badań jest gratyfikowane w dwojaki
sposób. Za udział w badaniach można otrzymać albo punkty albo
wynagrodzenie, w zależności od deklaracji prowadzącego badanie.
• Po uzbieraniu odpowiedniej liczby punktów można otrzymać
zaliczenie w ramach kursu „Udział w badaniach naukowych w
psychologii” (3 punkty ECTS).
• Rejestracji w systemie należy dokonać pod tym adresem:
http://badania.psychologia.uj.edu.pl/new/site/login
Biologiczne mechanizmy zachowania I. Anatomia funkcjonalna mózgu
(ćwiczenia)
Biologia komórki (R2 i R3 z podręcznika):
1. Budowa komórki nerwowej
2. Potencjał czynnościowy i spoczynkowy
3. Przekaźnictwo chemiczne
Podstawy neuroanatomii:
4. Terminologia, podział układu nerwowego, anatomia rdzenia kręgowego
5. Anatomia pnia mózgu
6. Anatomia kresomózgowia, cz.1
7. Anatomia kresomózgowia, cz. 2
Układy funkcjonalne:
8. Układy neuromodulacyjne
9. Układ czucia somatycznego
10. Układ słuchowy i czucie równowagi
11. Budowa układu wzrokowego i mechanizmy fotorecepcji
12. Mechanizmy kontroli ruchowej
pytania???
4
BIOLOGICZNE MECHANIZMY
ZACHOWANIA
I. ANATOMIA FUNKCJONALNA MÓZGU
1. Budowa komórki nerwowej - Biologia komórki
5
Mózg gości w naszych ciałach na
dość szczególnych warunkach…
• ochrona mechaniczna mózgu
• ochrona biochemiczna mózgu
• zapotrzebowania energetyczne mózgu
6
Ochrona mechaniczna:
7kości czaszki i opony mózgu
Płyn mózgowo-rdzeniowy
• Przejrzysta ciecz, która wypełnia przestrzeń
podpajęczynówkową, układ komorowy i kanał rdzenia kręgowego (ok.
135 ml)
• Podlega czterokrotnej wymianie w ciągu 24 h
8
Funkcja:
- amortyzacja
- wyrównywanie zmian ciśnienia wewnątrz czaszki
(krążenie)
Ochrona
biochemiczna
• BARIERA KREW-MÓZG
• BLOOD-BRAIN BARRIER, BBB
pl… Bariera hematoencefaliczna
• Specyficzna budowa oraz właściwości
biochemiczne
śródbłonka naczyń mózgowych +
komórki glejowe.
9
- co nią jest?
- po co?
Co dostaje się do
mózgu, a co nie…tkanka mózgu
Połączenie
ścisłe (tight
junction)
Komórka
śródbłonka
tkanka mózgu 10
Aby substancja mogła przedostać
się do mózgu musi wniknąć do
komórek śródbłonka i przejść przez
ich cytoplazmę:
• Transport bierny (dyfuzja)
– O2, CO2, H20, cząsteczki
rozpuszczalne w tłuszczach z
których są zbudowane ściany
kapilar (heroina, morfina, nikotyna,
kannabinol, leki psychiatryczne)
• Transport czynny
– Peptydy i białka regulacyjne
– glukoza, niektóre witaminy i
hormony;
oksytocyna, opiaty, insulina,
somatostatyna, aminokwasy, kwasy
tłuszczowe, jony sodu i potasu,
niektóre leki
Wymagania energetyczne
• mózg waży 1,2-1,5 kg (mniej niż 1% wagi ciała)
• 15% krwi krążącej przepływa przez mózg
• jednocześnie zużywa:
– 25% puli tlenowej
– 20% energii (i to jedynie cukrów = glukozy)
– pobór cukru jest insulino-niezależny
11
Mózg nie czeka ze swoja aktywnością na duże stężenie
glukozy we krwi, jeśli jest jej za mało, uruchamiane są
inne pokłady energii, np. glikogen, skrajnie nawet tłuszcze
! Tiamina – niezbędna do metabolizmu glukozy
Stopień złożoności układu
• mózgowie składa się z około:
100,000,000,000
(1011 = sto miliardów) neuronów
