Fyziologie smyslů
Receptory
Receptory
podnět
v
biologický signál
Receptory
» membránové receptory (z vnějšího prostředí)
> CytOSOlové receptory (pronikne-li signál membránou)
> jaderné receptory (pronikne-li signál membránou)
Receptory
Receptory
Receptory
NITIAL THRESHOLD
UME (ms)
Receptory
Receptory
Receptorové buňky
v membráně specializované bílkoviny ^funkční jednotka = SENZOR
Přídatné struktury receptoru
optický systém oka
orgány středního a vnitřního ucha
hlenová vrstva na povrchu čichového epitelu
Přídatné struktury
f u n kce
—»• ochranná
—> transformace/koncentrace signálu
—> převod do/k/na citlivé části receptorových buněk
Receptory
Receptory
Receptory
Receptory
Receptory
Receptory
Receptory
Receptory
Receptory
Receptory
Receptory
Receptory
Podnět
intenzita = amplituda akčního potenciálu
. relativně nižší při vyšší intenzitě podnětu
. dlouhodobé působení = ADAPTACE
. modalita podnětu = výběr specifických receptoru
+ specifické dostředivé neurony
Akční potenciál podnětu
receptorová buňka (čichové buňky, taktilní buňky)
—>• dosažení prahové hodnoty
—>• synaptický přenos
—>• mediátor
—>■ následný neuron
Signál
nervové dráhy
zpracování informace
+ přepojení do jiných systémů
(oko a okohybné svaly)
nespecifické senzorické dráhy
mozková kůra
Senzorické vjemy
= vstup aferentní informace do vědomí
Není odrazem podnětu aleje výsledkem procesu výběru informací!
Receptory
FOTORECEPTORY
-detekce světelného vlnění
MECHANORECEPTORY
-detekce zvukových vln a tlaku na kůži a vnitřním uchu
CHEMORECEPTORY
-detekce molekul v jídle, ve vnějším a vnitřním prostředí
Fotoreceptory
buňky = tyčinky a čípky
> 3 části:
zevní segment
vnitřní segment synaptické zakončení
(vrstvy/disky plazmatické membrány se světlocitnou látkou)
(buněčné organely)
(spojení s dalšími buňkami sítnice)
Fotoreceptory - rodopsin
. světlocitná látka
. bílkovina OPSIN + izomer vit. A: 11-cis retinal
. tyčinky - 1 druh opsinu = intenzita světla
. čípky - 3 druhy opsinu - citlivost k různým vlnovým délkám (= vnímání barev)
Fotoreceptory
TMA - membrána DEpolarizována (= -40 mV)
—> otevřené Na+ kanály díky cGMP
—> tok K+ vnitřním segmentem
—>• presynaptický útvar - aktivace Ca2+ kanálů
—> rodopsin (-cis forma) —> světlo —>■ -trans forma —> G protein —> aktivace cGMP-fosfodiesterázy —>•
Fotoreceptory
—>• štěpení —> uzavření Na+ kanálů —> HYPERpolarizace —>• snížení výdeje transmiteru —>• změna membránového potenciálu další buňky zrakové dráhy —>• -trans forma —> rodopsinkináza —>■ konverze na -cis formu —>■ vazba na opsin
Mechanoreceptory
. převod mechanických podnětů na bioenergetický signál
nejcastejs,    ^ ^
> svaly, šlachy, klouby (hluboké čití)
> močový měchýř (tlak)
+ receptory sluchu, polohy hlavy
Mechanoreceptory
= mechanicky řízené iontové kanály
—> záklopky připojeny vláknem k cytoskelety
—>• deformace buňky —> vlákno —>• otevření/uzavření iontového kanálu
Mechanoreceptory
Sluchové a vestibulární ústrojí
. buňky se STEREOCILIEMI —>• napojeny na iontové kanály
—>■ DEpolarizace - HYPERpolarizace membrány —> vypuštění transmiterů = přenos signálu
Chemoreceptory
. chuť, čich, složení vnitřního prostředí . odpověď na přítomnost látek v okolí
(specifické receptory v membráně)
—> nervový signál - specializovaný senzorický receptor
Chemoreceptory
chemická látka —>• senzor —>• druhý posel
—> změna prostupnosti iontových kanálů na membráně
—> receptorový potenciál (DEpolarizace - HYPERpolarizace)
—> presynaptický oddíl buňky —> změna výdeje mediátoru
Chemoreceptory
druhý posel
—> zesílení signálu
—> odlišení částí membrány —> místo vazby molekuly —> generování změn potenciálu
Receptorový potenciál NENI ovlivněn změnami
iontového složení
Termoreceptory
. pomalá adaptace
—>■ termocitlivé iontové kanály pro Ca2+
—> vznik receptorového potenciálu
. lepší lokalizace při působení i tlakového podnětu
Termoreceptory
Dva druhy
. chladové - aktivita při 23-28 °C
. tepelné - aktivita při 38-43 °C -rychlá změna - rozezná 0,1 °C -pomalá - větší rozdíl teplot a víc receptoru
. pod 10 °C = zástava tvorby a šíření vzruchů
—^znecitlivení
Senzorické vjemy
Chuť
chemoreceptory
jazyk, patro, hltan, horní část jícnu chuťové pohárky
- buňky žijí jen cca 2 týdny
. receptorové buňky . podpůrné buňky
