1 / 192

Nervový systém

2008. Nervový systém. Nervový systém. Mozek člověka je pravděpodobně nejkomplikovanější struktura na Zemi 1cm 3 mozkové tkáně obsahuje přes 50 miliónů buněk, navzájem různě propojených v mozku člověka je snad až 10 11 buněk spojených 10 15 spojů!

thi
Download Presentation

Nervový systém

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. 2008 Nervový systém

  2. Nervový systém • Mozek člověka je pravděpodobně nejkomplikovanější struktura na Zemi • 1cm3 mozkové tkáně obsahuje přes 50 miliónů buněk, navzájem různě propojených • v mozku člověka je snad až 1011 buněk spojených 1015 spojů! • nervové impulsy běží rychlostí 150m/s. Endokrinní systém zpravidla reaguje v horizontu minut, hodin nebo dní • nervový systém různých skupin živočichů je velmi podobný na úrovni buněk; velmi se ale liší na vyšších úrovních

  3. Přehlednervová soustava: input, integration, output • Nervový systém provádí tři hlavní funkce: • funkce senzorická - příjem informací z vnějšího i vnitřního prostředí • funkce asociační - zpracování informací • funkce výkonná - pokyny výkonným orgánům (svaly, žlázy)

  4. Stavba nervového systému • Centrální nervová soustava: mozek + mícha • Periferní nervová soustava - zabezpečuje senzorické a motorické signály do CNS a z CNS

  5. Stavba neuronu

  6. Stavba neuronu • Tělo - jádro a další organely • výběžky • dendrity (dendron = strom) - přijímají impulsy a vedou je dovnitř těla buňky • axon - obvykle mnohem delší než dendrity. Axon vede impulsy směrem ven z nervové buňky

  7. Axon • Vede impulsy ven z buňky • neuron může mít mnoho dendritů vždy má ale jen jeden axon • axony, spojující míchu a nohu člověka mohou mít až 1m délky • místo, ve kterém axon nasedá na tělo neuronu se nazývá iniciální segment (axon hillock) • opačný konec axonu se nazývá synaptický terminál, ze kterého se při nervovém vzruchu uvolňují chemické látky neurotransmitery

  8. Axon • mnoho axonů je kryto izolační vrstvou, zvanou myelinová pochva • místo, kde se dva neurony setkávají se nazývá synapse • neuron, ze kterého je vzruch vysílán se nazývá presynaptický neuron • neuron, který vzruch přijímá se nazývá postsynaptický neuron

  9. Stavba neuronu

  10. Reflexní oblouk

  11. Reflexní oblouk • Nejjednodušší typ reflexního oblouku se skládá pouze ze dvou neuronů • sensorický neuron - přijímá informaci ze senzoru (změna osvětlení, tlaku, zvuku) a předává ji motorickému neuronu • motorický neuron - vede signál efektorové buňce (svalová buňka nebo žláza), která provede odpověď

  12. Patelární reflexKnee-jerk reflex • Reflex je způsoben úhozem na šlachu připojené k musculus quadriceps • sensorické receptory ve stehnu zachytí změnu napětí ve svalu • sensorický neuron převede informaci do míchy • v míše informace přeskočí mezi sensorickým a motorickým neuronem • aktuální reflex provádějí pouze dva neurony (sensorický a motorický), ale sensorický neuron rovněž komunikuje interneuronem v míše

  13. Patelární reflexKnee-jerk reflex • Interneuron inhibuje určité motorické neurony a zabrání stahu flexoru, který je antagonistou m. quadriceps • jiné motorické neurony přenesou signál na m. quadriceps, který se stáhne • reflexní oblouk je tak jasná a logická věc, že neurofyziologům činilo obtíže přijmout roli hormonální soustavy, neboť nebylo jasné, proč si nervová soustava nevystačí sama…?

