Fyziologie smyslů
Ing. Hana Holcova Polanská, Ph.D.
Created in BioRender.com bio
Receptory
podnět
biologický signál
C reste d in BioRender.com bito
2
Receptory
» membránové receptory (z vnějšího prostredí)
> cytosolové receptory (pronikne-li signál membránou)
> jaderné receptory (pronikne-li signál membránou)
C reste d in BioRender.com bito
3
Receptory
zmena akčního
potenciálu
Receptory
Receptorové buňky
v membráně specializované bílkoviny —> funkční jednotka = SENZOR
C reste d in BioRender.com bito
6
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
7
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 _
Created in BioRsnder.com bito
Receptory
Receptory
ÍTT-XI
zmena vlastnosti proteinů
Created in BioRsnder.com bito
11
Receptory
ÍTT-XI
zmena vlastnosti proteinů
změna prostupnosti iontových kanálů
Created in BioRsnder.com bito
12
Receptory
ÍTT-XI
zmena vlastnosti proteinů
změna prostupnosti iontových kanálů
Created in BioRsnder.com bito
13
Receptory
ÍTT-XI
zmena vlastnosti proteinů
změna prostupnosti iontových kanálů
zmena membránového potenciálu
Created in BioRsnder.com bio
14
Receptory
0 12 cas (ms)
Podnět
intenzita = amplituda akčního potenciálu
(A)
Vlnová délka
Jeden kmit (frekvence je počet kmitů za sekundu)
Amplituda (výkon) v
Čas
16
Podnět
intenzita = amplituda akčního potenciálu
dlouhodobé působení = ADAPTACE
modalita podnětu = výběr specifických receptorů
+ specifické dostředivé neurony
17
Akční potenciál podnětu
receptorová buňka (čichové buňky, taktilní buňky)
—> dosažení prahové hodnoty
■» synaptický přenos mediator ■» následný neuron
+20 až 30 mv	
OmV	#                    překmit do kladného napětí \\
klidový potenciál -55 mV   práh /	' \ \ klidový \ potenciál
-90 až -70 mV \«^__-^*^^^	
čas (ms)
18
Signál
nervové dráhy
zpracování informace + přepojení do jiných systémů
RECEPTOR (oko a okohybné svaly)
nespecifické senzorické dráhy
mozková kůra
19
Fotoreceptory
tyčinky a čípky (3 části)
(vrstvy/disky plazmatické membrány zevní segment se svgtlocitnou látkou)
vnitřní segment (buněčné organely)
synaptické zakončení   (spojení s dalšími buňkami sítnice)
20
Created in BioRender.com bib
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 (440 nm, 535 nm, 565 nm) = vnímání barev
21
Fotoreceptory - rodopsin
TMA
- membrána v klidovém stavu (~ -40 mV), rodopsin (-cis forma)
• SVĚTLO
- rodopsin: all-trans forma
H3C CH3
11-cis-retinal
světlo
O^H
enzym
H3C CH3
CH3 O
CH
all-trans-retinal
22
Fotoreceptory - rodopsin
• SVĚTLO
- rodopsin: -cis forma —>► all-trans forma —>► uvolnění opsinu —změna akčního potenciálu
—> přenos signálu na neuron (—>• do mozku a zpracování obrazu)
23
Click with Ihc moui* or table! to draw with pan 3
UnteractiveBiology
" Making Bioloqy Fun
Mechanoreceptora
• převod mechanických podnětů na bioenergetický signál
• nejčastější —> kůže (tlak)
—> svaly, šlachy, klouby (hluboké čití) —> močový měchýř (tlak)
+ receptory sluchu, polohy hlavy
25
Mechanoreceptora
= mechanicky řízené iontové kanály
—> záklopky připojeny vláknem k cytoskelety
—>► deformace buňky
—» vlákno —» otevření/uzavření iontového kanálu
26
Crested in BioRender.com bito
Mechanoreceptora
Sluchové a vestibulární ústrojí
buňky se STEREOCILIEMI
—>► napojeny na iontové kanály na membráně
-> změna prostupnosti iontových kanálů
—> vypuštění transmiterú = 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 —>> vypuštění transmiterů = přenos signálu
28