Chuť
Chuť
Chuť
pouze u látek rozpustných ve vodě
• sladká — molekuly na bílkovinné senzory membrány
• slaná — prostup Na+ do buněk
• kyselá a hořká — prostup H+ iontů membránou
dlouhodobé působení podnětu —> adaptace
Chuť
. aferentní vlákna chuťových pohárků = výběžky VII., IX. a X. hlavového nervu
—>■ chuťová centra mozkového kmene
. projekce i do talamu a mozkové kůry
+ retikulární formace mozkového kmene a lymbický systém (hypotalamus) = emoce
Chuť
. aferentní vlákna chuťových pohárků = výběžky VII., IX. a X. hlavového nervu
—>■ VII. = n. facialis (lícní nerv)
—y IX. = n. glossopharingeus (jazykohltanový nerv)
—> X. = n. vagus (bloudivý nerv)
Chuť
Chuť
GUSTATORY CORTEX
Cich
. nejvyšší senzorický vstup (potrava, rozmnožování)
. čichový epitel - velmi malá plocha
= receptorové buňky (bipolární neuron schopný regenerace)
+ podpůrné buňky
+ hlenové buňky
Cich
čichové dráhy z bul bus olfactorius —>■ různé oddíly mozku
• korová projekce + projekce do lymbického systému
= emoční zabarvení čichových vjemů
Zrak
. vnímam
-elektromagnetického záření 400-750 nm -jasu
-kontrastu (rozdíl barevného odstínu sousedních ploch)
. vznik vjemu = podráždění receptoru sítnice . obraz na sítnici - převrácený, zmenšený
Zrak
. optický aparát oka
V       V I
-cocka
-duhovka, zornice . sítnice
. přídatné orgány oka -ocni vička -slzné žlázy
-okohybné svaly, ochranný tukový polštář
Zrak
Zrak
PROIECTIVE FAT
EXTRINSIC EYE MUSCl
Zrak
Zrak
ČOČKA
. výživa difúzne z komorové tekutiny
—> centrální část stárne (ztráta pružnosti)
vznik PRESBYOPIE (brýle „na blízko")
. schopnost akomodace (úprava lomivosti) -ciliární svaly (stah řízen parasympatikem)
Zrak
ČOČKA - vady
. myopie = obraz vzniká před sítnice -brýle s rozptylkou (čočka)
. hypermetropye = obraz vzniká za sítnice - brýle se spojkou
. katarakta = šedý zákal, ztráta průhlednosti čočky
Zrak
DUHOVKA
. pigment = neprostupná pro světlo ZORNICE
. paprsčitý a kruhovitý sval = změna velikosti
XI x v x       i v    I x v XV X
. spánek - zuzena, bezvedomí - rozšířena
Zrak
SÍTNICE
. vnitřní vrstva -tyčinky, čípky - bipolární neurony -gangliové buňky
Zrak
SÍTNICE
. čípky
-v centrálních partiích sítnice -3 druhy - barevné vidění
. tyčinky -citlivější
-vidění v horších světelných podmínkách
Zrak
zraková dráha
. tyčinky + čípky —>• bipolární neurony
—> gangliové neurony —y zrakový nerv
—> talamus —>• týlní oblast mozkové kůry (+ vlákna
do jader mozkového kmene, mozečku, retikulární formace)
Zrak
Zrak
zraková dráha
I ■ 'II v I I   v XV X
. axony gangliovycn buněk - krizeni
— chiasma opticum
-každá mozková hemisféra - informace ze stejnolehlé poloviny oka
OPTIC NERVE
Zrak
Zrak
. čípky
VXX ■ XI W/l I    I'I © I
-prime spojeni do vyssich oddílu mozku -1 čipek = 1 bipolární neuron
. tyčinky
-konvergence = neurony své dráhy sdílejí -—> sčítaní signálu —> vyssi citlivost
Zrak
Zrak
Sluch
. nepřetržitě monitoruje okolí i vlastní zvukové projevy
. výška tónu dána frekvencí (jak rychle kmitá) . síla zvuku dána amplitudou
zvukové vlny —> ušní boltec —> zevní zvukovod —>• membrána bubín —>• sluchové kůstky —>• oválné okénko
Sluch
Sluch
n
TYMPANIC CAVITY
Sluch
Sluch
Sluch
Sluch
> tekutina ve scala vestibularis
> tekutina v ductus cochlearis (scala media)
—> rozkmitání bazilární membrány*
> tekutina ve scala tympan i
> okrouhlé okénko (= místo vyrovnávání tlakových změn)
Sluch
BASILAR MEMBRANE
• mUffband of tl«*u« thai ruHM bmtwvmn ihm mcala rfMNÍta and tea la tympanl
Sluch
* vibrace bazilární membrány - posun receptorových vláskových buněk proti tektoriální membráně
—>■ pohyb mechanicky řízených iontových kanálů
—y změna prostupnosti membrány
—> bazálni pól vláskové buňky —>• potenciál
—> vlákna nervus cochlearis —>• CNS
Sluch
Sluch
nervová vlákna zachovávají ve sluchové dráze prostorovou orientaci
—>■ projekce do sluchové kůry (komplexní pod —> prostorová orientace zvuku
Sluch
sluchový vjem —>• podráždění vláskových buněk Cortiho orgánu chvěním bazilární membrány (vnitřní vláskové buňky spojeny synapsí s axony prvního nervu sluchové dráhy)
—>• stereocilie —>• ohyb —> cytoskelet spojen s mechanicky řízenými iontovými kanály
—>■ změna permeability membrány
—>• změna membránového potenciálu —>• ...
