2 Význam a regulační povaha nervového systému Buněčný podklad nervového systému K čemu je dobrý nervový systém? Význam a regulační povaha nervového systému Jednobuněčný organismus • Jedna buňka musí vykonávat vše - nižší efektivita • Závislost na vlastnostech vnějšího prostředí • Vysoká míra stresu • Krátká doba přežití Mnohobuněčný organismus • Buněčná specializace – vyšší efektivita • Vnitřní prostředí – homeostáza • Nižší míra stresu • Delší doba přežití Význam a regulační povaha nervového systému Jednobuněčný organismus • Jedna buňka musí vykonávat vše - nižší efektivita • Závislost na vlastnostech vnějšího prostředí • Vysoká míra stresu • Krátká doba přežití Mnohobuněčný organismus • Buněčná specializace – vyšší efektivita • Vnitřní prostředí – homeostáza • Nižší míra stresu • Delší doba přežití Význam a regulační povaha nervového systému Jednobuněčný organismus • Jedna buňka musí vykonávat vše - nižší efektivita • Závislost na vlastnostech vnějšího prostředí • Vysoká míra stresu • Krátká doba přežití Mnohobuněčný organismus • Buněčná specializace – vyšší efektivita • Vnitřní prostředí – homeostáza • Nižší míra stresu • Delší doba přežití Význam a regulační povaha nervového systému • K přežití mnohobuněčných organismů je nutné – Udržovat homeostázu – Koordinovat tělesné funkce Význam a regulační povaha nervového systému • K přežití mnohobuněčných organismů je nutné – Udržovat homeostázu – Koordinovat tělesné funkce • K udržení homeostázy je nutné udržovat – Složení vnitřního protředí – Integritu tkáňových/orgánových/tělesných bariér Význam a regulační povaha nervového systému • K přežití mnohobuněčných organismů je nutné – Udržovat homeostázu – Koordinovat tělesné funkce • K udržení homeostázy je nutné udržovat – Složení vnitřního protředí – Integritu tkáňových/orgánových/tělesných bariér • Ke koordinaci tělesných funkcí je nutné – Přijímat signály z vnějšího a vnitřního prostředí – Zpracovávat informace z těchto signálů – Koordinovaně odpovídat na tyto podměty Význam a regulační povaha nervového systému • Ke koordinaci tělesných funkcí je nutné – Přijímat signály z vnějšího a vnitřního prostředí – Zpracovávat informace z těchto signálů – Koordinovaně odpovídat na tyto podměty Vstup Integrace Výstup Význam a regulační povaha nervového systému • Ke koordinaci tělesných funkcí je nutné – Přijímat signály z vnějšího a vnitřního prostředí – Zpracovávat informace z těchto signálů – Koordinovaně odpovídat na tyto podměty Vstup Integrace Výstup REGULACE Význam a regulační povaha nervového systému • Regulace – Nervová – Humorální Význam a regulační povaha nervového systému • Regulace – Nervová – Humorální Centrální nervový systém řídí/ významně ovlivňuje všechny typy regulací http://biology.about.com/od/anatomy/p/Hypothalamus.htm Význam a regulační povaha nervového systému Regulace humorální • Chemický působek • Nespecifický kanál vedení „využití stávající infra- struktury“ • Specificita dána přítomností receptoru na cílové buňce • Energeticky nenáročná • Pomalý nástup účinku • Trvání účinku - dlouhé Regulace nervová • Neurotransmiter • Specifický kanál vedení • Specificita dána infrastrukturou • Energeticky náročná • Rychlý účinek • Trvání účinku - krátké Význam a regulační povaha nervového systému Regulace humorální • Chemický působek • Nespecifický kanál vedení „využití stávající infra- struktury“ • Specificita dána přítomností receptoru na cílové buňce • Energeticky nenáročná • Pomalý nástup účinku • Trvání účinku - dlouhé Regulace nervová • Neurotransmiter • Specifický kanál vedení • Specificita dána