Fyziologie smyslů
Ing. Hana Holcova Polanská, Ph.D.
Created in BioRender.com bio
Jak to funguje?
podnět
biologický signál
receptory/ receptorové buňky
II
C reste d in BioRender.com bito
Podnět
intenzita = amplituda akčního potenciálu
dlouhodobé působení = ADAPTACE
modalita podnětu = výběr specifických receptorů
+ specifické dostředivé neurony
3
Receptory obecně
» membránové receptory (z vnějšího prostredí)
> cytosolové receptory (pronikne-li signál membránou)
> jaderné receptory (pronikne-li signál membránou)
Created in BioRender.com bio
4
potenciálu
Created in BioRender.com bio
5
Receptory obecně
Receptorové buňky
v membráně specializované bílkoviny —> funkční jednotka = SENZOR
/-\
ÍTT-XI
zmena vlastnosti proteinů
změna prostupnosti iontových kanálů
zmena membránového potenciálu
Created in BioRsnder.com bito
8
Změna membránového potenciálu
0 12 čas (ms)
Signál
nervové dráhy   zpracování informace
+ přepojení do jiných systémů
(oko a okohybné svaly)
RECEPTOR
nespecifické senzorické dráhy        mozková kůra
10
Druhy receptoru
• 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
11
Přfdatné 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
Mechanoreceptory
• převod mechanických podnětů na bioenergetický signál
• nejčastější —> kůže (tlak)
—> svaly, šlachy, klouby (hluboké čití) —> močový měchýř (tlak)
+ receptory sluchu, polohy hlavy
13
Mechanoreceptory
= mechanicky řízené iontové kanály
—>> záklopky připojeny vláknem k cytoskelety
—» deformace buňky
—> vlákno —)► otevření/uzavření iontového kanálu
14
Mechanoreceptory
Mechanoreceptory
Sluchové a vestibulární ústrojí
buňky se STEREOCILIEMI
—>► napojeny na iontové kanály na membráně
-> změna prostupnosti iontových kanálů
—> vypuštění transmiterú = přenos signálu
Termoreceptory
termoaktivní Ca2+ kanál
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
t
zmena teploty
17
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
18
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)
19
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
modrá zelená červená
20
Fotoreceptory - rodopsin
TMA
- membrána v klidovém stavu (~ -40 mV), rodopsin (-cis forma)
H3C CH3
11-cis-retinal
světlo
O^H
enzym
SVĚTLO
- rodopsin: all-trans forma
H3C CH3
CH3 O
CH
all-trans-retinal
21
Fotoreceptory - rodopsin
SVĚTLO
- rodopsin: -cis forma —>► all-trans forma —>► uvolnění opsinu
—změna membránového potenciálu (akční potenciál)
—> přenos signálu na neuron (—>• do mozku a zpracování obrazu)
22
Click with Ihc moui* or table! to draw with pan 3
UnteractiveBiology
" Making Bioloqy Fun
Senzorické vjemy
24
Senzorické vjemy
= vstup aferentní informace do vědomí
Není odrazem podnětu ale je výsledkem procesu výběru informací!
(Za všechno může mozek!)