Termoreceptory
termoaktivní Ca2+ kanál
pomalá adaptace —> termocitlivé iontové kanály pro Ca2+
—» vznik receptorového potenciálu
• lepší lokalizace pri 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
t
zmena teploty
29
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
lícní nerv
jazykohltanový nerv i9
bloudivý nerv
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
Cich
bulbus olfactoríus
podpůrné a lenové buňka -
bipolární neuron
Cich
OLFACTORY CORTEX
OLFACTORY TRACT
Zrak
• vnímání
-elektromagnetického vlnění 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 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 - zuzena, bezvedomí - rozšířena
51
SÍTNICE
vnitřní vrstva
• čípky
• tyčinky
• bipolární neurony
• gangliové buňky
Created in BioRender.com bito
zraková dráha
tyčinky + čípky
Zrak
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
C reste d in BioRender.com bito
53
Zrak
C reste d in BioRender.com bito
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
57
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
normální vidění, achromatomalie a achromazie
Barvoslepost
- anomální trichromazie
a) protanopie
- chybí senzory pro červenou barvu
b) deuteranopie
- chybí senzory pro zelenou barvu
c) tritanopie
- chybí senzory pro modrou barvu
NORMAL VISION DEUTERANOMALY
PROTANOPIA TRITANOPIA
Barvoslepost
pseudoizochromatické tabulky
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«« sound waves, and pas— tfutm along deeper into the tar
ušní boltec
EXTERNAL ACOUSTIC MEATUS
r
auditory canal
vnější zvukovod
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 —>► poten
—>► vlákna nervus cochlearis —>► C N S
C reste d in BioRender.com bito
79
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
Meissnerovo tělísko
Ruffiniho tělísko
Krauseho tělísko
Paciniho tělísko
volné nervové zakončení
C reste d in BioRender.com bito
90
Dotek a tlak
umožňuje vnímat
• jemné/silné tlakové změny
• rozlišit tvrdé/měkké
• určit tvar, vlastnosti povrchu
91
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
92
Bolest
informace z A5 ^vláken —> specifickými drahami —> thalamus a somato-senzorická oblast kůry = ostrá, lokalizovaná, „rychlá bolest"
informace z C-vláken - pomalejší —nespecifické dráhy retikulární formace = tupá, hůře lokalizovatelná bolest emoční motiv k odstranění podnětu+ lymbický systém
(emoce)
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
95
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 vydaní. 4. české vydaní. Praha: Grada Publishing, 2016. ISBN 978-80-247-4271-7.
MOUREK, Jindřich. Fyziologie: učebnice pro studenty zdravotnických oborů. 2., dopl. vyd. Praha: Grada, 2012 Sestra (Grada). ISBN 978-80-247-3918-2.
ROKYTA, Richard. Fyziologie. Třetí, přepracované vydání (první vydání v nakladatelství Galén). Praha: Galén, 2016. ISBN 978-80-7492-238-1.
CrashCourse: Anatomy & Physiology [online], [cit. 2021-09-20]. Dostupné z: ,
Interactive Biology: 031 How Rods and Cones respond to Light. In: Youtube [online], [cit. 2019-10-15]. Dostupné z https://www.voutube.com/watch?v=Fm45A4vimvO(^list=PL25AE732D9E27096D<^index=31(^ab channel=lnt eractiveBiology
Paroc: Obecné informace o zvuku. In: Paroccz [online], [cit. 2018-09-17]. Dostupné z: https: / / www, paroc.cz/knowhow/zvu k/obecne-i nformace-o-zvu ku
Obrázky zpracované v https://BioRender.com/ | 
https://thecrashcourse.tumblr.com/downloads/anatomyphvsiologv
96