1
Neuron
Fyziologie pro bakalářské obory
(podzim 2024)
Zápatí prezentace
Nervový systém
̶ Nervová soustava
̶ Centrální nervový systém (CNS)
mozek
mícha
̶ Periferní nervový systém (nervy)
̶ Základní stavební jednotky
̶ Neuron – přenos a zpracování informací
̶ Gliové buňky – péče o neurony
Převzato z: Atlas fyziologie člověka, S. Silbernagl
Hematoencefalická bariéra
̶ Bariéra mezi krví a nervovou tkání CNS
̶ Velice těsné spojení mezi buňkami kapilár, bez fenestrací
(„děr“), s velmi omezenou možností transportu látek stěnou
kapiláry prostou difuzí a endocytózou
̶ Cévy jsou obalené výběžky astrocytů (neuroglie), které
zprostředkovávají kontakt mezi kapilárou a neuronem
̶ Omezuje průchod většiny látek stěnou cévy – ochrana CNS
před patogeny
̶ Buňky cév obsahují hodně enzymů rozkládajících xenobiotika
(jedy i léky) – špatně prochází jedy (ochrana), ale i léky
(omezené možnosti terapie)
̶ Prostup látek
̶ Volně prochází
Plyny - O2, CO2, N2O
Malé molekuly rozpustné v tucích – alkohol, kofein, nikotin
̶ Prochází jen pomocí specifických přenašečů
Glukóza, aminokyseliny
̶ Neprochází – velké molekuly (bílkoviny, lipidy) – jediným
zdrojem energie pro mozkové buňky je glukóza (během
hladovění také ketolátky), lipidy neprojdou
Při patologických stavech (zánět, úrazy) je bariera propustnější – prochází buňky
imunitního systému, ale taky je větší prostup bílkovin a vody → riziko otoku mozku
http://images.slideplayer.cz/8/2020577/slides/slide_12.jpg
Neurogliové buňky
̶ Neurony jsou citlivé na výkyvy ve stálosti
vnitřního prostředí (hladiny iontů, pH, O2, CO2,
glukozy…)
̶ Péče o neurony – neuroglie jsou „chůvy a
ošetřovatelky“ neuronů
̶ metabolická, ochranná, imunitní, homeostatická a
oporná funkce (CNS nemá pojivové tkáně)
̶ zajištění co nejpříznivějšího prostředí
̶ Výživa a odvádění metabolitů
(neurony mají vysokou energetickou spotřebu, vyžadují
hodně ATP – vysoká spotřeba O2 a glukozy)
̶ Ochrana před choroboplodnými látkami – fagocytóza
̶ Tvorba myelinové pochvy
̶ Odstranění neuromediátoru – podíl na vedení vzruchu
http://images.slideplayer.cz/8/2020577/slides/slide_12.jpg
Neurogliové buňky
̶ Astrocyty: přesun látek z krve, opora neuronu,
podpora met glukozy, udržují kalcémii,
metabolismus mediátorů
̶ Oligodendrocyty: tvorba myelinu v mozku a
míše
̶ Schwanova bunka – tvorba myelinu na
periferních nervech
̶ Mikroglie: fagocytoza bakterií a odpadu
̶ Bunky ependymu: kubický/cilindrický tvar,
často řasinky, výstelka mozkových dutin
https://cs.weblogographic.com/difference-between-neurons
Stavba neuronu (nemyelinizovaný)
kolaterály
(větvení)
axon (neurit) – vždy jeden
vede jednosměrně akční potenciál od těla
neuronu k synapsi
tělo
neuronu
(soma)
axonové
zakončení
(synaptický
knoflík)
dendrity
axonový
hrbolek
iniciální
segment
jádro
vedou signál k tělu
neuronu
Stavba neuronu (myelinizovaný)
kolaterály
(větvení)
nebývají
myelinizovaná
Ranvierovy zářezy
tělo
neuronu
(soma)
axonové
(presynaptické)
zakončení
dendrity
jádro
axonový
hrbolek
iniciální
segment
axon
jádro Schwanovy buňky
myelinová pochva
vzniká obtáčením Schwanovy buňky okolo
axonu, elektricky izoluje
axon
řez Schwanovou buňkou
buňka je nezbytná pro regeneraci tohoto typu
vlákna
jádro Schwany buňky
Vlastnosti a typy neuronů
̶ Stavba neuronu je dána jeho funkcí
(neurony mozkové kůry jsou bohatě větvené,
senzorické neurony mohou být bez dendritů)
̶ Axon je vždy jeden (ale může se větvit),
počet dendritů může být libovolný
̶ Neurony se (až na velmi vzácné specifické výjimky)
neobnovují (nejsou schopny se dělit) –
mohou však regenerovat axonové
výběžky
̶ dorůstání nervových výběžků a tvorba
nových spojů mezi neurony je podstatou
nervové plasticity – schopnosti učení
̶ nebo můžeme postupně získat zpět
schopnost pohybu končetiny přišité po
amputaci
Vlastnosti neuronu
Neurony mají obrovskou spotřebu energie (pro tvorbu akčního napětí, syntézu látek a jejich transport)
̶ Obsahují mnoho mitochondrií pro tvorbu ATP
̶ I mírný pokles ve zdroji kyslíku a glukózy vede ke ztrátě funkčnosti neuronů
https://wiki.knihovna.cz/index.php?title=Soubor:Neuron_popis_cz.png
̶ Nedostatek kyslíku vede k odumírání neuronu
už za 3-5 minut (mozek v klidu spotřebuje cca 25%
kyslíku z celkové spotřeb těla)
̶ Pokles hladiny cukru pod 3,3 mmol/l začíná vést
k poruše vědomí
̶ Neuron obsahuje velké množství
mitochondrií pro tvorbu ATP
̶ obrovská spotřeba energie pro tvorbu akčního
napětí, syntézu látek a jejich transport
̶ má velké jádro
̶ velká proteosyntéza
̶ a velký Golgiho aparát
̶ úprava látek (včetně neuromediátorů)
Zajímavost: Na hypoxii jsou víc citlivější buňky mozkové kůry (evolučně
mladší), než buňky mozkového kmene (evolučně starší a odolnější). Proto
po hypoxii způsobené například zástavou oběhu utrpí nejdřív kognitivní
funkce.