  14. Reflexní oblouk

  15. Reflexní oblouk • Většinou je vloženo mezi sensorický a motorický neuron mnoho interneuronů, které mezi sebou komunikují. Interneurony zpracovávají sensorické informace a připravují optimální behaviorální odpověď • i u velmi jednoduchých živočichů jsou interneurony neustále aktivní, a „povídají si“ mezi sebou • velké množství interneuronů v mozku člověka rozhoduje, které chování nakonec nastane • pokud se například vůlí rozhodneme neuskutečnit patelární reflex, interneurony mozku vyšlou signál do míchy a i po klepnutí kladívkem zůstane koleno nehybné

  16. Šedá a bílá hmota • Těla interneuronů a motorických neuronů tvoří šedou hmotu centrálního nervového systému • v míše je šedá hmota uvnitř a bílá vně • vnější bílá hmota míchy je tvořena sensorickými a motorickými axony • těla sensorických neuronů se však nachází vně míchy, kde tvoří útvary zvané zadní kořeny míchy. Ganglion je shluk těl neuronů, často podobné funkce, umístěný na periferii NS • podobné útvary v mozku se nazývají jádra (nuclei)

  17. Různé typy neuronů Těla neuronů a dendrity černě, axony fialově. Neuron na obr. b dole má až 100 000 synapsí!

  18. Různé typy neuronů (a) sensorický neuron obratlovců. Krátké a početné dendrity komunikují se sensory. Dlouhý axon vede vzruchy do CNS. Tělo buňky je umístěno na axonovém vlákně. (b) dva typy interneuronů z mozku savce. Na horním obrázku je dobře vidět rozvětvený axon (c) motorický neuron bezobratlých. Tělo neuronu zde nasedá na dendrity

  19. Typy nervových okruhů • informace z jednoho zdroje, např. z oka dostává do několika míst mozku, tedy z jednoho presynaptického neuronu jde do několika postsynaptických • informace z více zdrojů jdou do jednoho místa v mozku. Např. vidění, hmat a sluch pomáhají identifikovat objekt. Z mnoha presynaptických neuronů jde tedy informace do jednoho postsynaptického • v třetím případě může jít informace kruhem. Takto snad může být uchována informace v lidském mozku - krátkodobá paměť

  20. Gliové buňky • Je jich 10 - 50x víc než nervových buněk (Glia = lepidlo) • donedávna se mělo za to, že mají pouze pomocnou roli; výzkumy posledních let ukázaly, že existují synapse i mezi gliovými buňkami a neurony • v mozku a míše je několik typů gliových buněk • v embryu gliové buňky (radial glia) razí cestu, po které porostou neurony z nervové trubice za vzniku CNS

  21. Gliové buňky • V dospělém CNS gliové buňky zvané astrocyty poskytují strukturální a metabolickou podporu neuronům • astrocyty jsou též odpovědné za tvorbu těsných spojů (tight junctions) mezi kapilárami v mozku. Výsledkem je bariéra mezi mozkem a krví, která zabraňuje proniknutí většiny substancí z krve do mozku. Výsledkem je přesná kontrola extracelulárního prostředí mozkových buněk • výzkumy posledních let naznačují, že astrocyty komunikují jeden s druhým a s neurony pomocí chemických signálů

  22. Astrocyty

  23. Gliové buňkyoligodendrocyty a Schwanovy buňky • Oligodendrocyty jsou v CNS • Schwanovy buňky jsou v PNS • Obojí jsou gliové buňky, které vytvářejí myelinový obal kolem axonů mnoha neuronů

  24. Gliové buňkyoligodendrocyty a Schwanovy buňky • Neurony jsou myelinované tehdy, když v jejich vývoji se Schwanova buňka nebo oligodendrocyt rostou kolem axonu a v mnoha vrstvách jej obtáčejí • Membrány jsou lipidové, což má za následek velmi slabou vodivost těchto membrán • Výsledkem je izolace axonů, funkčně podobné umělohmotné izolaci elektrických drátů

  25. Gliové buňkyoligodendrocyty a Schwanovy buňky • Při roztroušené skleróze se myelinový obal axonů rozpadá, což má za následek nesprávné vedení elektrických impulsů v axonech • Výsledkem je postupná ztráta koordinace Na fotografii jsou vidět světlé plaky způsobující roztroušenou Sklerózu. Obrázky jsou snímány ve dvoutýdenních intervalech

