Fyziologie živočichu (a člověka)
Bi2BP_FYZP III. ročník 1/0/2 Zk
III. část - řídící a regulační funkce
Soustavy: humorální
nervová (+ svalová, smysly)
IV. část - reprodukční funkce
B. Rychnovský
Evoluce regulací
Fylogeneze - střet dvou protichůdných tendencí: zvětšování složitosti se specializací proti upevňování jednoty a utužování vztahů mezi částmi. Sladění - regulační mechanismy. Systém: senzorická x výkonná x řídící jednotka.
Senzorická jednotka - smyslové orgány (receptory)- signál - přenos do ústředí (CNS) - dekódování, vyhodnocení - instrukce - příkaz - signál do výkonné oblasti (orgánu) Biologický projev: reflexní oblouk
- receptorová složka (smysl. orgán reaguje na specifický podnět)
- dostředivá dráha
- centrum
- odstředivá dráha (motorické a vegetativní nervy, hormony)
- efektorová složka (výkonný orgán)
Zachycení informace a přenos od receptoru k centru - vzruchové signály.
Reakce typu vše nebo nic. V centru - porovnání. Výsledný signál závisí na: a) změně prostředí b) vnitřním stavu organismu
Odstředivý přenos - u mnohobuněčných:
a) látkové mechanismy (regulace humorální - chemická)
b) změny polarizace povrchové membrány (nervová - vzrušivá regulace)
ad a) Fylogeneticky nejstarší, látka (signál) v mezibuněčném prostředí. Vývojově pokročilejší: účinné látky - specifické l. = hormony (signály). ad b) Buňky čivé, nervové a hybné, signál (změny elektrického potenciálu) vzniká na povrchu buněk . Rozdíly mezi typy regulací:
Humorální regulace - proces pomalý, nelokalizovatelný. Specifická citlivost cílové tkáně (ne specifičnost povahy hormonu). Uplatnění při adaptačních dějích
Vzrušivá regulace - pohotová, rychlé rozvinutí, rychlé vymizení. Účinek přísně zaměřený na cílový efektor
Společné rysy: přes rozdílnost mechanismu dálkového přenosu -shodnost mechanismu přenosu informace na výkonný prvek - látkový (hormon x mediátor).
- prostorová návaznost humorál. a nerv. regulace - smíšené regulační soustavy (hypotalamo-hypofyzární)
HUMORALNI (látková) regulace
Základ látkových (humorálních, hormonálních) regulací: schopnost buněk specificky reagovat na přítomnost látek z jiných buněk. Nejnižší stupeň fylogeneze:
- regulační látky z buněk (induktory) působily na sousední buňky
diferenciace buněk, vznik orgánů
- látky působící v místě vzniku - tkáňové hormony
- s rozvodnými soustavami
- vznik žláz s vnitřní sekrecí (endokrinní žlázy) -produkty - hormony
Hormonální regulace bezobratlých
Neurohumorální charakter.
Kroužkovci - neurosekreční buňky v zadním prostomiu, odtud svazky nervů na spodinu mozku, u perikapsulární membrány naléhají na stěnu hřbetní cévy. Korýši -1. neurosekreční komplex očního stvolu - nejnápadnější X-orgán -hormony nervovými vlákny do sinusové (splavové), do hemolymfy. 2. komplex - soustava postkomisurální a subezofagální - gangliové buňky z příčné komisury nervové soustavy k blízkým svalům Hormony obou řídí barvoměnu, svlékání, pohlavní funkce, metabolismus cukrů, hospodaření vodou. I antagonisté.
Řízení srdečního tepu - 3. soustava perikardiální - osrdečník + blízké tělní splavy (produk. látky působící na srdeční tep)
Hmyz -1. několik skupin neurokrinních buněk na povrchu hemisfér spojených nervovými vlákny s kardiálními tělísky (corpora cardiaca), ty párem nervů spojeny s přilehlými tělísky (corpora allata)
2. protorakální žlázy - nepravidelné žláznaté orgány na ventrální straně středohrudi.
Neurokrinní buňky -> aktivační hormon (mozkový) -> corpora cardiaca -hromadění, hemolymfa ->a) ->b)
ad a) v protorakální žláze vznik svlékacího hormonu (ekdyson)
ad b) přímé působení na c. allata - juvenilní hormon (neotenin) - prodlužuje
larvální vývoj, oddaluje metamorfózu. I u adultů.
Chemicky: aktivační hormon - polypeptid, svlékací h. steroid, juvenilní h. - terpeny.
