Fyziologie smyslů Ing. Hana Holcova Polanská, Ph.D. i Receptory 2 Receptory podnět Receptory membránové receptory (z vnějšího prostredí) cytosolové receptory (pronikne-li signál membránou) jaderné receptory (pronikne-li signál membránou) Receptory zmena akčního potenciálu 5 Receptory Receptorové buňky v membráně specializované bílkoviny —» funkční jednotka = SENZOR 7 Receptor • 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 8 Přídatné struktury receptoru = optický systém oka = orgány středního a vnitřního ucha = hlenová vrstva na povrchu čichového epitelu f u n kce —> ochranná —> transformace/koncentrace signálu —> převod do/k/na citlivé části receptorových buněk Receptory 10 Receptory 11 Receptory Receptory 13 Receptory Receptory 15 Receptory Podnět intenzita = amplituda akčního potenciálu • relativně nižší při vyšší intenzitě podnětu dlouhodobé působení = ADAPTACE modalita podnětu = výběr specifických receptoru + specifické dostředivé neurony Podnět intenzita = amplituda akčního potenciálu (A) Vlnová délka Jeden kmit (frekvence je počet kmitů za sekundu) Amplituda (výkon) v Čas 18 Akční potenciál podnětu receptorová buňka (čichové buňky, taktilní buňky) —> dosažení prahové hodnoty —> synaptický přenos » mediator » následný neuron 0 1 2 čas (ms) Signál RECEPTOR nervové dráhy zpracování informace + přepojení do jiných systémů (oko a okohybné svaly) nespecifické senzorické dráhy mozková kůra 20 Fotoreceptory • buňky = tyčinky a čípky (3 části) zevní segment (vrstvy/disky plazmatické membrány se světlocitnou látkou) vnitřní segment (buněčné organely) synaptické zakončení (spojení s dalšími buňkami sítnice) 21 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) 22 Fotoreceptory - rodopsin • TMA - membrána v klidovém stavu - rodopsin (-cis forma) —» světlo —> -trans forma = uvolnění opsinu —> aktivace cGMP-fosfodiesterázy (pomocí aktivované GTP podjednotky Transducinu) —>► Fotoreceptory - rodopsin > štěpení cG M P na GMP » HYPERpolarizace membrány > změna membránového potenciálu další buňky zrakové dráhy » -trans forma pomocí rodopsinkinasy > konverze na -cis formu —> vazba na opsin Fotoreceptory - rodopsin Tu odkaz na video https://www.youtubexom/watch?v=Fm45A4vimvO(^list=PL25AE732D9E27096D&index=31&ab channel=lnter activeBiology 25 Mechanoreceptora • převod mechanických podnětů na bioenergetický signál • nejčastější —> kůže (tlak) —> svaly, šlachy, klouby (hluboké čití) —> močový měchýř (tlak) + receptory sluchu, polohy hlavy = mechanicky řízené iontové kanály —» záklopky připojeny vláknem k cytoskelety —» deformace buňky —> vlákno —> otevření/uzavření iontového kanálu Mechanoreceptora Sluchové a vestibulární ústrojí buňky se STEREOCILIEMI —> napojeny na iontové kan —>► 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 chemická látka —> senzor —změna prostupnosti iontových kanálů na membráně —> receptorový potenciál (DEpoiarizace - HYPERpoiarizace) —> presynaptický oddíl buňky —>> změna výdeje mediátoru 28 Termoreceptory pomalá adaptace —» termocitlivé iontové kanály pro Ca2+ —» vznik receptorového potenciálu • lepší lokalizace při působení i tlakového podnětu 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 30 Senzorické vjemy = vstup aferentní informace do vědomí Není odrazem podnětu ale je výsledkem procesu výběru informací! (Za všechno může mozek!) 31 Chuť • chemoreceptory • jazyk, patro, hltan, horní část jícnu • chuťové pohárky - buňky žijí jen cca 2 týdny (receptorové buňky, podpůrné buňky) • 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 VIL, 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 VIL, IX. a X. hlavového nervu —> VII. = n. facialis (lícní nerv) —>• IX. = n. glossopharingeus (jazykohltanový nerv) —>• X. = n. vagus (bloudivý nerv) —» chuťová centra mozkového kmene projekce i do ta la mu a mozkové kůry + retikulární formace mozkového kmene a lymbický systém (hypotalamus) = emoce 36 Chuť GUSTATORY CORTEX Cich nejvyšší senzorický vstup (potrava, rozmnožování) čichový epitel - velmi malá plocha receptorové buňky (bipolární neuron schopný regenerace) + podpůrné buňky + hlenové buňky čichové dráhy z bul bus olfactorius —>► různé oddíly mozku • korová projekce + projekce do lymbického systému = emoční zabarvení čichových vjemů Zrak • vnímání -elektromagnetického záření 400-750 nm -jasu -kontrastu (rozdíl barevného odstínu sousedních ploch) • vznik vjemu = podráždění receptoru sítnice • obraz na sítnici - převrácený, zmenšený optický aparát oka sítnice přídatné orgány oka Zrak optický