  26. Hematoencefalická bariéra • = bariéra mezi krví a CNS • „tight junctions“ mezi endotelovými buňkami kapilár • Absence fenestrací – na rozdíl od obvyklých tělních kapilár nemají mozkové kapiláry fenestrovanou („proděravělou“) stěnu • Omezení pinocytózy - exocytózy a endocytózy • Astrocyty vytvářejí kolem kapilár val

  27. Povaha nervových signálů • Všechny buňky mají rozdíl v elektrickém náboji na obou stranách plasmatické membrány • Tomuto rozdílu se říká membránový potenciál • Membránový potenciál lze měřit voltmetrem, jehož jedna elektroda je v buňce a druhá na vnější straně membrány • Elektroda mimo buňku nese název referenční elektroda

  28. Membránový potenciál • V živočišné buňce se membránový potenciál pohybuje mezi – 50 mV až – 100mV • Znaménko „-“, minus, signalizuje, že vnitřek buňky nese záporný náboj Neuron v klidu má membránový potenciál okolo – 70 mV Tento potenciál je jmenován klidový potenciál

  29. „Giant axons“ • Neurony některých bezobratlých, jako např. sépií, jsou neobvykle velké a lze na nich proto snadno studovat vedení nervového vzruchu • Některé neurony sépií mají průměr až 1mm! – lze proto do nich snadno vložit elektrody a provést měření. Řada objevů ze základního výzkumu byla provedena právě na obřích axonech těchto hlavonožců

  30. Jak neuron udržuje membránový potenciál? • Membránový potenciál existuje díky nerovnoměrnému rozložení iontů na obou stranách plasmatické membrány • Tento rozdíl udržuje membránový přenašeč, zvaný sodíko-draslíková pumpa

  31. Jak neuron udržuje membránový potenciál? • Uvnitř buňky je hlavním iontem draslík K+, ačkoli jsou zde přítomny i ionty sodíku Na+ • Mimo buňku je situace opačná, hlavním iontem je zde sodík Na+, ačkoli jsou zde i ionty K+ • Uvnitř buňky jsou hlavními anionty proteiny, aminokyseliny, sulfáty, fosfáty a další látky, symbolizované na obrázku jako A- Protože ionty nesou náboj, fosfolipidová dvojvrstva je pro ně nepropustná

  32. Jak neuron udržuje membránový potenciál? • Uvnitř buňky jsou v nízké koncentraci přítomny rovněž chloridové anionty Cl- • Mimo buňku jsou Cl- hlavními anionty I v klidu existuje stálá difuse K+ směrem ven z buňky a iontů Na+ dovnitř. Velikost šipek symbolizuje velikost difuse. Na+/K+ pumpa vyrovnává gradient v opačném směru.

  33. Na+/K+ pumpa Na/K pumpa přenáší vždy 3 ionty Na+ směrem ven a zároveň 2 ionty K+ směrem dovnitř buňky. Energii dodává ATP.

  34. Iontové kanály • Pro průnik membránou musí být ionty být buď přeneseny Na/K pumpou, nebo • mohou přejít iontovými kanály, které jsou specifické pro každý druh iontu • některé kanály umožňují průchod pouze Na+ iontů, jiné K+ iontů a ještě jiné pouze Cl- iontů • podle toho, kolik má plasmalema iontových kanálů jsou určeny její vlastnosti • Různé plasmatické membrány se tak mohou chovat zřetelně odlišně

  35. Iontové kanály • Většina buněk, včetně neuronů, má mnohem větší propustnost pro K+ než pro Na+ • Plasmalema neuronů je pro K+ až 50x propustnější než pro Na+ • což nasvědčuje tomu, že je v membráně mnohem více K+ kanálů než Na+ kanálů • protože anionty jsou většinou velké molekuly (proteiny apod.), které nemohou proniknout ven, vnitřek axonu nese vždy záporný náboj