Hormonální regulace obratlovců
Dostatek pramenů, podrobnější studium v Antropologii
Žlázy s vnitřní sekrecí a jejich účinky
Endokrin. žláza      Hormony Cílová tkáň
Základní účinek
1. hypotalamus
2. komplex hypotalamus-neurohypofýza
CRF,TRF,FRF,
LRF,PRF,PIF,
GRF,GIF,MRF,MIF
ADH (vazopr.) oxytocin
adenohypofýza
3. adenohypofýza ACTH
ledvina
uterus,mléč.žl.
kůra nadledvin
TSH FSH
LH(ICSH)
štítná žláza
vaječník,varle
regulace výdeje hormonů
zvyš. zpět. resorpce v tubulech podněc. stahy hladkého svalstva
zvýš. sekrece gluko-, mineralokortik., pohl.horm., růst buněk kůry, lepší permeabilita membrán pro cholesterol a glukózu vyplavování tyreoid. hormonů do krve, aktivace jodid. pumpy, jodace tyrozinu, růst buněk štít. žl. tvorba pohl.b. u M, růst folikulů, stimulace tvorby estrogenů u F syntéza progesteronu a estrogenu, růst intersticiálních b.varlete, stimulace sekrece testosteronu, jeho přeměna na estrogen
Žlázy s vnitřní sekrecí a jejich účinky - pokrač.
Endokr. žláza
Hormony
Cílová tkáň
Základní účinek
3. adenohypofýza    LTH (LUT,PL) - pokrač.
STH
4. štítná žláza
MSH
TS, T4
kalcitonin
mléč.žl., vajec.
játra (vznik somatomedin)
melanofory
většina tkání
kost
tvorba b. mléčné žl., sekrece mléka, zvýš. prod. progester. ve žl.těl. zvyš. přenos aminokyselin přes membr., stimul. růst většiny tkání omezuje vstup glukózy do buněk, štěpí glykogen a tuky disperze melanoforů
diferenciace tkání, růst, zvýšení metabolismu, ovlivnění metamorfózy, termoregulace ukládání Ca2+
S. příštitná tělíska
B. kůra nadIedvin
ľ. dřeň nadIedvin
paratyreoidní hormon
kortizol,
kortikosteron
aldosteron
androgeny
noradrenalin adrenalin
ledvina, kost, střevo
játra, svaly
ledviny, slin.a pot.žlázy,žaludek většina orgánů
snižování zpětné resorpce fosfátu v tubulech, uvolňuje Ca2+ z kostí, zvyšuje resorpci Ca2+ ve střevě
inhibice spotřeby gluk., štěpení bílk. přeměna aminokyselin na glukózu zvýšení zpětné resorpce Na+
stimulace syntézy bílkovin
stimulace rozpadu glykogenu, tuků, kalorigeneze, stah hladkých a srdečního svalů
Žlázy s vnitřní sekrecí a jejich účinky - pokrač. Endokr. žláza Hormony Cílová tkáň
Základní účinek
8. pankreas
A) buňky Langerhans.o. glukagon
tkáni,
B) b. Lang. ostrůvků inzulin
glukogeneze, tuků, zvýš. přenosu
ak do buněk, aktiv. syntézy bílk.
9. vaječník
estrogeny
játra, tuk.tkáň
stimulace štěpení glykogenu v
játrech a tuku v tukové
stimul. glykogeneze z AK játra, sval, stimul. přenosu glukózy do b.,
tuková tkáň zvýš. aktiv. enzymů
inhib.štěp.
A) stěna folikulu
F,zvyšuje
B) žluté těl. 10. placenta
11. varle
A) interstic. b. b) Sertoliho b.
(estradiol)
pohl. org. F, stimuluje syntézu bílkovin a růst
mléč.žl., mozek        orgánů,vyvolává říji
progesteron
děloha, mléč.žl.
estrogeny, vaječ.,mléč.žl.
progester., choriogonado-,somatomamotropin
testosteron estrogeny
varle
stahy dělohy,stimuluje sekreci
androgenů z nadledvin
nidace vajíčka v děloze,tlumí stahy dělohy
vývoj zárodku,růst tkání,udržení funkce žlutého tělíska
stimuluje růst orgánů (i pomoc. pohlavních struktur), zrání
spermií, chování M
12. epifýza melatonin
hypotalamus
inhib. výdej uvolňovacích faktorů
NERVOVÁ (vzrušivá) regulace
Základní článek nervové soustavy - nervová buňka - neuron Vlastní činnost nervové soustavy - kombinace dvou mechanismů:
a) elektrický
b) sekreční Nervové systémy -
necentralizované - difúzní (síť buněk po těle) x centralizované
Neuron -1. dendrity - krátké výběžky neuronu
2. buněčné tělo (soma) - jádro s cytoplazmou. Na povrchové membráně (dendrosomatická m.) a dendritech četná synaptická spojení s jinými neurony
3. axon - nervové vlákno - neurit - vedení vzruchu - vodivá složka, většinou jeden. Cytoplazma, buněčná membrána, často obaly gliové (myelinové pochvy). a) iniciální segment - připojení axonu k buněčnému tělu nervová zakončení (telodendrie) - výstupní úsek, uvolňování mediátorů
c) kolaterály - boční výběžky s axonovým charakterem
Aferentní (vzestupné) neurony - informace z čidel (receptoru) Eferentní (sestupné) neurony - z CNS k efektorům Interneurony (asociační n.) - převážně v CNS. Tvarová rozmanitost neuronů
Obr. 125. Základní rozdělení neuronů podle jejich funkce a polohy v nervové soustavě.