infrastrukturou • Energeticky náročná • Rychlý účinek • Trvání účinku - krátké http://www.austincc.edu/ Význam a regulační povaha nervového systému Význam a regulační povaha nervového systému Vstup Integrace Výstup REGULACE Význam a regulační povaha nervového systému Vstup Integrace Výstup REGULACE Potenciální vstup Potenciální výstup ANTICIPACE Stavba nervové soustavy https://userscontent2.emaze.com/images/be175f0a-afae-4d7c-944c-f6376cf09fba/60c3e8a3-a6b9-4a3d-943d-1841136a9ccf.png Kompartmentalizace • Buněčná specializace vede u mnohobuněčných organismů ke kompartmentalizaci na různých úrovních – Tkáňová úroveň – Orgánová úroveň – Systémová úroveň Kompartmentalizace • Buněčná specializace vede u mnohobuněčných organismů ke kompartmentalizaci na různých úrovních – Tkáňová úroveň – Orgánová úroveň – Systémová úroveň • Jednotlivé kompartmenty jsou od sebe odděleny bariérami • Vlastnosti/složení obsahu jednotlivých kompartmentů se velmi liší Nitrolební kompartment http://edutoolanatomy.wikispaces.com v v • Velmi specifická oblast • Mozek • Likvor • Krev (v cévách) • Bariéry mezi mozkem, likvorovým a intravaskulárním kompartmentem – Meningeální – Hematolikvorová – Hematoencefalická http://www.corpshumain.ca/en/Cerveau3_en.php Meningeální a hematolikvorová bariéra https://sisu.ut.ee/histology/meninges https://sisu.ut.ee/histology/meninges Mozkomíšní mok http://www.control.tfe.umu.se PCh AG • Čirá tekutina vzniklá aktivní sekrecí • Likvorový prostor  Vystlán ependymem  150-250 ml Mozkomíšní mok http://www.control.tfe.umu.se PCh AG • Čirá tekutina vzniklá aktivní sekrecí • Likvorový prostor  Vystlán ependymem  150-250 ml • Tvorba mozkomíšního moku  Plexus choroideus (PCh) -70%  Buněčný metabolismus  Kapilární ultrafiltrát  450-750 ml/den • Resorbce mozkomíšního moku  Archnoidální granulace (AG) Mozkomíšní mok http://www.control.tfe.umu.se PCh AG• Složení  Vysoký obsah Mg+ a Na+  Nízký obsah K+ a Ca2+  Minimum buněk (max 5/ml) Mozkomíšní mok http://www.control.tfe.umu.se PCh AG• Složení  Vysoký obsah Mg+ a Na+  Nízký obsah K+ a Ca2+  Minimum buněk (max 5/ml) • Funkce  Ochrana  Funkce transportní,metabolická, imunologická Nový pohled na produkci a vstřebávání mozkomíšního moku • CSF – cerebrospinal fluid • ISF – interstitial fluid • VRS – Virchow Robin space (prostor mezi pia mater a cévou – arterií, vénou, ale netýká se kapilár) Ducros A, Biousse V. Headache arising from idiopathic changes in CSF pressure. The Lancet Neurology. 2015;14:655–668. Hematoencefalická bariéra • Vysoce organizovaná bariéra – Endotel (nízká propustnost díky zonlua occludens) – Lamina basalis – Astrocyty https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/12/Blood_vessels_brain_english.jpg Hematoencefalická bariéra FSM (basic artwork: wikimedia commons) Cirkumventrikulární orgány • Bohatě vaskularizované • Modifikovaná hematoencefalická bariéra • Senzory • Sekrece http://www.neuros.org/index.php?option=com_photos&view=photos&oid=hafizbilal Nitrolební kompartment • Mozek • Likvor • Krev (v cévách) • Intrakraniální tlak (ICP) tlak v nitrolebí • Cerebrální perfusní tlak (CPP) tlakový gradient díky kterému teče krev do mozku http://edutoolanatomy.wikispaces.com CPP = MAP - ICP Cerebrální perfúzní tlak Střední arteriální tlak Intrakraniální tlak Stavba nervové soustavy • Neurony – Příjem, integrace a šíření informace • Neuroglie – Podpůrná činnost Stavba nervové soustavy • Neurony – Příjem, integrace a šíření informace • Neuroglie – Podpůrná činnost • Počet neuronů cca. 100 miliard • Poměr neruon/glie – 1/10 - 50 (Principles of Neural