  36. Elektrický a chemický gradient • Ionty se pohybují tak, aby se nastolila rovnováha, tedy z míst o větší koncentraci do míst o menší koncentraci (chemický gradient) • a rovněž tak, aby se vyrovnal elektrický náboj (elektrický gradient) Ionty K+ jsou taženy směrem ven z buňky chemickým gradientem, ale naopak směrem dovnitř gradientem chemickým

  37. Elektrický a chemický gradient • kdyby K+ byl jediný iont v buňce, chemický i elektrický gradient by se časem vyrovnal na hodnotě – 85 mV • plasmalema je mnohem méně propustná pro Na+ ionty, avšak tyto jsou taženy dovnitř buňky jak chemickým, tak elektrickým gradientem výsledný potenciál je tedy o něco menší, typicky okolo - 70 mV.

  38. Elektrický a chemický gradient • kdyby se difuse obou iontů ponechala svému osudu, časem by Na+ proniklo do buňky a K+ by proniklo ven • klidové potenciál proto neustále vyrovnává Na/K pumpa, které čerpá Na+ ven a K+ dovnitř

  39. Iontové kanály • Všechny buňky mají membránový potenciál • pouze svalové a nervové buňky ale mají schopnost změn tohoto potenciálu • změna tohoto potenciálu může vyústit v elektrický impuls • některé iontové kanály jsou otevřené neustále • jiné jsou uzavřené, a mohou se otevřít nebo zavřít po obdržení stimulu (gated ion channels)

  40. Iontové kanály • Stimul může přijít jak z vnějšího prostředí (světlo pro oko nebo chvění vzduchu pro sluch), nebo z prostředí vnitřního (elektrické nebo chemické impulsy pro interneurony) • některé iontové kanály se otevírají nebo zavírají na chemický stimul, jako jsou neurotransmittery uvolněné ze synaptického terminálu (chemically-gated ion channels) • jiné se otevírají a zavírají v souvislosti se změnou membránového potenciálu (voltage-gated ion channels)

  41. Navíc jeden typ kanálu propouští pouze jeden druh iontu • existuje tak sodíkový chemically-gated ion channel a sodíkový voltage-gated ion channel, stejně jako draslíkový chemically-gated ion channel a draslíkový voltage-gated ion channel

  42. Hyperpolarizace a depolarizace • Je-li dendrit stimulován neurotransmitterem, záleží na tom, jaký typ iontového kanálu bude otevřen. Může tak dojít k hyperpolarizaci nebo depolarizaci

  43. Hyperpolarizace Hyperpolarizace = zvětšení membránového potenciálu. Jednou z možností je otevření K+ kanálu, čímž se zvýší jeho průnik ven z buňky po chemickém gradientu, a vnitřek buňky se stane negativnějším

  44. Depolarizace Depolarizace = snížení membránového potenciálu. Jednou z možností je otevření Na+ kanálů. Sodík proniká po chemickém i elektrickém gradientu do buňky a membránový potenciál se snižuje

  45. Hyperpolarizace a depolarizace • Změny v elektrickém napětí způsobené hyperpolarizací a depolarizací jsou graduované: velikost změny závisí na velikosti stimulu • větší stimul otevře více kanálů a způsobí větší změnu v membránovém potenciálu

  46. Akční potenciál • Depolarizace membrány je ovšem graduovaná pouze k určitému bodu, zvanému prahový potenciál • pokud depolarizace dosáhne tohoto prahového potenciálu, vznikne nový typ odpovědi, zvaný akční potenciál

  47. Akční potenciál Akční potenciál může v neuronu vzniknout pouze v axonu.. Může jej spustit depolarizace dendritu nebo těla buňky, odkud se rozšíří až do axonu Prahový potenciál je typicky o 15 až 20 mV menší než klidový potenciál V axonu se tedy jedná o potenciál v rozmezí -50mV až -55mV

  48. Hyperpolarizace, depolarizace, akční potenciál

  49. Akční potenciál • Akční potenciál je negraduovaný; jedná se o odpověď typu vše-nebo-nic • velikost akčního potenciálu je tedy nezávislá na velikosti depolarizace, která jej vyvolala. • Jakmile je jednou akční potenciál spuštěn, membránový potenciál prochází stereotypní sekvencí změn

More Related