Na+(K+)
+ + + +
■+■ i
K+ K+
Membránový potenciál
Vlastnost většiny buněk - uvnitř K+, málo Na+. Vlastnosti buněčných membrán - selektivní propustnost (semipermeabilní, polopropustná) dobrá propustnost pro K+, Cl-, slabá pro Na+, žádná pro ATP, ADP, bílkoviny, ...).
++++++
Klidový membránový potenciál
K+ uvnitř více, podle koncentračního gradientu ven, ale žádné anionty s ním => jejich převaha na vnitřní straně membrány => elektrický potenciál 70 mV.
Akční potenciál
-krátkodobá výrazná změna membránového potenciálu (během x milisekund z -70 mV až na +30mV) -hrotový potenciál, hrot (spike) - označení vzruch (impuls).
MP
-70
	f + + -r. + ^+	+ 4-++ + + + +.	
	+ +i + —	_- _ -    - ■>	
	+ + +    f + + <-X ->	++++++++	
			
			prahový pocenciál
			
vidilenosc
Vysvětlení: Iontová hypotéza:
1. fáze: propustnost membrán se zvyšuje pro Na+ - tzv. depolarizace. 1 ms.
2. fáze: změna propustnosti ve prospěch K+ - difúze K+ ven (repolarizace) -klidová hodnota.
Na-K pumpa zajišťuje návrat ke koncentračnímu gradientu
Refrakterní perioda - v ní prahový podnět nevyvolá akční potenciál.
Akční potenciál buď vznikne v plném rozsahu, nebo vůbec ne - zákon vše nebo nic.
Obr. 134. Refrakterní perioda (absolutní). Když proběhne po membráně akční potenciál, je membrána necitlivá vůči dalším podnětům po několik milisekund.
Vznik akčního potenciálu může být signálem, který se dál šíří po nervovém nebo svalovém vlákně. Dva aspekty:
1. pohyb iontů napříč membránou
2. pohyb iontů podél membrány
Změny v potenciálu napříč membránou způsobují depolarizaci sousedních úseků membrány až k prahové hodnotě. Depolarizace sousedních úseků je zapříčiněna tokem iontů podél membrány. Při prahových podnětech mají sousední úseky membrány opačný náboj oproti místu s vrcholem akčního potenciálu a nastává největší tok iontů podél membrány (největší rozdíl potenciálů). Pohyb +kationtů způsobuje snížení polarity membrány v sousedních místech. Když je snížení polarity rovno prahovým hodnotám potenciálu, začne depolarizovaná membrána vytvářet svůj vlastní akční potenciál a děj se opakuje v dalších úsecích.
Obr. 138, Tok iontového proudu v průběhu akčního potenciálu v nemyelinizovaném a royelimzova-ném axonu.
Nervové vlákno může vést akční potenciál na obě strany, ale axony jen v jednom směru (stimulace v recepčním poli). Zpět nelze kvůli refrakterní periodě. Svalové vlákno - šíření na obě strany (od spoje s nervovým vláknem). Různá rychlost vedení od několika m/s až po 120 m/s. Rychlost šíření závisí na primární vzdálenosti šíření (průniku) depolarizovaného proudu. Zvětšení toku proudu se dosahuje zmenšením odporu = zvětšení vnitřního objemu vlákna.
Myelinizace - tvorba myelinových obalů
kolem axonu malého 0
z lipoidního myelinu (fosfolipidy).
Ranvierovy zářezy - místa přiblížení
dvou myelinových obalů.
Z izolačních vlastností myelinu =>
pohyb iontů přes membránu
pouze v oblasti Ranvierova zářezu.
Šíření saltatorní - skokem (obratlovci).
Obr. 138. Tok iontového proudu v průběhu akčního potenciálu v nemyeliní z ováném, a myeliniz ováném axonu.
Akční potenciály - nervové signály. Přenos různých druhů informací. Akční potenciál -jediný neměnný signál jediná forma kódování: časové -uspořádání ve sledu akčních potenciálů = časové vzorce.