Rovnováha
VESTIBULÁRNf SYSTÉM . mechanoreceptory
. vláskové buňky
-v ampulách polokruhovitých kanálků -ve váčcích otolitového orgánu
. aktivovány -poloha hlavy -lineární a úhlové zrychlení
Rovnováha
Polokruhovité kanálky . 3 na sebe kolmé roviny
. rozšýřeny V a m pul U (vláskové receptorové buňky)
. vyplněny endolymfou
. propojeny společným prostorem saculu a utriculu
Rovnováha
ultriculus
erv
sacculus
přední polokruhový kanálek
zadní polokruhový kanálek
horizontální polokruhový kanálek
Rovnováha
Úhlové zrychlení
. otočení hlavy —>■ pohyb stěn kanálku vůči endolymfě
-na začátku opoždění endolymfy
-na konci setrvačnost
. největší pohyb v kanálku s nejpodobnější rovinou pohybu
Rovnováha
Lineární zrychlení a změna polohy vůči gravitaci
. otolitový orgán (saculus, utriculus) - utriculus - hrizontálně -saculus - vertikálně, sagitálně
. vláskové buňky
-krystalky uhličitanu vápenatého (otolit)
Rovnováha
buňky utriculu . gravitační vlivy
. úklon hlavy dopředu, dozadu, ke stranám buňky saculu . gravitační vlivy . pohyb nahoru, dolu
Rovnováha
informace
—> aferentní nervová vlákna
—>• vestibulární jádra mozkového kmene
+ proprioreceptory krku - informace o poloze hlavy vůči krku
—> porovnání
—>• určení polohy celého těla
Dotek a tlak
. mechanoreceptory
-rychle se adaptující (odpověď na začátek a konec podnětu) = fázické receptory
-pomalu adaptující (odpovídá trvalou aktivitou)
= tonické receptory
. různé typy - liší se stavbou přídatných struktur
(Meissnerovo tělísko, Merkelův disk, Paciniho tělísko, receptor chlupového folikulu, Ruffiniho tělísko, volná nervová zakončení)
Dotek a tlak
umožňuje vnímat
. jemné/silné tlakové změny
. rozlišit tvrdé/měkké
. určit tvar, vlastnosti povrchu
Bolest
. reakce na podnět, který by mohl zničit tkáň = obranný reflex
. receptory ve všech tkáních (mozek výjimka)
= zakončení nemyelinizovaných (volná) nervových vláken (A5 a C-vlákna)
-citlivost lOOOkrát nižší jak u tlakových čidel
Bolest
informace z A5 vláken —>• specifickými drahami —>■ thalamus a somatosenzorická oblast kůry = ostrá, lokalizvaná, „rychlá bolest"
Bolest
Informace z C-vláken - pommalejší
—> nespecifické dráhy retikulární formace
= tupá, hůře lokalizovatelná bolest —>• emoční motiv k odstranění podnětu
+ lymbický systém - emoce
Bolest
EMOCE
■ IX ■ .   ■ V V        / XI ■ XV X XXX
. silný pozitivně emoční náboj - sníženi vnímaní bolesti
. negativní emoční náboj - zvýšení vnímání bolesti
Bolest
z vnitřních orgánů - špatně lokalizovatelná . často projekce do kůže
—>• nervová vlákna ze stejného nervového segmentu
Zdroje
• LANGMEIER, Miloš. Základy lekárske fyziologie. 1. vyd. Praha: Grada, 2009. ISBN 978-80-247-2526-0.
• SILBERNAGL, Stefan a Agamemnon DESPOPOULOS. Atlas fyziologie člověka: překlad 8. německého vydáni. 4. české vydáni. Přeložil Kateřina JANDOVA, přeložil Miloš LANGMEIER, přeložil Otomar KITTNAR, přeložil Eduard KURIŠČAK, přeložil Pavla MLČKOVA, přeložil Martina NEDBALOVA, přeložil Vladimír RILJAK, přeložil Michal WITTNER. Praha: Grada Publishing, 2016. ISBN 978-80-247-4271-7.
• CrashCourse: Anatomy & Physiology. In: Youtube [online], [cit. 2016-10-12]. Dostupne z:
https://www.youtube.com/channel/UCX6bl7PVsYBQ0ip5 gyeme-Q
Děkuji za pozornost