25
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
26
Sluch — zesílení signálu
Crested in BioRender.com bito
sluchový nerv
(součást VIII. hlavového nervu)
C reste d in BioRender.com bito
sluchový nerv
(součást VIII. hlavového nervu)
Crečted in BioRender.com bito
Sluch
oválné okénko (= místo, za které „tahají" kosti středního ucha)
—> tekutina (perilymfa) ve scala vestibuli —> tekutina (endolymfa) ve scala media
—>► rozkmitání bazilární membrány*
—> tekutina (perilymfa) ve scala tympani
—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 —>► akční potenciál
—>► vlákna nervus cochlearis —>► C N S v i
38
C reste d in BioRender.com bito
Sluch
tektoriální membrána
vláskové buňky
bazilární membrána
Sluch
nervová vlákna zachovávají ve sluchové dráze prostorovou orientaci
—>► projekce do sluchové kůry (komplexní podnět) —>► prostorová orientace zvuku
40
Rovnováha
VESTIBULÁRNÍ SYSTÉM = STATOKINETICKÝ APARÁT
• mechanoreceptory
• vláskové buňky
- v ampulách polokruhovitých kanálků
- ve váčcích otolitového orgánu
• aktivovány
- poloha hlavy
- lineární a úhlové zrychlení
Crested in BioRender.com bito
Rovnováha
Polokruhovité kanálky
• 3 na sebe kolmé roviny
• rozšířeny V ampuly (vláskové receptorové bu
• uvnitř endolymfa, okolo perilymfa
• tzv. statické čidlo (úhlové zrychlení)
Rovnováha
Úhlové zrychlení
• otočení hlavy —>► pohyb stěn kanálku vůči endolymfě
- na začátku opoždění endolymfy
- na konci její setrvačnost
• největší pohyb v kanálku s nejpodobnější rovinou pohybu
Rovnováha
pohyb hlavy
Rovnováha
Lineární zrychlení a změna polohy vůči gravitaci • otolitový orgán (saculus, utriculus)
- utriculus - horizontálně (jízda vlakem) + gravitace
- saculus- vertikálně (jízda výtahem) + gravitace
—>► vláskové buňky (na povrchu krystalky uhličitanu vápenatého = otolit)
47
klidový stav
Rovnováha
pohyb hlavy/ gravitace
Dotek a tlak
• Mecha noreceptory
1) rychle se adaptující (odpověď na začátek a konec podnětu) = fázické receptory
2) 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)
Ruffiniho tělísko
stočené nemyelinizované nervové zakončení je opouzdřeno kolagenní tkání
ve škáře kůže, kloubních pouzdrech a vazech pomalá adaptace
Meissnerovo tělísko
Dotek a tlak
Krauseho tělísko
zapouzdřené nemyelinizované nervové zakončení
pro hmat na prstech a rtech
zapojeno do vnímání pocitů lehkých a povrchových vibrací rychlá adaptace
podobné Meissnerovu tělísku, ale leží hlouběji
Vaterovo-Paciniho tělísko
v podkožním vazivu pod škárou
zaznamenává dotyk a tlak (i vibrace)
jedno z nejsložitějších tělísek (stavbou) rychlá adaptace
volné nervové zakončení
vnímání bolesti nespecifické nervové zakončení
nejčastější forma zakončení neuronu
nejčastěji v kůži (proniká epidermis a končí ve stratum granulosum
50
Created in BioRender.com bib
Dotek a tlak
umožňuje vnímat
• jemné/silné tlakové změny
• rozlišit tvrdé/měkké
• určit tvar, vlastnosti povrchu
51
Bolest
reakce na podnět, který by mohl zničit tkáň = obranný reflex
receptory ve všech tkáních (mozek výjimka)
= zakončení nemyelinizovaných (volná) nervových vláken (Aô^ a C-vlákna)
- citlivost lOOOkrát nižší jak u tlakových čidel
52
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
54
Bolest
z vnitřních orgánů
• špatně lokalizovatelná
• často projekce do kůže —>► nervová vlákna ze stejného nervového segmentu
C reste d in BioRender.com bito
z vnitřních orgánů
• dermatomy
= pásy kůže, oblasti útrob a svalů, i nervované senzitivně stejnými
■        X ■ XV       X •     I v
zadními mismmi kořeny
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
—> 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
60
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
kôrové čichové centrum
čichová dráha
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
C reste d in BioRender.com bito
71
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
• paprsčitý a kruhovitý sval = změna velikosti zornice
ZORNICE
• spánek - zuzena, bezvědomí - rozšířena
73
SÍTNICE
vnitřní vrstva
• tyčinky
• čípky
• bipolární neurony
• gangliové buňky
Crested 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
75
Zrak
• axony gangliových buněk - křížení = chiasma opticum
- každá mozková hemisféra -informace ze stejnolehlé poloviny oka
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
78
Šedý zákal - katarakta
Zelený zákal - glaukom
neuropatie zrakového nervu
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
Simulace různých tipů poruch barvocitu
Děkuji za pozornost!
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
89