Synapse (přenosové spojení dvou neuronů): presynaptická zakončení, synaptická štěrbina (20 nm) subsynaptická membrána
Neuron vedoucí akční potenciál k synapsi -presynaptický (na konci se zduřeninou - knoflíkem), od synapse - postsynaptický. Membrána pod knoflíkem: subsynaptická, vedle: postsynaptická.
Signál se přenáší pomocí přenašeče, mediátoru (chemické látky) z váčků v knoflíku - váže se na reaktivní místa na subsynaptické membráně - vzbudí nový elektrický signál. Subsynaptická aktivita je ukončena
a) chemickou přeměnou mediátoru na neúčinnou látku
b) uvolněním přenašeče z reaktivních míst
c) zpětnou reabsorpcí synaptickým knoflíkem
Obr. 139. Synapae. Zakončení axonu na dendritech (axodendritícké synapse], 2akončení na těle neuronu (axoso-matické synapse). V zarámované části detailnější obraz synapse b rozlišením membrány postsynaptického neuronu v membránu subaynaptickon a post-synoptíckou.
Podle účinku na postsynaptické neurony:
- synapse budivé (excitační) - zvyšují pravděpodobnost dosažení prahové hodnoty membránového potenciálu
- s. tlumivé (inhibiční) - snižují pravděpodobnost vzniku akčního potenciálu
Depolarizace postsynaptické membrány nevyvolává vznik akčního potenciálu (malá elektrická dráždivost). Aktivace jedné synapse obvykle nevede ke vzniku akčního potenciálu. Proto nutné kombinované účinky mnoha synapsí (2 000 - 200 000). Axon vytváří s neuronem větší počet synaptických vstupů (2, u P.b. 250). Axonů k neuronu jde několik set. Aktivace více excitačních synapsí = sčítání postsynaptických potenciálů a zvyšování depolarizace: sumace. ^ S. prostorová - současná aktivita více f ©i
synaptických spojů téhož neuronu. * S. časová - opakovaná stimulace téže synapse. Zvyšování účinnosti nervového přenosu - facilitace.
Přenašeče (mediatory, neurotransmitery) - několik typů
1. Acetylcholin - blokace: eserin (fyzostigmin) a další nervové jedy -OrganoFosfáty.
2. Monoaminy -
a) Katecholaminy - dopamin, noradrenalin a adrenalin.
b) Indolalkylaminy - nejdůležitější serotonin
3. Aminokyseliny - budivý glutamát, tlumivá kyselina y-aminomáselná (GABA) a glycin.
Ovlivnění: strychnin - blok glycinových receptoru, pikrotoxin receptoru GABA. Tetanotoxin blokuje uvolňování inhibičního přenašeče.
Kromě chemického přenosu ještě elektrická cesta.
Místa dotyku axonů - septa (transversální) s přenosem elektrickou cestou.
Rychlé (s mediátorem 0,3 ms, elektrická synapse - 0,05 ms).
Jiná stavba - zvětšení povrchu synapse.
Spoje "gap junction" - vzdálenost mezi buňkami 2 nm, kontakty: splývání cytoplazmy v kanálcích vedle sebe. Spojení mezi neurony. Spoje "tight junction" - v místě kontaktu splynou povrchové membrány, vnitřní vrstvy zůstávají samostatné.
V CNS mnohonásobné propojení neuronů: připojení nervových zakončení stovek až tisíců dalších (konvergence -sbíhavost), naopak z axonu zakončení ke stovkám až tisícovkám jiných (divergence - rozbíhavost) (25 000 i více). Konvergence zajišťuje impulsy z mnoha dalších, divergence naopak vyvolává aktivitu v mnoha dalších.
Spojení neuronů do nervových obvodů
(otevřené x uzavřené).
Otevřené: sled neuronů, kde žádný není
prostřednictvím axonu spojen s
předchozím.
Uzavřené: je zpětné spojení s předcházejícími neurony.
Zpětná vazba - část výstupních signálů zpět pro ovlivňování a regulování další činnosti systému.
Negativní zpětná vazba - obrácený směr než počáteční aktivita.
Obr. 150. Schematická znázornění některých neuronových obvodů. Šipky vyznačují směr šíření vzruchů. Ai — Jednoduchý otevřený obvod s jedním aferentním a eferentním neuronem (monosynaptický). A2 — Stejný obvod, avšak 3 interneuronem (dvě synapse), Bi,; — Uzavřené obvody. C — Otevřený ví-ceneuronový retězeů. D — Uzavřený víee-neuronový řetězec.