• średnia połączeń między neuronami to około:
1000 na neuron, co daje około
100,000,000,000,000
(1014 = sto bilonów) połączeń…
12
Komórki układu nerwowego
NEURONY KOM. GLEJOWE
makroglej
mikrocyty oligodendrocyty
(w CNU)
i kom.Schwanna
(w OUN)
astrocyty
i
glej radialny
mikroglejprzekazywanie
informacji w UN
funkcje wspomagające w UN
13
Budowa komórki zwierzęcej:
14
Budowa komórki zwierzęcej: błona komórkowa
kontroluje wymianę substancji komórka-otocznie
jądro
zawiera materiał genetyczny, centrum obliczeniowe neuronu
mitochondrium
odpowiada za oddychanie wewnątrzkomórkowe (synteza ATP - cykl
Krebsa
rybosomy i retikulum endoplazmatyczne
odpowiadają za proces translacji i syntezy białek oraz ich transport w
obrębie komórki
Aparat Golgiego - służącą chemicznym modyfikacjom wytwarzanych
przez komórkę substancji, ich sortowaniu oraz dystrybucji w obrębie
komórki
15
16
Budowa wewnętrzna neuronu
The Nissl body at the perikarion periphery is separated from the outer membrane by the microtubule
layer ( Mt ). The trans –side of the Golgi dictyosome ( GA ) is faced to the inner microtubule bundle (
Mt ). ER – endoplasmic reticulum; Gl – glial cell, GN – glial nucleus; Mit – mitochondria; TL – tubular
lattice
Mt – mikrotubule
GA – apparat Golgiego
ER – reticulum
Endoplazmatyczne
Mit – mitochondrium
Gl – kom. glejowa
GN – jądro kom.glejowej
Fedorenko & Uzdensky, 2014
Czym neuron różni się od innych
komórek?
Ciało komórki = soma = perikarion
• odpowiedzialne za większość rutynowych funkcji
utrzymujących strukturę neuronu
• średnica 5-8 µm do 120 µm
• perikarion neuronu nie różni się bardzo od ciała komórki
nienerwowej, chociaż strukturalnie jest on
wyspecjalizowany w utrzymywaniu dużej aktywności
biosyntetycznej – wysokie tempo syntezy białek
18
19
specyficzna dla neuronów postać
szorstkiej siateczki śródplazmatycznej
i wolnych rybosomów; perykarion i
dendryty – nigdy akson!
Ciało komórki - Ziarnistości Nissla
Ziarnistości
Nissla
są jedną z przyczyn szarej barwy skupisk
ciał komórek nerwowych (istota szara)
20Buxhoeveden & Casanova 2002
Barwienie metodą Nissla,
uwidaczniające kadłuby
komórek
Barwienie na obecność
włókien nerwowych
Fragment ludzkiej kory mózgowej
• Skład organelli we wnętrzu dendrytów jest podobny do
tego w perykarionie, natomiast we wnętrzu aksonu brak
jest szorstkiego retikulum endoplazmatycznego i
rybosomów
• Zarówno w dendrytach jak i aksonach znajdują się
mitochondria
• Zakończenie aksonów zawiera bardzo dużo
mitochondriów, co jest odzwierciedleniem bardzo dużych
potrzeb energetycznych
21
Neuryty
Elementy cytoszkieletu
22
Różnice w składzie organelle w obu
typach neurytów wynikają z
odmiennej organizacji mikrotubul
- W dendrytach mikrotubule
ułożone są w obu kierunkach
- W aksonach “+” zawsze dystalnie
do ciała komórki
- Mitohondria od – do +, pozostałe od + do -
Akson
23
W aksonie transport odbywa się w
kierunku:
- do zakończenia aksonu (do
końca „+” mikrotubuli, transport
anterogradowy),
- do ciała komórki nerwowej (do
końca „–” mikrotubuli, transport
retrogradowy).