Elektrické jevy na neuronu
̶ Neuron je excitabilní buňka –
díky specifickým napěťově vrátkovaným iontovým kanálům je schopna generovat a vést akční napětí
̶ Elektrické jevy na neuronu
̶ Klidové membránové napětí
̶ Místní odpověď membránového napětí – postsynaptický a ploténkový potenciál
̶ Akční napětí
Klidové membránové napětí
̶ na membráně buňky za klidových podmínek - uvnitř buňky je záporný náboj, na povrchu buňky je
kladný náboj
̶ mimo buňku (extracelulárně) je větší koncentrace Na+, membrána je pro Na+ nepropustná
→ Na+ „chce“ vstoupit do buňky na základě elektrického i chemického (koncentračního) gradientu
̶ v buňce je větší koncentrace K+ (intracelulární iont), kanály pro K+ v membráně jsou otevřené,
pohyb K+ je dán elektrochemickou rovnovahou (K+ je elektricky tažen do buňky, ale koncentračním
gradientem z buňky)
̶ po celý čas pracuje Na/K-ATPáza, který za spotřeby ATP vyhazuje 3 Na+ z buňky
a 2 K+ do buňky – klíčová pro udržení klidového napětí
Akční napětí
̶ dojde k dostatečné kladné
výchylce napětí na membráně
̶ je překročena prahová hodnota
membránového napětí
(cca -55 mV)
̶ Otevřou se napěťově vrátkované
sodíkové kanály
- Zákon vše nebo nic
Depolarizace:
̶ Na+ vstupuje velice rychle do
buňky na základě svého
elektrochemického gradientu
napětí membrány se překmitne do
kladných hodnot (uvnitř +, venku -)
̶ Konec depolarizace: Na+ kanály
se inaktivují kladným napětím na
membráně
0 1 2
0
+
+20
až 30 mV
0 mV
-55 mV
-90 až -70 mV
klidový
potenciál
akční potenciál
klidový
potenciál
překmit do kladného napětí
čas (ms)napětínamembráně(mV)
práh
Na+
K+
Na+
K+ K+ K+ K+ K+
Na+ Na+
Na+ Na+
intersticium
cytoplazma
membrána
Na+
Na+
Na+
K+
K+
Na+/K+ pumpa
pracuje stále
ATP
Akční napětí
Repolarizace:
̶ Na+ kanály jsou inaktivované,
kladný náboj v buňce vyžene
K+ z buňky ven po
elektrochemickém gradientu
̶ Napětí buňky se vrací zpět k
záporným hodnotám
̶ Zároveň Na/K-ATPáza navrací
rozložení iontů do původní
rovnováhy
Hyperpolarizace – napětí na membráně
přechodně klesne k zápornějším
hodnotám
0 1 2
0
+
+20
až 30 mV
0 mV
-55 mV
-90 až -70 mV
klidový
potenciál
akční potenciál
klidový
potenciál
překmit do kladného napětí
čas (ms)napětínamembráně(mV)
práh
Na+
K+
Na+
K+ K+ K+ K+ K+
Na+ Na+
Na+ Na+
intersticium
cytoplazma
membrána
Na+
Na+
Na+
K+
K+
Na+/K+ pumpa
pracuje stále
ATP
Svodná a lokální anestezie – blokátory
sodíkových kanálů (např bupivacain u
epiduralu nebo mezokain při lokální anestezii)
Nedochází k přenosu vzruchu nervovým
vláknem. Lze tak např. operovat končetinu jen
po vpíchnutí anestetika do nervu bez nutnosti
použít celkovou anestezii.