Příjem informací (z vnitřního i vnějšího prostředí) - receptory
(smyslové nebo aferentní nervové buňky přeměňující energii
z prostředí na změny v membránovém potenciálu).
Se zvětšující se intenzitou podnětu stoupá depolarizace =>
stupňovitá odpověď receptoru:
receptorový /generátorový/ potenciál.
Šíří se maximálně na vzdálenost 1 mm, pak se převádí na
akční potenciály.
Adaptace je pokles frekvence akčních potenciálů v
aferentním neuronu při neměnné velikosti energie podnětu (až zastavení tvorby akčních potenciálů). Nízká adaptace -receptory tahové (sval. vřeténka, receptory v oblouku aorty aj.), teploty, bolesti. Rychlá adaptace u receptorů dotyku (ohnutí vlasu - vzruchy pouze při pohybu) i taktilních (kůže bez chloupků).
Totožnost akčních potenciálů - rozlišení podnětů pomocí specifické citlivosti receptorů a specifičnosti aferentních drah. Není úplná, odpověď i na jiný signál (ale dosti silný).
Fyziologie svalu
Vlastnosti:
tvořit akční potenciál
schopnost kontrakce (kontraktilní bílkoviny mění chemickou energii v mechanickou)
Kosterní sval
Sval - svalové vlákno - myofibrila ze sarkomer (Z-linie se světlými aktinovými filamenty se zasouvají mezi tmavá myozinová filamenta pomocí myozinových můstků) - příčné pruhování
Obr. 1SS. Ultrastruktura svalového vlákna žáby. Zvláště jsou zdůrazněny příční tubuSy (T—tubuly) a podélné tubuly sarkoplazmatického retikula.
Sarkoplazmatické retikulum a příčné tubuly
(T-tubuly)
Ca2+ inhibuje troponin, který blokuje připojení hlavice myozinových můstků, hlavice mění úhel připojení
Nervosvalová (motorická) ploténka -synapse - acetylcholin (kurare blokuje reaktivní místa, OF inhibuje acetylcholinesterázu, botulin blokuje uvolnění acetylcholinu)
větší
Motorická jednotka vlákna
rozvětvení axonu na
32
Tenká aktinová filamenta,
bez sarkoplazmatického retikula,
pomalá kontrakce.
Varikozity - zakončení nervů (korálky na niti).
Některé bez podnětů - myogenní kontrakce
- vzrušiče se schopností spontánní depolarizace.
Hladký sval
Srdeční sval
Příčně pruhovaný, mnohem delší akční potenciál než u kosterního svalu. Časté gap junctions - přenos akčního potenciálu z buňky na buňku. Buňky s autorytmicitou - vzrušiče - myogenní srdce (měkkýši, hmyz,
obratlovci) - viz srdce v cévní soustavě
Neurogenní srdce (krabi, pavouci) - původ srdečních rytmů z aktivních neuronů v srdečním gangliu u myokardu.
Odlišnost nervosvalových soustav bezobratlých
Létací svaly - na jeden vzruch 5 - 20 stahů (asynchronní, fibrilární svaly). Svěrače lastur (ne příčně pruh.) iniciuje motoneuron s acetylcholinem. Pro udržení sevření není nutný ani on, ani depolarizace. Relaxace nastane až aktivitou v nervech, které uvolní serotonin.
Organizace a funkce nervových soustav
V průběhu fylogeneze od jednoduchých ke složitějším. několik samostatných typů s obecnými principy:
1. funkční diferenciace uvnitř nervové buňky: příjímací a zpracovávací část
(dendrity, soma), vodivá část (axon).
2. shlukování - ganglia, z nich vodivé dráhy. Neuropil - síť
3. centralizace a hierarchizace -> vznik hlavových (mozkových) ganglií
4. rozvoj v závislosti na celkovém počtu nerv. buněk
Nervové sítě bezobratlých
U hub nepropojené dráždivé buňky netvoří soustavu.
Difúzní soustava (Cnidaria). U některých (nezmar) jediný typ, jinde (Ctenophora, Enteropneusta, v kombinaci s ganglii Echinodermata, Ascidia, někteří měkkýši) větší část, nebo jen periferní část (Anelida, měkkýši). Nezmar: síť jak při povrchu, tak trávicí dutině s mono- bi- a multipolárnímu buňkami. Žádná diferenciace.
Další typ dráždivých buněk: epiteliální svalové buňky s receptorovou a efektorovou částí samy reagují na podráždění. Sasanka: diferenciace:
a) síť multipolárních nervů (pomalé a difúzní vedení)
b) velké bipolární neurony s paralelním průběhem v mezenteriálních svalech /hlavní dráhy s rychlostí 120 cm/s, ostatní 10-20 cm/s)
Medúza: u plovoucích prodloužení výběžků multipolárních neuronů ve zvonu do dvou paralelních svazků rychle vedoucích vláken = > vznik centrálního nerv. okruhu (centralizace).
