Adobe Systems Akční potenciál (AP) •Pokud je překročena prahová hodnota napětí (-55 mV), vzniká na membráně akční potenciál • •Fáze depolarizace •otevírají se napěťově řízené kanály pro Na+ •Na+ velmi rychle vstupuje do buňky •Zákon vše nebo nic – nepřekročí-li se práh, žádný AP, překročí-li se práh – vzniká AP 0 1 2 0 + - +20 až 30 mV 0 mV -55 mV práh -90 až -70 mV klidový potenciál akční potenciál klidový potenciál překmit do kladného napětí čas (ms) •Fáze repolarizace • •kanály pro Na+ jsou znovu zavřeny (velmi rychle se inaktivují) • •Otevírají se K+ kanály, K+ vystupuje z buňky • •Na+/K+ pumpou je Na+ pumpován ven, K+ dovnitř • •Napětí se dostává zpět ke klidovým hodnotám Adobe Systems Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU 3 Fyziologický význam akčního potenciálu •změnou klidového membránového potenciálu v akční potenciál se: ükódují a přenášejí informace v živých systémech (nervová soustava) üspouští se svalová kontrakce (svalstvo) Adobe Systems Místní odpověď membránového napětí •Evolučně starší typ odpovědi buněčné membrány na podnět (vyskytuje se v nervové soustavě nižších živočichů), nicméně i u člověka máme tento typ odpovědi • •Základní vlastnosti: velikost odpovědi závisí na intenzitě podnětu odpověď se šíří s úbytkem (dekrementem) nemá refrakterní fázi (refrakterita=nedráždivost…ikdyby přišel silný podnět, buňka na něj nezareaguje - neodpovídá) Příklady: u smyslových (receptorových buněk) – tzv. receptorový potenciál postsynaptické potenciály nervových buněk tzv. ploténkový potenciál – u nervosvalové ploténky Definujte zápatí – název prezentace nebo pracoviště 5 • Nervový systém - hlavní funkce •Přijímání, zpracování a ukládání informací, které přicházejí z vnitřního, ale i vnějšího prostředí •Tyto informace využije pro řízení (regulaci) a vzájemnou koordinaci činnosti jednotlivých orgánových systémů • •Takto jsou zabezpečeny: • funkční jednota živého organismu jako celku •schopnost přizpůsobovat se změnám vnějšího prostředí [USEMAP] 2 BuŶěčŶý podklad Ŷervového systéŵu http://edublog.amdsb.ca/ Kompartmentalizace • BuŶěčŶá speĐializaĐe vede u ŵŶohoďuŶěčŶýĐh orgaŶisŵů ke kompartmentalizaci Ŷa růzŶýĐh úrovŶíĐh – Tkáňová úroveň – OrgáŶová úroveň – Systéŵová úroveň • JedŶotlivé kompartmenty jsou od seďe odděleŶy ďariéraŵi • VlastŶosti/složeŶí oďsahu jedŶotlivýĐh koŵpartŵeŶtů se velŵi liší CeŶtrálŶí Ŷervový systéŵ • Velŵi speĐifiĐká oďlast • KostŶí oďal • Pleny • Likvor • Bariéry vůči likvorovéŵu a iŶtravaskulárŶíŵu kompartmentu – MeŶiŶgeálŶí – Heŵatolikvorová – HeŵatoeŶĐefaliĐká http://www.control.tfe.umu.se http://edutoolanatomy.wikispaces.com NitroleďŶí kompartment • Mozek • Likvor • Krev ;v ĐéváĐhͿ • IŶtrakraŶiálŶí tlak ;ICPͿ tlak v Ŷitroleďí • CereďrálŶí perfusŶí tlak ;CPPͿ tlakový gradieŶt díky kteréŵu teče krev do mozku http://edutoolanatomy.wikispaces.com CPP = MAP - ICP CereďrálŶí perfúzŶí tlak StředŶí arteriálŶí tlak IŶtrakraŶiálŶí tlak Mozkové pleŶy http://www.corpshumain.ca/en/Cerveau3_en.php MeŶiŶgeálŶí a heŵatolikvorová