Vedení akčního napětí
Nemyelinizované vlákno
̶ Například nervová vlákna C z
receptorů bolesti
̶ Pomalé vedení (0,5-2 m/s)
depolaritovaná
membrána
polarizovaná
membrána
repolarizovaná
membrána
Akční potenciál (AP) šířící se axonem
depolarizace
repolarizace
Akční napětí přeskočí
myelinovou pochvu k
Ranvierově zářezu
Myelinizované vlákno
̶ Saltatorní vedení vzruchu
̶ Například nervová vlákna Ia a II
z proprioreceptorů
̶ Rychlé vedení (80-120 m/s)
Synapse
̶ Spojení mezi neurony nebo
neuronem a kosterním svalem
(nervosvalová ploténka)
̶ Elektrická synapse – neurony jsou
přímo spojené kanály a vzruch
rovnou přejde z jednoho na druhý
– je jich málo, evolučně starší
̶ Chemická synapse (na obrázku)
– vzruch je přenášen ze
synaptického zakončení jednoho
neuronu na další pomocí
neuromediátoru (neurotransmiteru)
evolučně mladší, častější
synaptické
zakončení
vezikuly s neuromediátorem
(neurotransmiterem)
presynaptická
membrána
postsynaptická membrána
(na buňce neuronu, svalu,
žláze,….)
specifický receptor
synaptická
štěrbinaAxon
presynaptického
neuronu
synaptické
zakončení
specifický
receptor
synaptická
štěrbina
axon
presynaptická
membrána
postsynaptická membrána (na buňce
neuronu, svalu, žláze,….)
Navázání
neuromediátoru na
receptory
Neuromediátor navázaný na svůj
specifický receptor spouští sekvenci
dalších dějů na postsynaptické buňce
(otevření iontových kanálů nebo
spuštění metabolických drah)
Neuromediátor je následně
po svém vylití velice rychle
„uklízen“ ze synaptické
štěrbiny různými způsoby
(štěpení nebo zpětné
vstřebání)
vyklízení mediátoru
zpět do synaptického
zakončení
deaktivace
mediátoru a
jeho rozklad
enzymy
Vezikuly s neurotransmiterem
(neuromediátorem) se přiblíží k
membráně a uvolní mediátor do
synaptické štěrbiny
příchozí
akční
potenciál
Klid
Příchod akčního napětí a
vylití neuromediátoru
Navázání neuromediátoru
na receptor
Vyklízení neuromediátoru
– ukončení přenosu
Vstup Ca2+
Nervosvalová ploténka
̶ Akční napětí přijde alfa-motoneuronem
na synapsi
̶ Dojde k vylití acetylcholinu do
synaptické štěrbiny
̶ Acetylcholin (Ach) se naváže na
nikotinové receptory
̶ Receptory jsou spojené s iontovým
kanálem pro Na+ (ligandem vrátkované
kanály)
̶ Na+ vstoupí do buňky a vytvoří
ploténkový potenciál (lehká
podprahová depolarizace)
̶ Potenciály se sčítají a doputují k
sarkolemě – překročí prahovou hodnotu
pro napěťově vrátkované Na+ kanály
̶ Na+ vstupuje do buňky a vzniká
akční napětí, které se rozšíří po
svalovém vláknu a spustí kontrakci
mitochondrie
postsynaptické
invaginace nikotinové
receptory
sarkolema
myelinová pochva
membrána Schwanovy
buňky
sarkoplazma
axon
-motoneuronu
synapse
synaptické vezikuly s
acetylcholinem
Vlákno kosterního svalu
Acetylcholin je deaktivován
acetylcholinesterázou (AchE) a
štěpen na acetyl a cholin
Drogy/jedy/léky a receptory
̶ Mnohé látky mající podobný tvar molekuly jako naše přirozené neuromediátory
se mohou vázat na jejich specifické receptory… a buď je stimulovat (agonista)
nebo blokovat (antagonista)
̶ Velká část receptorů a jejich účinků na organismus byla popsána a
pojmenována díky drogám
(opioidní, nikotinové, kanabinoidní, muskarinové receptory)
̶ Znalost receptorů a jejich účinků je důležitou součástí farmakodynamiky
https://en-academic.com/dic.nsf/enwiki/46948
https://www.hmetro.com.my/rencana/2021/11/781332/dah-tiba-masa-halalkan-
kanabis-ketum-untuk-perubatan-pakar
https://www.gymberoun.cz/uploads/web_files/dud
ud2013/cincibuchpecka/Opium.html
https://cs.m.wikipedia.org/wiki/Soubor:Amanita_muscaria_3_vliegenzwammen_op_rij.jpg
Drogy/jedy/léky a receptory
̶ Mnohé látky mající podobný tvar molekuly jako naše přirozené neuromediátory
se mohou vázat na jejich specifické receptory… a buď je stimulovat (agonista)
nebo blokovat (antagonista)
̶ Velká část receptorů a jejich účinků na organismus byla popsána a
pojmenována díky drogám
(opioidní, nikotinové, kanabinoidní, muskarinové receptory)
̶ Znalost receptorů a jejich účinků je důležitou součástí farmakodynamiky
https://en-academic.com/dic.nsf/enwiki/46948
https://www.hmetro.com.my/rencana/2021/11/781332/dah-tiba-masa-halalkan-
kanabis-ketum-untuk-perubatan-pakar
https://www.gymberoun.cz/uploads/web_files/dud/d
ud2013/cincibuchpecka/Opium.html
https://cs.m.wikipedia.org/wiki/Soubor:Amanita_muscaria_3_vliegenzwammen_op_rij.jpg
Drogy/jedy/léky a receptory
̶ Opioidní receptory (Papaver somniferum)
̶ Vnitřní opioidy (neuromediátory) – endorfiny, enkefaliny… modulace přenosu vzruchu
̶ Látky vázající se na receptory – morfin, heroin, sufentanyl, fentanyl,….