Radiální nervová soustava
Paprskovité uspořádání nejrozvinutější u ostnokožců. Na povrchu ektoneurální nerv. systém (senzorický), hlouběji hyponeurální (motorický).
facilitace (maximální kontraktilní odpověď až při opakované stimulaci). spontánní rytmická svalová aktivita
I přes nejjednodušší typ nervové soustavy je chování koordinované a často složité.
Bilaterální nervová soustava
Bilaterální symetrie -> přední a zadní konec, nové možnosti centralizace.
1. rovnocenné shluky nervových buněk (ganglií) kdekoliv
2. přídové smysly -> zvláštní význam ganglií v přídi - hlavová - mozková -ganglia nad trávicí trubicí - nadjícnová. Složitost stavby. Fylogenetický růst jejich významu. Spojena s ganglii pod jícnem - podjícnová g. Kontrola nad ostatními excitací a inhibicí. Další progresivní znak: obří vlákna
„Červi"
Ploštěnci Acoela a primitivní měkkýši (chitoni) s náznaky koncentrace v přídi
Anelida - nový typ - žebříčková nervová soustava.
První pár ganglií nad jícnem, druhy pod jícnem, další pod trávicí trubicí (břišní nervová páska). Fylogenetický význam: zvyšování významu mozkových ganglií.
■ Obr. 170. Nervová soustava a pláštěnky (TurbelJaria,
Měkkýši
Základ: několik párů ganglií a dva páry nervových pruhů.Rozdílná stavba v rámci kmene Mozek hlavonožců se 14 laloky splynul ze dvou ganglií Velmi složité projevy nervové činnosti, i složitého chování (učení).
Členovci
Nervová soustava odvozená od žebříčkové:
1. zvětšení nadjícnových ganglií -> mozkové g. (regulační mozkové
centrum) i podjícnových ganglií
2. diferenciace ganglií břišní nervové pásky podle složitosti článků
(končetiny, křídla, přívěsky). Ganglia někdy splývají (pavouci, mouchy). V motorické činnosti vymizely sítě.
Další vrchol (hmyz). Vznik komplikobvaných smyslů, končetin, ústních přívěsků. Některé druhy aktivity (let, chůze, zpěv) jsou iniciovány zvláštními nemodulovanými povely speciálním interneuronům v torakálních gangliích, které potom samy vytvářejí vzorce signálů.
Nervová soustava obratlovců
CNS - mícha + mozek, periferní nervy
viz zoologie strunatců
Mozkový kmen -
prozen- + mezen- + rombencephalon jako pokračování míchy
Retikulární formace - pruh nervové tkáně síťovitého charakteru uvnitř mozkového kmene
Vývoj mozku strunatců a následně obratlovců ze dvou (tří) částí - diferenciace na 5
Prodloužená mícha Mozeček Střední mozek Mezimozek Koncový mozek
Kortex (paleo- střední část šedé hmoty — dolů archi- horní část šedé hmoty — nahoru neo- zatlačuje předchozí i následné) Striatum (spodní část šedé hmoty — dovnitř) Limbický systém (struktury paleo- a archikortexu)
Výkonné funkce NS
Řízení činnosti kosterního svalstva - reflexní teorie čidlo (receptor) dostředivá (aferentní) dráha ústředí (CNS)
odstředivá (eferentní) dráha výkonný orgán (efektor - sval, žláza)
Míšní reflexy
propriorecepční (ovládání délky svalů podněty z nich samotných) exterorecepční (škodlivé podněty na kůži, obranný charakter) Složitější reflexy - centra v nižších oblastech mozku (reflexy postojové, vzpřimovací, vyrovnávací) - podněty z proprioreceptorů, vestibulárního aparátu, kožních receptorů, zrakového orgánu aj.) do ústředí (prodloužená mícha, mozeček, retikulární formace středního mozku) Motorické programy (centrálně vytvářené rytmy - např. chůze, let, plavání) - rytmická činnost neuronů v CNS (oscilátory) (bez periferní složky) - zajišťování polohy těla a změny.
Motorické soustavy (motorická centra + motorická složka - kosterní svalstvo + opravné mechanismy). Hybná centra savců - kůra (procesy cefalizace až kortizace). U nižších obratlovců jiné části mozku.