ďariéra https://sisu.ut.ee/histology/meninges https://sisu.ut.ee/histology/meninges HeŵatoeŶĐefaliĐká ďariéra • VysoĐe orgaŶizovaŶá ďariéra – EŶdotel ;Ŷízká propustŶost díky zonlua occludens) – Lamina basalis – Astrocyty https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/12/Blood_vessels_brain_e nglish.jpg HeŵatoeŶĐefaliĐká ďariéra FSM (basic artwork: wikimedia commons) CirkuŵveŶtrikulárŶí orgáŶy • Bohatě vaskularizovaŶé • ModifikovaŶá heŵatoeŶĐefaliĐká ďariéra • Senzory • Sekrece http://www.neuros.org/index.php?option=com_photos&view=photos&oid=hafizb ilal 2 BuŶěčŶý podklad Ŷervového systéŵu http://edublog.amdsb.ca/ Kompartmentalizace • BuŶěčŶá speĐializaĐe vede u ŵŶohoďuŶěčŶýĐh orgaŶisŵů ke kompartmentalizaci Ŷa růzŶýĐh úrovŶíĐh – Tkáňová úroveň – OrgáŶová úroveň – Systéŵová úroveň • JedŶotlivé kompartmenty jsou od seďe odděleŶy ďariéraŵi • VlastŶosti/složeŶí oďsahu jedŶotlivýĐh koŵpartŵeŶtů se velŵi liší CeŶtrálŶí Ŷervový systéŵ • Velŵi speĐifiĐká oďlast • KostŶí oďal • Pleny • Likvor • Bariéry vůči likvorovéŵu a iŶtravaskulárŶíŵu kompartmentu – MeŶiŶgeálŶí – Heŵatolikvorová – HeŵatoeŶĐefaliĐká http://www.control.tfe.umu.se http://edutoolanatomy.wikispaces.com NitroleďŶí kompartment • Mozek • Likvor • Krev ;v ĐéváĐhͿ • IŶtrakraŶiálŶí tlak ;ICPͿ tlak v Ŷitroleďí • CereďrálŶí perfusŶí tlak ;CPPͿ tlakový gradieŶt díky kteréŵu teče krev do mozku http://edutoolanatomy.wikispaces.com CPP = MAP - ICP CereďrálŶí perfúzŶí tlak StředŶí arteriálŶí tlak IŶtrakraŶiálŶí tlak Mozkové pleŶy http://www.corpshumain.ca/en/Cerveau3_en.php MeŶiŶgeálŶí a heŵatolikvorová ďariéra https://sisu.ut.ee/histology/meninges https://sisu.ut.ee/histology/meninges HeŵatoeŶĐefaliĐká ďariéra • VysoĐe orgaŶizovaŶá ďariéra – EŶdotel ;Ŷízká propustŶost díky zonlua occludens) – Lamina basalis – Astrocyty https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/12/Blood_vessels_brain_e nglish.jpg HeŵatoeŶĐefaliĐká ďariéra FSM (basic artwork: wikimedia commons) CirkuŵveŶtrikulárŶí orgáŶy • Bohatě vaskularizovaŶé • ModifikovaŶá heŵatoeŶĐefaliĐká ďariéra • Senzory • Sekrece http://www.neuros.org/index.php?option=com_photos&view=photos&oid=hafizb ilal Stavba nervové soustavy •Neurony –Příjem, integrace a šíření informace •Neuroglie (astrocyty, oligodendrocyty, mikroglie, ependymální buňky) –Podpůrná činnost •Počet neuronů cca. 100 miliard •Poměr neuron/glie 1/1 (Nolte s Human Brain, 7th ed., 2015) Díky hematoencefalické bariéře a podpůrné činnosti neuroglie je udržována homeostáza ve velmi úzkém rozmezí Vysoký stupeň organizace CNS a regulace umožňuje žít neuronům po celý život jedince! Regulační povaha nervového systému Regulace - ve fyziologii rozeznáváme základní 2 typy regulací – Nervová – Humorální (hormonální) http://biology.about.com/od/anatomy/p/Hypothalamus.htm Centrální nervový systém je součástí nervové regulace a významně ovlivňuje i regulaci hormonální https://userscontent2.emaze.com/images/be175f0a-afae-4d7c-944c-f6376cf09fba/60c3e8a3-a6b9-4a3d-943d -1841136a9ccf.png Stavba