̶ Rychle se adaptující receptory – snižuje se počet receptorů na synaptické membráně a citlivost receptoru k mediátoru/droze
– k dosažení stejného účinku je třeba vyšší dávka – podstata rychlého vzniku závislosti
̶ Muskarinové receptory (muchomůrka Amanita muskaria)
̶ Receptory parasympatického nervového systému
̶ Nikotin (Nicotiana tabakum)
̶ Váže se na nikotinové receptory v mozku v sympatických i parasympatických gangliích,
stimuluje sympatickou i parasympatickou aktivitu
̶ Atropin (Atropa belladonna)
̶ Blokuje muskarinové receptory – inhibice aktivity parasympatického systému
̶ Léčba bradykardie, rozkapání zornic v oftalmologii, útlum slinění (při endoskopii)
̶ Antiditum muskarinu, neostigminu, organofosfátů
̶ Ketamin
̶ Antagonista NMDA receptorů – analgetikum, anestetikum, halucinogen
̶ Kyselina lysergová a ergometrin
(Paličkovice nachová - námel)
̶ LSD se váze na serotoninové receptory (ale je to složitější) - halucinogen
̶ Metylergometrin – kontrakce hladké svaloviny dělohy
– zástava poporodního krvácení, vyšší dávky mají neurologické důsledky
https://www.monaconatureencyclopedia.com/atro
pa-belladonna/?lang=en
https://www.diastyl.cz/rulik-jako-lek-
i-obavana-droga-pravdy/
https://studmed.uio.no/journalwiki/i
ndex.php?title=Fil:Mioseandreas.jpg
https://www.cojeco.cz/palickovice
Nervosvalová aktivita a drogy/jedy/léky
aneb co vás nezabije, to dostane šanci příště
̶ Botulotoxin (clostridium botulinum, klobásový jed)
̶ inhibice vylití acetylcholinu na nervosvalové ploténce – nedochází
ke kontrakci svalu – ochablost, udušení
̶ Tetrodotoxin –
̶ blokátor Na+ kanálů
̶ kompletní paralýza všech svalů, udušení
(ryba fugu – adrenalinová gastronomie)
̶ Kurare (Strychnos toxifera, šípový jed)
̶ blokuje nikotinové receptory na nervosvalové ploténce
– svalová ochablost
̶ Léčba tetanu a otravy strychninem
̶ Deriváty – rocuronium, cisatrakúriumbesilát (nimbex)
nedepolarizující myorelaxancia, dlouhodobě působící, při řízené
ventilaci
Nedepolarizující neuromuskulární blokátor – antidotum
neostigmin
̶ Strychnin (Strychnos nux vomica, křečový jed)
̶ Jako inhibitor glycinového receptoru
blokuje retardéry synaptického přenosu zadních kořenů míšních a
umožňuje rozsáhlé rozšíření podráždění, používá se na otravu krys
a podpory chuti k jídlu
https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Clostridium_botulinum_Neurotoxins
https://www.alamy.de/das-bundel-von-volle-pralle-alte-blechdosen-kranke-essen-garbage-image228392850.html?imageid=91D019EA-94C6-4566-B356-
4950AE7521F7&p=184586&pn=1&searchId=f19203ac310c358a460375a8ec4af14c&searchtype=0
https://www.priznaky-projevy.cz/otravy/672-tetrodotoxin-otrava-tetrodotoxinem-rybou-fuga-priznaky-projevy-symptomy
https://cs.wikipedia.org/wiki/Kurare
https://www.agstepanska.cz/cs/site/n_predmety/ag_bi_ch_ze/biche_studentske_prace/ch_prace_bartova.pdf
https://www.slevomat.cz/akce/1477562-botox-pro-vyhlazeni-vrasek-na-cele-i-okolo-oci
Nervosvalová aktivita a drogy/jedy/léky
aneb co vás nezabije, to dostane šanci příště
̶ Inhibitory acetylcholinesterázy (AchE) ̶
Organofosfáty – bojové látky (sarin, novičok), pesticidy - akumulace acetylcholinu v
nervosvalové ploténce vede k trvalé kontrakci svalů - udušení
̶ Terapie myastenia gravis - onemocnění, kdy jsou autoimunitně ničené receptory v
nervosvalové ploténce (lek piridostigmin, neostigmin)
̶ Terapie onemocnění, kdy se tvoří málo Ach (různé druhy demence) – rivastigmin
̶ Ukončení účinku nedepolarizujících myorelaxancií (rocuronia) – např. ukončení
řízené ventilace na konci operace
̶ Terapie otravy atropinem – a atropin je terapií otravy AchE
̶ Depolarizující myorelaxancia (sukcinylcholin) –
krátkodobě působící
̶ Váže se na Ach receptor, ale není rozkládán AchE. Vyvolávají dlouhodobější
depolarizaci membrány, po které následuje opožděná repolarizace, která brání
kontrakčním účinkům Ach. Výsledkem jejich působení je přechodná aktivace svalu,
po které následuje svalová paralýza.