Úrovně řízení
1. soustava tektoretikulární
u obratlovců vývojově nejstarší, centrum: retikulární formace a střední mozek, tektum - integrace zrakových, staticko-akustických, somaticko-senzorických a čichových signálů. Eferentní ústředí - tegmentum (retikulární jádro)
2. s. talamostriatová (plazi, ptáci)
Integrační centrum - talamus, eferentní složka - paleostriatum (dráhy do středního mozku)
3. motorické soustavy neokortexu (savci)
Přímé kortikospinální dráhy (kůra - mícha). Signál v kůře - výsledek interakcí
různých oblastí kůry a jiných částí mozku. Výstupy
A) extrapyramidové -
B) kortikostriaretikulární systém - ke striatu,
hrudní u psa, bederní u primátů). Svazek kortikobulbární inervuje svalstvo obličejové části, vlastní svazek kortikospinální se kříží (80 %) na rozmezí prodloužené a páteřní míchy Motorické centrum řeči (Broccovo) -postavení mezi motorickými a asociačními centry
mezimozku a střednímu mozku B) pyramidové (vyšší obratlovci) - dráhy z čelního
a temenního laloku do míchy (krční u kopytníků,
4. mozeček (postupný vývoj významu) &) zadní část mozečku p) přední lalok mozečku - (postojové reakce) Y) postranní mozečkové hemisféry - (regulace záměrných pohybů) Aferentní vstupy motorické soustavy - ze smyslových orgánů (receptor vestibulární, propriorecepční - receptor kloubní + svalové vřeténko + Golgiho svalové tělísko, kožní, zrakové)
Řízení činnosti vnitřních orgánů
- vegetativní nervový systém s periferní (senzorická vlákna ze smyslů vnitřních orgánů, eferentní vlákna k hladkému a srdečnímu svalu, žlázám) a centrální složkou (součást CNS) Sympatikus - torakolumbální oddíl
(eferentní vlákna z hrudní a bederní míchy) Parasympatikus - kraniosakrální oddíl (eferentní vlákna z jader mozkového kmene společně s nerv. vagus a křížové míchy - nervi pelvini) Eferentní vegetativní nervové dráhy (přední kořeny)
dvouneuronové (synaptický spoj v paravertebrálním gangliu - oči, slinné žlázy, bronchi, srdce, arterioly)
jednoneuronové (bez synapse - k trávicí trubici od žaludku, močovému měchýři a pohlavním orgánům)
'00, Mícha a míšní somatické a sympatické nervy.
Odlišnost přenašeče v konečné eferentní složce:
sympaticus - noradrenalin parasympaticus - acetylcholin stejně jako mezi pre- a postgangliovou drahou).
Funkční antagonismus sympatiku a parasympatiku
srdce, hladké svalstvo trávicí trubice, zornice - aktivita vagu (parasympaticus) vede ke zpomalení srdeční činnosti, zvýšení motoriky a sekrece trávicí trubice, zúžení zornice
- sympatikus opačné působení.
U jiných jedna ze složek méně významná
(močový měchýř)
Centrální vegetativní nervový systém Mícha - jednoduchá nervová koordinace
- centrum řídící pohlavní funce (genitospinální)
- c. vyprazdňování močového měchýře (vezikospinální)
- c . vyprazdňování střev (anospinální)
- zorniční centrum (ciliospinální) Retikulární formace prodloužené míchy
- centrum kardiovasculární
- c. dýchací
- c. koordinace č. trávicí trubice (motilita x sekrece)
- řízení příjmu potravy a vody
- řízení pohlavních funkcí
- řízení termoregulace
Retikul. formace hypotalamu - komplexy reakcí Dráždění zadní části hypotalamu odpovídá zvýšené činnosti sympatiku (rozšíření zornice, vzestup srdeční činnosti a krev.tlaku, dýchání - ergotropní reakce - i při stresu, typ útok nebo útěk se změnami chování)
Orálnější oblasti hypotalamu - jako parasympatikus zvyšují sekreci a motoriku tráv.trubice - trofotropní účinek
Homeostáza
- některé neurony zaznamenávají změny ve složení a vlastnostech krve
(tlak, teplota, obsahy látek)
- řízení příjmu tekutin (jádra předního hypotalamu) - pocit žízně při zvýšení osmotického tlaku v tělesných tekutinách, tvorba ADH pro vylučování vody
- řízení příjmu potravy - centrum sytosti a hladu Rozmnožování
Přes adenohypofýzu vývoj a činnost pohlavních orgánů, sexuální rytmy. Ocytocin. Integrační činnost soustavy limbický systém -hypotalamus.