Science, 4th ed., 2012) – 1/1 (Nolte´s Human Brain, 7th ed., 2015) Stavba nervové soustavy Díky kompartmentalizaci a podpůrné činnosti neruoglie je udržována homeostáza CNS ve velmi úzkém rozmezí Stavba nervové soustavy Díky kompartmentalizaci a podpůrné činnosti neruoglie je udržována homeostáza CNS ve velmi úzkém rozmezí To umožňuje žít neuronům po celý život jedince! Neuroglie Centrální nervový systém • Astrocyty – Hematoencefalická b. – Udržování homeostázy – Metabolismus neurotransmiterů – Důležité také při vývoji mozku Neuroglie Centrální nervový systém • Astrocyty – Hematoencefalická b. – Udržování homeostázy – Metabolismus neurotransmiterů – Důležité také při vývoji mozku • Oligodendrocyty – Myelinový obal Neuroglie Centrální nervový systém • Astrocyty – Hematoencefalická b. – Udržování homeostázy – Metabolismus neurotransmiterů – Důležité také při vývoji mozku • Oligodendrocyty – Myelinový obal • Mikroglie – Imunita Neuroglie Centrální nervový systém • Astrocyty – Hematoencefalická b. – Udržování homeostázy – Metabolismus neurotransmiterů – Důležité také při vývoji mozku • Oligodendrocyty – Myelinový obal • Mikroglie – Imunita • Ependymální buňky – Choroidní plexus – (hemato-likvorová bariéra) – Výstelka komorového systému (likvoro-encefalická bariéra) Neuroglie Centrální nervový systém • Astrocyty – Hematoencefalická b. – Udržování homeostázy – Metabolismus neurotransmiterů – Důležité také při vývoji mozku • Oligodendrocyty – Myelinový obal • Mikroglie – Imunita • Ependymální buňky – Choroidní plexus – (hemato-likvorová bariéra) – Výstelka komorového systému (likvoro-encefalická bariéra) Periferní nervový systém • Satelitní buňky – Podpůrná funkce v periferních gangliích Neuroglie Centrální nervový systém • Astrocyty – Hematoencefalická b. – Udržování homeostázy – Metabolismus neurotransmiterů – Důležité také při vývoji mozku • Oligodendrocyty – Myelinový obal • Mikroglie – Imunita • Ependymální buňky – Choroidní plexus – (hemato-likvorová bariéra) – Výstelka komorového systému (likvoro-encefalická bariéra) Periferní nervový systém • Satelitní buňky – Podpůrná funkce v periferních gangliích • Schwanovy buňky – Myelinový obal Neuron http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Klasifikace neuronů http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations Klasifikace neuronů http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations Klasifikace neuronů http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations Membránový potenciál • Vzniká díky rozdílům v koncentracích iontů na opačných stranách semipermeabilní membrány http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Klidový membránový potenciál neuronu • Vysoce nestabilní stav membrány • Proč? – Rychlost! • Mozková spotřeba Kyslík - 20% celkové tělesné spotřeby Glukóza – 25% celkové tělesné spotřeby http://assassinscreed.ubi.com Akční potenciál • Rychlá změna napětí na membráně • Šíří se membránou • Princip vše nebo nic http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Šíření akčního potenciálu • Lokální proudy • Anterográdní směr http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Saltatorní vedení http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations • Myelinová pochva • Ranvierovy zářezy • Energetická úspora • Rychlost • Rychlost vedení dále ovlivněna průřezem vlákna – elektrický odpor nepřímo úměrný průřezu Klasifikace nervových vláken • Axony • U člověka většina myelinizovaná (V CNS všechna) • Nemyelinizovaná pouze evolučně nejstarší vlákna http://neuroscience.uth.tmc.edu/s2/chapter04.html