̶ Tetanus (Clostridium tetani) – inhibice uvolňování
inhibičních neurotransmiterů (GABA, glycin) na
neuronu
̶ selhání inhibice motorických reflexů na stimulaci senzorů – hyperreaktivita svalů,
tetanické kontrakce
https://www.istockphoto.com/cs/fotky/intubace
nikotinové
receptory
sarkoplazma
axon
-motoneuronu
synapse
synaptické vezikuly s
acetylcholinem (Ach)
Tetrodotoxin
Blokátor Na+ kanálů – vzruch se nepřenese
axonem → svalová ochablost
Botulotoxin
Ach se nevylije z vezikul
do synaptického prostoru
→ svalová ochablost
Inhibitory AchE
zvýšení koncentrace Ach
• organofosfáty – křeč
• něco-stigminy – léčba svalové
ochablosti
Kurare a nedepolarizující
myorelaxancia
(rocuronium, nimbex)
Blokátor (antagonista)
nikotinových receptorů
Depolarizující myorelaxancia
(sukcinylcholin)
Stimuluje (agonista) nikotinové
receptory - nejdřív depolarizace a
kontrakce svalu (fascikulace), pak
krátkodobá relaxace
Drogy/jedy/léky a místa účinku na nervosvalové ploténce
Atropin (antidotum)
Neostigmin
(antidotum)
Postsynaptický potenciál (PSP)
̶ Neurotransmitery navázané na určité typy receptorů postsynaptické membrány způsobí k
otevření iontových kanálů a přesun iontů z/do buňky
̶ změna napětí na postsynaptické membráně - postsynaptický potenciál
Postsynaptický potenciál
̶ je slabý (mnohem slabší než akční napětí)
̶ šíří se od synapse s dekrementem (úbytkem) – zmenšuje se, když se vzdaluje od synapse
(postupně zaniká)
̶ Může se sčítat – informace je kódována do amplitudy
Na
+
Na
+
Receptor s
navázaným
neurotransmiterem
Iontový kanál
Postsynaptická
membrána
Cl-
Clčas
(ms)
napětí
(mV)
-90
0 2 4 6
-70
čas (ms)
napětí
(mV)
-90
0 2 4 6
-85Excitační PSP
Inhibiční PSP
Např. acetylcholin navázaný na nikotinový receptor způsobí otevření
kanálu pro Na+ a vstup Na+ do buňky – slabá depolarizace membrány.
Např. GABA navázaná na GABAA způsobí otevření kanálu
pro Cl- a vstup Cl- do buňky. Nebo acetylcholin
navázaný na muskarinový M2 receptor otevírá K+ kanál
a K+ vystupuje z buňky. Vzniká slabá hyperpolarizace
membrány.
Závisí na typu receptoru, zda se bude jednat o IPSP nebo EPSP
IPSP a EPSP
̶ je slabý, šíří se od
synapse s dekrementem
(úbytkem) – zmenšuje
se, když se vzdaluje od
synapse (postupně
zaniká)
̶ EPSP a IPSP se sčítají
– souhrnné PSP
dendrit
tělo neuronu
axon
EPSP šířící se po dendritu
příchozí akční potenciál
excitační
synapse
IPSP šířící se po dendritu
inhibiční
synapse
čas (ms)
napětí
(mV)
-90
0 2 4 6
-70
EPSP
IPSP
Pokud výsledný PSP doputuje až na iniciální segment axonu a
překročí prahovou hodnotu, vzniká akční napětí. Větší počet
EPSP přicházející ve stejný čas vedou k rychlejšímu vzniku
akčního napění. IPSP blokují přenos a vznik akčního napětí.