Elementy cytoszkieletu
24
Neuryty• Cylindryczne wypustki dwojakiego rodzaju – czym się jeszcze
różnią?
25
aksondendryty
• silnie rozgałęzione; zwężają się ku końcowi
• długość nawet ponad 1 mm
• stanowią do 90% powierzchni
• większości neuronów
• dochodzi do nich większość połączeń
synaptycznych z innych neuronów
• zwykle pojedynczy; wyrównana średnica
• długość nawet kilku µm do ponad metra;
średnica 0.2-20 µm
• przeważnie wychodzi z ciała komórki ale
czasami może mieć początek na dendrycie
proksymalnym
• Niektóre aksony kończą się pęczkiem
gałązek (rozgałęzienia aksonu) i każda jest
zakończona guziczkiem inne mają guziczki
na całej swojej długości (tzw.
żylakowatości)
• Zakończenia aksonu tworzą komponenty
presynaptyczne synaps chemicznych
• ! wzgórek aksonalny
• ! kolaterale aksonu
• ! kolbki aksonu (guziczki)
Neuron „na żywo”Co widać?
10 -9 m !!!
26Wypustki
Ciało
komórki/perikarion
Kolce
dendrytyczne
Kolce dendrytyczne
- wypustka pokrywająca dendryty
niektórych neuronów, odbiera sygnały
pobudzające od innych neuronów
- duża plastyczność; związane z
procesami uczenia się
- występują na dendrytach neuronów
piramidowych kory mózgu, komórek
Purkiniego w móżdżku oraz
neuronów prążkowa.
- ponad 1013 kolców dendrytycznych.
- średnie zagęszczenie kolców
pokrywających dendryt to ok. 2-10
kolców/1 μm dendrytu.
J Neurosci 23(8):3251-3261 (2003 April 15)
27
Osłonka mielinowa
o
28
• Aksony otoczone są segmentowanymi osłonkami wytworzonymi przez komórki
neurogleju: kom. Schwanna w obwodowym układzie nerwowym, astrocyty i
oligodendrocyty w centralnym układzie nerwowym.
• Akson otoczony osłonką nosi nazwę włókna nerwowego
• przewężenia Ranviera (50 μm–1 mm); 1 oligodendrocyt oplata 30-40 aksonów
Pokrycie otoczką zapewnia:
• szybsze przewodzenie
impulsu nerwowego (funkcja
izolatora elektrycznego)
• ochronę mechaniczną.
Błona komórkowa
białkaCząsteczki
fosfolipidów
29
Struktury białkowe
! Ważną cechą neuronów jest to, iż skład białek na ich błonie zależny
jest od tego, czy otacza ona obszar somy, dendrytów czy aksonu.
Dwuwarstwa
fosfolipidowa
(5 nm)
Struktury białkowe?
kanały jonowe
30
• Niektóre z nich tworzą pompę sodowo-potasową,
inne tworzą kanały warunkujące jakie substancje
dostać się mogą do wnętrza komórki.
• Kanały sodowe, potasowe, chlorowe i wapniowe
Schemat budowy nie(typowego)
neuronu – osłonka mielinowa
dendryty
jądro osłonka mielinowa
wzgórek
aksonalny
kolce
dendrytyczne ciało komórki
akson
zakończenia
presynaptyczne
włókno
mięśniowe
31
Budowa wewnętrzna neuronu - podsumowanie
32
Klasyfikacja neuronów
• Strukturalna
• Funkcjonalna
33
Nie wszystkie neurony wyglądają tak samo!!!
34
Rodzaje komórek nerwowych – klasyfikacja
strukturalna
1. Podział ze względu na
liczbę wypustek odchodzących od ciała komórki ,
• 1) jednobiegunowe posiadające tylko jeden neuryt
(np. w podwzgórzu).
• 2) dwubiegunowe posiadające dwa neuryty (np.
komórki w siatkówki oka, błony węchowej).