aparát oka V V I - cocka - duhovka, zornice sítnice přídatné orgány oka - ocni vička - slzné žlázy - okohybné svaly, ochranný tukový polštá 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) vady čočky • myopie = obraz vzniká před sítnicí - brýle s rozptylkou (čočka) • hypermetropie = obraz vzniká za sítnicí - brýle se spojkou • katarakta = šedý zákal, ztráta průhlednosti čočky Zrak DUHOVKA • pigment = neprostupná pro světlo ZORNICE • paprsčitý a kruhovitý sval = změna velikosti • spánek - zúžená, bezvědomí - rozšířená 52 SÍTNICE vnitřní vrstva • čípky • tyčinky • bipolární neurony • gangliové buňky Zrak zraková dráha tyčinky + čípky —^ bipolární neurony —> gangliové neurony —>> zrakový nerv —)> talamus —> týlní Oblast mozkové kůry (+ vlákna do jader mozkového kmene, mozečku, retikulární formace) • axony gangliových buněk - křížení = chiasma opticum - každá mozková hemisféra - informace ze stejnolehlé poloviny oka 54 Zrak čípky - v centrálních partiích sítnice - přímé spojení do vyšších oddílů mozku - 3 druhy - barevné vidění - 1 čípek = 1 bipolární neuron tyčinky - citlivejší -vidění v horších světelných podmínkách - konvergence = neurony své dráhy sdílejí —> sčítání signálu —> vyšší citlivost 58 Šedý zákal - katarakta Zelený zákal - glaukom KRATKOZRAKOST Krátkozrakost - myopie Přední komora Rohovka Zornice OHNISKO Centrální sítnicová arterie Duhovka _ ',, , Zrakový nerv Centrální 7 sítnicová Sítnice žíla Dalekokozrakost - hyperopie Barvoslepost achromatomalie a achromatopsie Barvoslepost - anomalnl trichromazie a) protanopie / -anomalie b) deuteranopic/-anomalie c) tritanopie / -anomalie PROTANOPIA TRITANOPIA Barvoslepost pseudoizochromatické tabulky Barvoslepost pseudoizochromatické tabulky Sluch nepřetržitě monitoruje okolí i vlastní zvukové projevy výška tónu dána frekvencí (jak rychle kmitá) síla zvuku dána amplitudou (A) , Vlnová délka , • 4-► « Jeden kmit (frekvence je počet kmitů za sekundu) Amplituda (výkon) v Čas 69 Sluch PINNA or AURICLE catch«« aound uavti, and paiNi them along deeper Into the ear EXTERNAL ACOUSTIC MEATUS auditory canal Sluch —> tekutina ve sea la vestibularis —tekutina v ductus cochlearis (scala media) —>► rozkmitání bazilární membrány* —> tekutina ve scala tympan i —> okrouhlé okénko (= místo vyrovnávání tlakových změn) Sluch * vibrace bazilární membrány - posun receptorových vláskových buněk proti tektoriální membráně —>► pohyb mechanicky řízených iontových kanálů —>► změna prostupnosti membrány —>► bazálni pól vláskové buňky —>► potenciál —>► vlákna nervus cochlearis —>► C N S Sluch nervová vlákna zachovávají ve sluchové dráze prostorovou orientaci —>► projekce do sluchové kůry (komplexní podnět) —>► prostorová orientace zvuku Sluch sluchový vjem —>► podráždění vláskových buněk Cortiho orgánu chvěním bazilární membrány (vnitřní vláskové buňky spojeny synapsis axony prvního nervu sluchové dráhy) —stereocilie —>► ohyb —> cytoskelet spojen s mechanicky řízenými iontovými kanály —> změna permeability membrány —> změna membránového potenciálu —> ... 82 Rovnováha VESTIBULÁRNÍ 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 • rozšířeny V ampulu (vláskové receptorové buňky) • vyplněny endolymfou • propojeny společným prostorem saculu a utriculu 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 Dotek a tlak M ec h a n o rece pto ry - 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) 89 Dotek a tlak umožňuje vnímat • jemné/silné tlakové změny • rozlišit tvrdé/měkké • určit tvar, vlastnosti povrchu 90 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 91 Bolest • informace z A5 vláken —>► specifickými drahami —> thalamus a somatosenzorická oblast kůry = ostrá, lokalizvaná, „rychlá bolest" • informace z C-vláken - pommalejší —>► nespecifické dráhy retikulární formace = tupá, hůře lokalizovatelná bolest —>► emoční motiv k odstranění podnětu+ lymbický systém (emoce) 92 Bolest EMOCE ■ IX ■ . ■ V V X XI ■ XV X X XXI I . ■ 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 94 Zdroje . LANGMEIER, Miloš. Základy lékařské 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. Praha: Grada Publishing, 2016. ISBN 978-80-247-4271-7. • CrashCourse: Anatomy & Physiology. In: Youtube [online], [cit. 2016-10-12]. Dostupné z: https://www.voutube.com/watch?v=mFm3vAlnslE<^list=PL2vrmieg9t01TE2BEftOUWG6lkMYCW XGY&index=15&ab channel=CrashCourse a https://www.voutube.ra GY&index=16&ab channel=CrashCourse a https://www.youtube.com/watch?v=oODYP-ulrNM^Iist=PL2vrmieg9t01TE2BEftOUWG6lkMYCWXGY^index=17«S