Souhrnný PSP
Součet a přenos PSP
Pokud výsledný PSP
doputuje až na iniciální
segment axonu a
překročí prahovou
hodnotu, vzniká akční
napětí. Větší počet
EPSP přicházející ve
stejný čas vedou k
rychlejšímu vzniku
akčního napění. IPSP
blokují přenos a vznik
akčního napětí.
dendrit
tělo
neuronu
příchozí
akční
potenciály
excitační
synapse
práh -55
zvyšující se
souhrnný
PSP
IPSP
akční napětí
čas (ms)
napětí
(mV)
-90
0 2 4 6
-70
inhibiční
synapse
iniciální
segment
axonu
vzniklé
akční
napětí
Akční napětí vs. postsynaptický potenciál
̶ Akční napětí
̶ Konstantní amplituda
̶ Šíří se bez dekrementu
̶ Zákon vše nebo nic
̶ nemůže se sčítat
̶ Informace je kódovaná do frekvence
potenciálů
̶ Postsynaptický potenciál
̶ Amplituda slabší a různá, závisí na počtu kanálů
aktivovaných receptory
̶ šíří se s dekrementem
̶ Může se sčítat
̶ Informace je kódovaná do amplitudy
̶ Z PSP se stává akční napětí, jen pokud je
překročena prahová hodnota pro otevření napěťově
vrátkovaných sodíkových kanálů
EEG
̶ Vzniká součtem Excitačních postsynaptických potenciálů
Prostorová sumace
Čím více je na neuronu excitačních synapsí, na které ve stejný čas přišel AP,
tím více vzniklo EPSP a tím snadněji je dosaženo prahu pro vznik AP na
postsynaptickém neuronu
čas (ms)
napětí
(mV)
-90
0 2 4 6
-70 EPSP
práh -55
Akční potenciál
Iniciální
segment
axonuPřicházející AP
Vzniklé AP
Časová sumace
Čím vyšší je frekvence AP přicházejících na synapsi, tím větší je souhrnný PSP a tím dříve je
dosaženo prahové hodnoty pro vznik AP na postsynaptickém neuronu
EPSP
Postsynaptický
neuronPresynaptický
neuron
čas (s)
napětí
(mV)
-90
-70
Jednotlivé
EPSP
Jednotlivé
EPSP
Souhrnný PSP
práh
Akční
potenciál (AP)
Přicházející
AP
Vzniklé AP
Přicházející AP – presynaptická membrána
Kódování informace
̶ Kódování - intenzita podnětu zaznamenaná receptorem je překódovaná do frekvence AP
̶ Dekódování - na synapsi je frekvence AP převedena do PSP
̶ Rekódování - pokud součet všech PSP překročí práh, vzniká AP
Převzato z: Atlas fyziologie člověka, S. Silbernagl
32
Mícha a reflexy
Fyziologie pro bakalářské obory
Funkce páteřní míchy
̶ fylogeneticky nejstarší část CNS
̶ funkce
̶ „koridor“ pro přenos informací mezi mozkem a orgány
̶ Nervové centrum pro zpracování míšních reflexů
Reflexy zprostředkované páteřní míchou jsou regulované modifikované nadřazenými (fylogeneticky mladšími) nervovými centry, aby
lépe sloužil funkci organismu jako celku (páteřní mícha je podřízena mozku)
Páteřní mícha
Tělo
obratle
http://www.teachpe.com/anatomy/the_spine.php
http://anatomy4fitness.blogspot.cz/2013/04/stay-centered-your-guide-to-healthy.html
Segmenty páteří míchy
Z každého segmentu páteře vycházejí míšní
nervy, které inervují příslušnou oblast těla
C – krční (cervikální) segmenty
Th – hrudní (thorakální) segmenty
L – bederní (lumbální) segmenty
S – kostrční (sakrální) segmenty
Páteřní mícha zasahuje jen do L1, níže
pokračují pouze míšní nervy
Přerušení míchy – ztráta přenosu informace
z mozku do příslušné části těla
̶ Paraplegie - přerušení hrudní části míchy
̶ Kvadruplegie – přerušení krční části míchy
̶ Hlavové nervy nejsou postižené
C7
C6
C5
C4
C3
C2
C1
C8
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
T10
T11
T12
L1
L2
L3
L4
L5
S1
S2
S3
S4
S5
C2
C3
C4
C5C6
C7
C8 T1
T2
T3T4
T5
T6
T7
T8 T9
T10
T11
T12
L1
S3
L2
L3
L4
L5
S2
S1http://boneandspine.com/spinal-cord-injury-levels/
Stavba segmentu páteřní míchy
Zadní rohy
těla interneuronů
Přední rohy
Buněčná těla eferentních drah
(hlavně motoneuronů)
Šedá hmota
Bílá
hmota