Retikul. formace neokortexu
- vliv na pohlavní složky
- integrace somatické a vegetativní aktivity vegetativní reakce při emocích (s hypotalamem)
Čidla (smysly)
- orgány transformující podnět vnějšího i vnitřního prostředí na vzruch Interoreceptory - čidla ve vnitřních orgánech
Proprioreceptory- čidla v pohybové soustavě (kloubní r., svalové vřeténko,
Golgiho šlachová tělíska,
Exteroreceptory - informace o vnějším světě
Mechanoreceptory
(a-e somatické exteroreceptory, f - i proprioreceptory)
Dotykové receptory (Meissner, Vater-Pacciniho) Bolest - volná nerv. zakončení, únikové reakce s průvodními jevy
Proudový orgán - neuromasty zasahují vlásky do kupuly, ta ohybem nerovnoměrně natahuje vlásky a stimuluje receptorové buňky
Sluchové receptory (tympanální orgán, sluchový orgán) -reakce na tlak molekul (vlny zhušťování) - přenos bubínkem přes sluch. kůstky na membránu oválného okénka, do hlemýždě. Přenos vln perilymfou přes scala vestibuli a s. tympani rozechvívá bazilární membránu. Její vychýlení registrují vláskové buňky Cortiho orgánu (vůči m. tectoria)
Echolokace - vysílání ultrazvukových vln a zpětný příjem
Statokinetické receptory -
3 polokružné chodby a 3 váčky. Skvrny vláskových buněk s kupulou v ústí chodeb jsou drážděny rozpory mezi pohybem vestibulárního systému a setrvačností endolymfy.
V utriculu a sacculu v kupule otolity pro registraci vůči zemské tíži.
Kloubní receptory - aktivace mechanickými podněty Svalové vřeténko - specializované svalové vlákno s krajovými kontrakcemi (intrafuzální, vřeténkové), uprostřed nervová zakončení - vzruch vzniká pasivním natahováním vlákna. Y-vlákna zajišťují citlivost při zkráceném svalu. Golgiho šlachové tělísko -zaznamenávají zkrácení svalu
otolity CaC03
Receptory v utrikulu a sakulu
Chemoreptory
Čich -
primární smyslové buňky (člověk až 20 milionů na
5 cm2) v horní části nosní dutiny.
Rozdílná citlivost: CO nedetekujeme, merkaptan
2,5.10-10 mg/l vzduchu
Adaptace.
Chuť -
sekundární smyslové buňky (člověk 10 tisíc), ústí dutina. Citlivost NaCl 10-2 M, chitin 0,8.10-5 M.
Radioreceptory
Zrak -
komorové oko - až stamilióny receptorových buněk (tyčinky, čípky). Opětovné soustředění světelných vln po průchodu optickým systémem - převrácený zmenšený obraz. Stavba oka. Fotopigment (různý opsin + retinal) je měněn světelnou energií, se změnami sodíkového proudu vzniká akční potenciál složené oko členovců - ommatidia
Termoreceptory (Ruffini, Krause, spec. termoreceptor)
Fyziologie rozmnožování
Vegetativní (nepohlavní) rozmnožování
Generativní (pohlavní) rozmnožování - XX vajíčka XY (XX) spermie
Hermafroditismus - posun dozrávání pohlavních produktů
Haploidní gamety — diploidní zygota s genetickým materiálem obou rodičů
"Menstruační cyklus, provbokovaná ovulace
Rýhování — vývoj zárodku. Probíhá v různých podmínkách
Savci - děloha, uchycení (nidace) ve stáří 4-6 dní. Vajíčka s malým množstvím
žloutku - malým množstvím zásobních látek a tím i výživy - placenta (ochrana
mechanická, výměna látek)
Plod od 3. měsíce těhotenství průběžné změny velikosti objemu dělohy Hormonální změny: placentární produkce choriongonadotropinu k involuci žlutého tělíska se stimulací sekrece progesteronu a estrogenů. Ty později secernuje placenta sama. Průběžné hormonální změny (růstový h., tyroidální, kortikoidy) Porod - vlivy plodu (produkce ACTH, kortizolu a následně prostaglandinů s podporou motility plodu, více estrogenů) i matky (ocytocin pro zvýšení děložních kontrakcí)
Období po porodu - nízká sekrece gonadotropinů klidový stav ovarií, involuce dělohy, tvorba mateřského mléka. Příprava již během těhotenství: vývoj mléčné žlázy podporován estrogeny, progesteronenem, glukokortikoidy, prolaktin z předního laloku hypofýzy podporuje tvorbu mléka. Prvotní sekret - kolostrum s více bílkovinami a méně tuky. Funkce ocytocinu pro sekreci prolaktinu, tvorbu mléka, kontrakci hladkých svalů vývodů mléčné žlázy.
Fyziologie rozmnožování člověka - viz antropologie Živorodost - savci, některé paryby Vejcorodost - většina obratlovců Vejcoživorodost - mlok, slepýš, užovka hladká
- hmyz: larviparie až pupiparie