nervové soustavy Nervový systém Centrální nervový systém mozek páteřní mícha Periferní nervový systém somatický (motorický) autonomní (vegetativní) sympatikus parasympatikus + enterický AUTONOMNÍ (VEGETATIVNÍ) NERVOVÝ SYSTÉM Autonomní nervový systém je součástí periferního nervového systému, jehož úlohou je udržovat optimální vnitřní podmínky organismu (homeostázu). •Sympatický •Parasympatický •Enterický nervový systém Efektory tohoto systému jsou hladké svaly, srdeční sval, žlázy Eferentní část reflexního oblouky při vegetativních reflexech se rozděluje na část pregangliovou a postgangliovou Autonomní NS versus SOMATICKÝ NS Adobe Systems Fyziologie I seminář (VLFY0321s) 13 Neuromediátor – Acetylcholin Cholinergní systém ̶Je to neurotransmiter všech neuromuskulárních plotének obratlovců, všech presynaptických neuronů v autonomním nervovém systému a také všech postgangliových neuronů parasympatického nervového systému. ̶V CNS moduluje širokou škálu kortikálních aktivit, zejména bdění, spánek a konsolidaci paměťových stop. ̶ ̶Acetylcholin je ester cholinu a acetátu. Mozek získává téměř veškerý cholin z krve. Hlavním místem produkce cholinu jsou játra. Cholinergní přenos je ukončen acetylcholinesterázou (AChE), která je vázána na postsynaptickou membránu. ̶ ̶Receptory: muskarinové a nikotinové Pregangliová vlákna • Sympatikus, Parasympatikus Nikotinový receptor – Nervový (NN) a svalový (NM) typ – Excitace Cholinergní systém – nikotinový receptor (otevírá iontový kanál - ionotropní receptor) Postgangliová vlákna • Parasympatikus Muskarinový receptor – Spřažený s G-proteinem – Excitační (M1, M3, M5) – Inhibiční (M2, M4) Cholinergní systém – muskarinový receptor (spřažený s G-proteinem – metabotropní receptor) Adobe Systems Muskarinové receptory ̶metabotropní receptory spřažené s G-proteiny. Odezva je relativně pomalá. Dosud bylo objeveno pět typů ̶Receptory M1 - "neuronální", se nacházejí ve vysoké hustotě v CNS, zejména v hipokampální formaci kůře. Excitace prostřednictvím Gq-proteinu připojeného k signální kaskádě, jejímž konečným výsledkem je snížení permeability membrány pro K+. Předpokládá se, že snížení jejich funkce nebo snížení jejich hustoty je jednou z příčin demence. ̶M2 receptory - "kardiální" - jsou nejvíce exprimovány v kardiomyocytech, ale lze je nalézt i v neuronálních tkáních ve vysokých hustotách. Inhibice prostřednictvím Gi-proteinu, který snižuje koncentrace cAMP, aktivuje kanály pro K+ (hyperpolarizace). Tímto mechanismem působí bloudivý nerv negativně chronotropně na sinusový uzel a negativně dromotropně na atrioventrikulární uzel. V CNS se vyskytují na presynaptických terminálech a jako autoreceptory inhibují sekreci acetylcholinu v kůře a hipokampální formaci. ̶M3 receptory - "žlázy a hladké svaly", zprostředkovávají cholinergní stimulaci sekrece žláz a kontrakci hladké svaloviny gastrointestinálního traktu (a dalších orgánů). Ve spojení s Gq-proteinem a prostřednictvím fosfolipázy C (katalyzuje tvorbu IP3 a DAG) zvyšuje intracelulární