Dostředivá (aferentní)
dráha orgán/receptor→CNS
Odstředivá (eferentní) dráha
CNS → orgán/efektor
Spinální ganglion
buněčná těla
aferentních vláken
Bílá hmota obsahuje
axony – probíhají zde
nervové dráhy (tracti)
Míšní obaly
Reflex
Základní funkční jednotka činnosti CNS
̶ Mimovolní, rychlá, stereotypní odpověď organismu na podnět
̶ Reflexní oblouk – soubor struktur zapojených do realizace reflexu
Receptor
Aferentní (dostředivá) nervová dráha
Reflexní centrum
Eferentní (odstředivá) nervová dráha
Efektor (výkonný orgán)
̶ Reflexní centrum – integrační centrum – interneurony a eferentní neuron přijímá informace nejen z
receptoru, ale i z nadřazených center CNS
̶ Čím více interneuronů, tím má CNS větší možnosti modifikovat reflexní odpověď
̶ Reflexní oblouk je přesně anatomicky určený → diagnostika neurologických poranění
funkce reflexů
̶ Korekce výchylek (udržování a stabilizace dané hodnoty parametru, např krevního tlaku, délky svalu)
̶ Zpětná vazba reflexního oblouku (například baroreflex, napínací reflex)
̶ Ochrana - snížení intenzity podnětu, který představuje hrozící poškození tkáně
̶ (Např. reflexní odtažení ruky od rozpálených kamen vede ke snížení intenzity tepelného podnětu)
Receptor
Aferentace
Centrum
vyhodnocení
reflexu
Efektor
Eferentace
somatické
autonomní
kombinované
míšní
mozkové
axonové,
gangliové
centrální
extracentrální
Např: baroreflex,
chemoreflex, gastroileální
reflex
vznik reflexunepodmíněné
(vrozené)
podmíněné
(naučené)
Např: kašlací
reflex
Např: napínací,
flexorový reflex
červený
dermatografismus
Vestibulookulární,
pupilární reflex
Např: napínací
(patelární,
bicipitární),
flexorový reflex
počet synapsí
v oblouku
monosynaptické,
polysynaptické
interoreceptory exteroreceptory
Proprio-
receptory
smyslovéNapř: napínací
(patelární, bicipitární,
Achillovy šlachy) Např: vestibulookulární,
zornicový
Např:
baroreflex, chemoreflex
Např:
flexorový
reflex,
mžikací
reflex
Viscero-
receptory
kožní
Klasifikace reflexů
̶ Podle receptorů (použijte toto rozdělení)
̶ Exteroreceptorový
Kožní (tepla, dotyku, bolesti,…)
Smyslové (zrak, čich, chuť,….)
̶ Interoreceptorový
Proprioreceptorový – receptor v pohybovém aparátu (šlachové tělísko, svalové vřeténko, receptory v kloubech)
Viscerální – receptor v orgánech (baroreceptor v aortě, chemoreceptor v CNS, osmoreceptor v CNS, receptory v GIT)
̶ Podle efektorů
̶ Somatické
̶ Autonomní (vegetativní)
̶ Podle získání reflexu
̶ Vrozené (nepodmíněné)
̶ Získané (podmíněné)
̶ Podle toho, kde je centrum reflexu
̶ Centrální – centrum v CNS (mozek, mícha)
̶ Extracentrální – centrum mino CNS (gangliový, axonový reflex)
̶ Podle počtu neuronů (počtu synapsí mezi aferentním a eferentním neuronem)
̶ Monosynaptické
̶ Polysynaptické
Proprioreceptory vlákno γ-motoneuronu
- inervuje kontraktilní část vřeténka (jeho
protažení), ovlivňuje citlivost vřeténka
vlákno Ia (vede do míchy informaci o protažení svalu)
Svalové vřeténko
regulace délky svalu
Snímá nechtěná protažení svalu
Šlachové (Golgiho) tělísko
regulace svalového napětí
Snímá výrazná zvýšení napětí ve šlachách (a
tedy i svalu)
intrafuzální vlákna
vlákno Ib, II
(vede do míchy informaci o
napětí ve šlachách)
Extrafuzální vlákna (svalová vlákna)
vlákno α-motoneuronu
(inervuje veškeré kosterní svaly)
Napínací reflex
Regulace nechtěných změn délky svalu
Vyvolání reflexu:
Poklepem kladívka na šlachu dojde k pasivnímu
(nechtěnému) natažení svalu. Podráždí se
zakončení nervového vlákna Ia. To aktivuje αmotoneuron.
Reakcí je reflexní zkrácení
vlastního svalu.