• 3) wielobiegunowe posiadające trzy lub więcej
neurytów (zdecydowana większość.
neuronów układu nerwowego kręgowców)
• 4) pseudojednobiegunowe posiadające dwa
neuryty, które uległy fuzji na początkowym odcinku
(np. zwoje czuciowe nerwów czaszkowych i
rdzeniowych).
35
2. Podział ze względu na długość aksonów:
neurony typu Golgi I (projekcyjne) o długich aksonach, przenoszące
informacje na duże odległości
neurony typu Golgi II (interneurony) o krótkich aksonach, przenoszące
informacje na małe odległości)
Klasyfikacja funkcjonalna
Pod względem kierunku przekazywania sygnału neurony dzieli
się na:
• czuciowe - biegnące od receptora do ośrodka;
• ruchowe - biegnące od ośrodka do efektora;
• kojarzeniowe - występujące między innymi pomiędzy
neuronami czuciowymi i ruchowymi.
36
37
Pod względem wydzielanego głównego neuroprzekaźnika
• GABA-ergiczne – kwas gamma-aminomasłowy (GABA)
• noradrenergiczne – noradrenalina
• cholinergiczne – acetylocholina
• dopaminergiczne – dopamina
Klasyfikacja funkcjonalna
Neurony:
Eferentne lub
Aferentne
Eferentny
(od A)
Aferentny
(do B)
38
Każdy neuron czuciowy jest aferentny w stosunku do całego ukł.
nerwowego, a każdy neuron ruchowy jest eferentny do całego ukł.
nerwowego
Komórki układu nerwowego
NEURONY KOM. GLEJOWE
makroglej
mikrocyty oligodendrocyty
(w CNU)
i kom.Schwanna
(w OUN)
astrocyty
i
glej radialny
mikroglejprzekazywanie
informacji w UN
funkcje wspomagające w UN
39
Komórki glejowe
• Nie przesyła informacji na długie dystanse
• Wymienia informacje z sąsiadującymi
komórkami nerwowymi
• Przeciętnie 10 krotnie mniejsza od
neuronu
• 10 razy więcej niż neuronów
40
Komórki glejwe - BBB
• są one łącznikami pomiędzy ścianką naczynia
włosowatego a neuronami.
• wypustki komórek glejowych pokrywają około
90% powierzchni ścian naczyń włosowatych.
• Astrocyty transportują substancje zarówno z
naczynia do neuronów, jak i z neuronów do
naczynia.
41
Glej (komórki glejowe):
42
astrocyt
glej
radialny
obwodowy układ
nerwowy
komórka
Schwanna
osłonka
mielinowaoligodendrocyt
ośrodkowy układ nerwowy
mikroglej
Astrocyty
43
- Komunikacja”, zsynchronizowanie działania
neuronów, umożliwia przewodzenie inf. falami;
usuwanie pozostałości po obumarłych
komórkach; ochrona i regulacja procesów w
szczelinie synaptycznej, utrzymywanie
homeostazy jonowej, tworzenie BBB,
wydzielanie czynników wzrostu, funkcja
odżywcza.
- Glej radialny - przewodnik we wczesnej migracji
neuronów; tworzy matryce pod rozrost nowych
połączeń
Jeszcze raz o gleju:przeczytać znaczy zapamiętać…
MIKROCYTY
- Usuwanie pozostałości komórek ~ ukł. odpornościowy; namnażają
się w miejscu uszkodzenia mózgu
OLIGODENDROCYTY i KOM. SCHWANNA
- Tworzenie osłonek mielinowych
44
Mikrocyt
Astrocyt
Skup, M. (2000). Komórka glejowa w normie i patologii
[w:] Mózg a zachowanie, (red.) Górska, Grabowska, Zagrodzka 45
Neuroscience [neuronauka] może być jak sztuka…
Neurons or Pollock?
Scientists Create Technicolor ‘Brainbow’
www.livescience.com/animals/071031-brainbow.html
Neurony się
ze sobą
komunikują…
47
Recommended