koncentraci vápníku. Přestože se v CNS vyskytují pouze v nízké hustotě, jsou schopny vyvolat velmi silný emetický efekt. ̶M4 + M5 – zatím ve stádiu výzkumu (předpokládá se M4 – inhibiční efekt , M5 – excitační) ̶ Muchomůrka červená | muskarin, jedovaté, lupenaté houby, ozdoba lesa | FOTOGALERIE Adrenergní receptor – Spřažený s G-proteinem – Typ α – obecně excitační – Typ β – obecně inhibiční Postgangliová vlákna sympatiku Neuromediátory – noradrenalin, adrenalin adrenergní systém ANS Adrenergní receptory ̶Spřažené s G-proteinem ̶Typ α –Excitační ̶Typ β – Inhibiční ̶ Dřeň nadledvin – Modifikované sympatické ganglion – Stresové hormony vylučuje do krve AUTONOMNÍ NERVOVÝ SYSTÉM AUTONOMNÍ NERVOVÝ SYSTÉM http://www.studentconsult.com/common/showimage.cfm?mediaISBN=0721632564&FigFile=S23283-015-f004.jpg &size=fullsize Sympatický nervový systém Reakce „Fight or flight“ Spotřebovává energii, musíme mít energetické zásoby ERGOTROPNÍ Pregangliová vlákna nervových buněk – páteřní mícha - torako-lumbální systém Paravertebrální ganglia tvoří -Truncus sympathicus - většina Většinou difuzní efekt Parasympatický nervový systém „Rest and digest“ response Uchovává energii, produkuje energetické zdroje TROPHOTROPNÍ Pregangliová vlákna nervových buněk – Mozkový kmen a páteřní mícha – Kranio-sakrální systém Ganglia V blízkosti cílových orgánů nebo intramurálně Většinou jen lokální efekt Adobe Systems ̶hladkou svalovinu (cévy, GIT…), srdeční svalovinu ̶žlázy s vnější sekrecí (slinné, potní, mazové, slizniční) ̶průdušky plic, aby uspokojily požadavky těla na kyslík ̶ANS reguluje: ̶Krevní tlak a průtok krve v cévách ̶Trávicí a metabolické funkce jater, GIT, pankreatu ̶Funkce ledviny, močového měchýře, tlustého střeva, rekta ̶ANS je nezbytný pro sexuální funkce a reprodukci ̶Je v interakci s imunitním systémem ̶Ve většině případů jsou úrovně aktivity obou částí ANS vzájemné (působí zároveň) – když je jedna jeho část s vysokou aktivitou, druhá má tendenci v ten stejný čas mít aktivitu nižší a naopak. ANS inervuje Adobe Systems Redistribuce krve a jejího průtoku během fyzického cvičení Mozkový kmen mozeček Varolův most Prodloužená mícha Funkce prodloužené míchy část centrálního systému, která se uplatňuje při regulaci činnosti srdce a krevního oběhu – vazomotorické centrum, kardiomotorické centrum dýchání (komplex struktur podílejících se na regulaci dýchání, obranné reflexy dýchací – kašel, kýchání) trávení mikce (činnost močového měchýře) •podílí se na mimice obličeje, fonaci (utváření hlasu) a společně s mozečkem na rovnováze Centrum sytosti a hladu Kontrola vyprazdňování močového měchýře Dýchací centrum Centrum pro kontrolu krevního tlaku Centrum pro kontrolu teploty Centrum pro kontrolu vodního hospodaření FUNKCE BAZÁLNÍCH GANGLIÍ • •součástí šedé hmoty koncového mozku zevně od thalamu. Jedná se o vývojově staré struktury. •uplatňují se při vytváření a řízení pohybu, podílejí se také na kognitivních funkcích a funkcích limbického systému. •bazální ganglia jsou zapojena do