Vyšetřovací kladívko
Natahovač
(extenzor)
Ohýbač (flexor)
Svalové
vřeténko
synapse
vlákno
α-motoneuronu
vlákno Ia
tělo neuronu Ia
Hlavní funkce: korekce
svalového tonu, udržení
vzpřímeného postoje, odolávání
gravitaci (např. udržení polohy
brady)
Napínací reflex
Vyšetřovací kladívko
vlákno Ia
tělo neuronu Ia
Natahovač
(extenzor)
Ohýbač (flexor)
Svalové
vřeténko
Aktivace inhibičního interneuronu
vede k snížení aktivity αmotoneuronu
inervujícího
antagonistický sval → Relaxace
antagonistického svalu
vlákna
α-motoneuronu
Inhibiční interneuron
α-γ koaktivace
vlákno
α-motoneuronu
Natahovač
(extenzor)
Ohýbač (flexor)
Svalové
vřeténko
vlákno
γ-motoneuronu
γ-motoneurony – modulace citlivosti
svalového vřeténka
mění délku svalových vřetének – korekce
citlivosti vřeténka na protažení (zkrácení
kontraktilního konce vřeténka zvyšuje jeho
citlivost)
Volní (úmyslná) kontrakce
Informace o kontrakci svalu z vyšších nervových
center se dostává shodně k α-motoneuronům i γmotoneuronům
(α-γ-koaktivace) → kontrakce
svalu i vřeténka,
→ citlivost svalového vřeténka zůstává konstantní
Extrapyramidové
dráhy
Axony ze supraspinálních center
Pyramidové
dráhy
α-γ koaktivace
Funkce: regulace svalového
napětí
(ochrana před poškozením šlachy a
svalu)
Výrazně zvýšené svalové napětí
vede k inhibici α-motoneuronu
příslušných svalových vláken (zde
extenzoru) a excitaci α-motoneuronu
antagonistického svalu (zde flexoru)
(bisynaptický, somatický)
Natahovač
(extenzor)
Ohýbač (flexor)
Šlachové
tělísko
vlákno Ib, II
- Inhibiční
interneuron
Excitační
interneuron
+
vlákna
α-motoneuronu
Flexorový (únikový) reflex (exteroreceptorový, polysynaptický)
̶ Funkce: ochrana před vnějším poškozením
̶ Informace z exteroreceptoru je v míše přepojena přes několik
interneuronů k α-motoneuronu příslušného flexoru
̶ →omezení dalšího poškození tkáně
flexor
ascendentní dráha
interneuronu excitační
interneurony
vlákno α-
motoneuronu
descendentní dráha
interneuronu
A a C-vlákna
od
nociceptoru
extero-receptor
(nociceptor)
Informace je ascendentními a
descendentními drahami vedena k
sousedním segmentům míchy
Díky většímu počtu interneuronů
lze reflex více modulovat vyššími
nervovými centry
Vyšetřování reflexů
̶ Důvod:
̶ Topologie poškození - reflexní dráha je přesně anatomicky daná. Porucha ve vybavitelnosti reflexu je
známkou poškození nervových drah nebo integračních center.
̶ Snížená vybavitelnost může nastat i při hypofunkci štítné žlázy (pomalejší vedení vzruchu)
̶ Diagnostika mozkové smrti – např. zornice jsou dilatované a nereagují na osvit, chybí vestibulookuálrní reflex,
…
̶ Hodnotíme:
̶ Vybavitelnost reflexu – je-li reflex vybavitelný (může chybět v určitém procentu i u zdravých jedinců)
̶ Kvantitativní změny – jaká je síla odezvy (hypo-, hyper-reflexie)
̶ Kvalitativní změny – dostáváme-li očekávanou odpověď, případně dostáváme-li opakovaně jinou odpověď
̶ Symetrie reflexu – u oboustranných reflexů hodnotíme, jestli je odpověď na obou stranách těla stejná
̶ Chybějící reflex je menší problém, než kvalitativní změny reflexu
̶ Zesilovací manévry – umožňují zlepšit vybavitelnost reflexu – zvýšení
antagonistického svalu nebo odvedení pozornosti vyšetřovaného
Příklady reflexů
̶ Proprioceptivní reflexy (míšní reflexy)
̶ Patelární, Achilovy šlachy, bicipitární, tricipitární,….
̶ Exteroceptivní reflexy
̶ korneální (podráždění rohovky vyvolá mrknutí)
̶ Epi-, meso- a hypogastrický (stah břišního svalstva po podráždění hrotem vyšetřovacího kladívka)
̶ Plantární – podráždění plosky nohy vyvolá plantární flexi a abdukci prstů (pozůstatek po chápavé noze)
̶ Bybinského fenomén – vyvolávání plantárního reflexu vede k opačné odpovědi –
dorzální flexe a roztažení prstů nohy – při poškození pyramidových drah
http://www.123rf.com/photo_9045586_the-neurologist-testing-knee-reflex-on-a-female-patient-using-a-
hammer.html
http://www.wikiskripta.eu/index.php/Babinsk%C3%A9ho_reflex
Příklady reflexů
Některé smyslové reflexy
̶ Zornicové reakce
̶ Reakce na světlo – zúžení (mióza) osvícené zornice i zornice neosvícené (symetricky)
̶ Konvergence - přiblížení prstu k oku vede k zúžení zornice
̶ Reakce na bolest – silná bolest vede k rozšíření zornice (mydriáza)
̶ Vestibulookulární reflex – při pohybu s hlavou dochází k rotaci očních bulbů v
opačném směru
http://geekymedics.com/eye-examination-osce-guide/
Příklady reflexů
̶ Vegetativní reflexy
̶ Zprostředkované autonomním nervovým systémem – sympatikus, parasympatikus
̶ Eferentní nervová dráha se má jedno další přepojení v gangliu
̶ Často jsou kombinována se somatickými reflexy
̶ příklady
̶ Kašel (kombinace se somatickým reflexem)
̶ Dávivý reflex
̶ Baroreflex
̶ Okulokardiální reflex – zpomalení srdeční frekvence při stlačení očních bulbů
̶ Zornicové reflexy, atd…