okruhu. Obecné schéma je: kůra → vstupní bazální ganglion → výstupní bazální ganglion → thalamus → kůra. Rozdělení bazálních ganglií podle zapojení • Bazální ganglia vzestupná část – striatum (putamen, nc. caudatus) výstup - pars reticulata (substantia nigra) - pars interna (globus pallidus) Zapojení bazálních ganglií vstupní (input) bazální ganglia: přijímají informace z mozkové kůry; jejich neurony jsou inhibiční (mediátorGABA); corpus striatum (ncl.caudatus, putamen, striatum ventrale = ncl.accumbens septi); •výstupní (output) bazální ganglia: vysílají informace přes thalamus do mozkové kůry či přímo do mozkového kmene(retikulární formace); jejich neurony jsou také inhibiční (GABA); globus pallidus medialis, pallidum ventrale (→ kůra) a substantia nigra, pars reticularis (→ kmen); •vmezeřená (intrinsic) bazální ganglia: •převádějí informace mezi vstupními a výstupním jádry v tzv. nepřímé dráze; globus pallidus lateralis (inhibiční neurony –GABA); ncl.subthalamicus (excitační neurony –glutamát); •modulují aktivitu corpus striatum a přímé/nepřímé dráhy prostřednictvím dopaminu–pars compacta substantiae nigrae. Bazální ganglia Motorická centra schopná - regulovat a koordinovat motoriku Transmitery bazálních ganglií Transmiter Lokalizace a vztahy Glutamat Neurony - kortikostriální - thalamostriální - subthalamické GABA ¯ Projekční neurony striata, pallida, subst. nigra, pars retikulární Dopamin Subst. Nigra Aktivace přes D2 receptory GABA/substance P-neurony blok přes D3 receptory GABA/enkefalin-neurony Acetylcholin Interneurony striata, excitační muskarinový účinek Transmitery bazálních ganglií Transmiter Lokalizace a vztahy Glutamat Neurony - kortikostriální - thalamostriální - subthalamické GABA ¯ Projekční neurony striata, pallida, subst. nigra, pars retikulární Dopamin Subst. Nigra Aktivace přes D2 receptory GABA/substance P-neurony blok přes D3 receptory GABA/enkefalin-neurony Acetylcholin Interneurony striata, excitační muskarinový účinek Bazální ganglia Syndrom hypokineticko-hypertonický - Parkinson - bradykineze – zpomalené pohyby - mikrografie – malé písmo - chudá mimika - hrubý klidový třes - zvýšený svalový tonus - skrčené držení těla - Fukce dopaminu FUNKCE MOZEČKU • Mozeček - cerebellum lobus ant. lobus med. lobus post pars nodulofoc. most prodloužená mícha mostomozečkový úhel • •zajišťuje koordinaci pohybů (jemných, přesných, rychlých) a udržování rovnováhy. Jeho činnost je podvědomá. Na rozdíl od hemisfér předního mozku kontrolují hemisféry mozečku stejnolehlou část těla (levá levou a pravá pravou). Svou modulační činností navíc ovlivňuje i poznávací funkce (např. zpracování vizuálních (zrakových) informací, myšlení) a řeč. • Mozeček - funkce Cílená motorika Udržování základního svalového tonu Udržování rovnováhy Koordinace Korektura reflexů Sensomotorická paměť Svalová pamětˇ Mozeček - poruchy Chůze o široké základně Intenční třes (ne v klidu, ale vzniká až při cílení pohybu) Dysmetrie (přestřelení pohybu) Dysartrie (špatná artikulace při mluvení)