ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΝΕΥΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΚΟΝΣΟΥΛΑΣ ΧΡΗΣΤΟΣ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΝΕΥΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΚΟΝΣΟΥΛΑΣ ΧΡΗΣΤΟΣ"

Νηλεύς Γαλάνη
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΝΕΥΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΚΟΝΣΟΥΛΑΣ ΧΡΗΣΤΟΣ

Επίπεδα οργάνωσης: Γονίδια - Συμπεριφορά Έσχατη πρόκληση των επιστημών της ζωής είναι η κατανόηση της βιολογικής βάσης της συνείδησης και των νοητικών διεργασιών που

2 Επίπεδα οργάνωσης: Γονίδια - Συμπεριφορά Έσχατη πρόκληση των επιστημών της ζωής είναι η κατανόηση της βιολογικής βάσης της συνείδησης και των νοητικών διεργασιών που αφορούν την αντίληψη, τη δράση, τη μνήμη και τη μάθηση. Η συμπεριφορά (από την κίνηση ως την σκέψη και τα συναισθήματα) είναι το αποτέλεσμα της εγκεφαλικής λειτουργίας.

3 Φρενολογία ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ (τα στοιχεία της συμπεριφοράς εδράζονται Βλάβη σε αριστερό μετωπιαίο και βρεγματικό λοβό σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου). καταργεί κατανόηση και εκφορά λόγου Franz Joseph Gall ( ) Pierre Paul Broca ( ) Carl Wernicke ( ) Ανατομικές περιοχές φλοιού Τα νεύρα διεγείρονται με ηλεκτρικό ερεθισμό Χρώση νευρώνων Δόγμα του νευρώνα Korbinian Brodmann ( ) Luigi Aloisio Galvani ( ) Camillo Golgi ( ) Santiago Ramón y Cajal ( )

Το ΚΝΣ είναι ένα πολύπλοκο όργανο, ενώ για τον σχηματισμό του συμμετέχει το ~40% των

4 ΕΙΣΑΓΩΓΗ To κεντρικό νευρικό σύστημα (Κ.Ν.Σ. εγκέφαλος και νωτιαίος μυελός) περιέχει ~100 δισεκατομύρια νευρώνες και φορές περισσότερα γλοιακά κύτταρα. Το ΚΝΣ είναι ένα πολύπλοκο όργανο, ενώ για τον σχηματισμό του συμμετέχει το ~40% των ανθρώπινων γονιδίων. Ο αριθμός των νευρώνων και των συνδέσεων τους ενέχονται για τον ασύλληπτο βαθμό λειτουργικής πολυπλοκότητας

5 Νευρώνες + Γλοιακά κύτταρα + τριχοειδή = λειτουργική μονάδα Κυκλοφορικό σύστημα του εγκεφάλου Υποστηρίζει λειτουργίες όπως: Συναπτική δραστηριότητα Ομοιόσταση των εξωκυττάριων υγρών Μεταβολισμός της ενέργειας Νευρική προστασία

6 Γλοιακά κύτταρα Μικρογλοία Αστροκύτταρο Κύτταρα Schwann Ολιγοδενδροκύτταρο

7 Ολιγοδενδροκύτταρα + Κύτταρα Schwann = Μυελίνη Αστροκύτταρα = στήριξη, μεταβολισμός, αγωγή. Μικρογλοία = ανοσολογική αντίδραση, εκκαθαριστές κυτταρικών υπολειμμάτων

8 Σχέση νευρώνα-αστροκυττάρου και τριχοειδών

ΝΕΥΡΩΝΑΣ Μορφολογία - Σχήμα Κατεύθυνση πληροφορίας Ολοκλήρωση σήματος (signal integration) Συνδέσεις - Συνάψεις Μορφολογία μετασυναπτικός προσυναπτικός Το κυτταρικό

9 ΝΕΥΡΩΝΑΣ Μορφολογία - Σχήμα Κατεύθυνση πληροφορίας Ολοκλήρωση σήματος (signal integration) Συνδέσεις - Συνάψεις Μορφολογία μετασυναπτικός προσυναπτικός Το κυτταρικό σώμα φέρει τον πυρήνα και τα οργανίδια. Οι δενδρίτες λαμβάνουν και επεξεργάζονται σήματα. Άκανθες. Οι άξονες άγουν σήματα. Τελικές απολήξεις. Μυελίνη/Κόμβοι Ranvier.

10 Μυελώδες Έλυτρο ΚΝΣ, ΠΝΣ

11 Μυελίνη και κατανομή διαύλων στον κόμβο του Ranvier Τασεοεξαρτώμενοι δίαυλοι Να+ Τασεοεξαρτώμενοι δίαυλοι K+ N, node PN, paranode JPN, juxta paranode IN, internode

12 Μυελίνη

13 Aνάπτυξη δενδριτών Το αρχιτεκτονικό σχέδιο του δενδριτικού πεδίου ενός νευρώνα είναι γονιδιακά καθορισμένο.

14 Τύποι νευρώνων

15 Πυραμιδοειδές κύτταρο Κύτταρο Purkinje της παρεγκεφαλίδας

16 Συνάψεις

17 Συνάψεις

18 Συνάψεις SPINE

Τα μεμβρανικά οργανίδια κατανέμονται εκλεκτικά Κυτταρικό σώμα και δενδρίτες: Μιτοχόνδρια (παράγουν ΑΤP) Υπεροξειδοσωμάτια (καταστρέφουν τοξίνες, Η 2 Ο 2 ) Κενοτοπιώδης συσκευή (αδρό ε.δ., λείο ε.δ., Golgi, εκκριτικά κυστίδια, ενδοσωμάτια, λυσοσωμάτια, άλλα κυστίδια).

19 Τα μεμβρανικά οργανίδια κατανέμονται εκλεκτικά Κυτταρικό σώμα και δενδρίτες: Μιτοχόνδρια (παράγουν ΑΤP) Υπεροξειδοσωμάτια (καταστρέφουν τοξίνες, Η 2 Ο 2 ) Κενοτοπιώδης συσκευή (αδρό ε.δ., λείο ε.δ., Golgi, εκκριτικά κυστίδια, ενδοσωμάτια, λυσοσωμάτια, άλλα κυστίδια). Νευράξονας: Δεν διαθέτει: Ριβοσωμάτια, αδρό ε.δ., Golgi, λυσοσωμάτια όχι πρωτεινοσύνθεση. Διαθέτει: Συναπτικά κυστίδια, μεμβράνες πρόδρομων κυστιδίων, μιτοχόνδρια, ε.δ.

Κυτταρικός σκελετός Ο κυτταροσκελετός καθορίζει το σχήμα και την κατανομή των οργανιδίων Οι μικροσωληνίσκοι αποτελούνται από 13 πρωτονημάτια (ζεύγη υπομονάδων

20 Κυτταρικός σκελετός Ο κυτταροσκελετός καθορίζει το σχήμα και την κατανομή των οργανιδίων Οι μικροσωληνίσκοι αποτελούνται από 13 πρωτονημάτια (ζεύγη υπομονάδων τομπουλίνης α και β), διμερή με πολικότητα. Τα νευρονημάτια αποτελούνται από έλικες τομπουλίνης. Τα μικρονημάτια αποτελούνται από πολυμερισμένα μονομερή σφαιροειδούς ακτίνης.

21 Κινησίνη Μικροσωληνίσκοι στον Άξονα: - κοντά στο σώμα, δενδρίτες: + κοντά στο σώμα.

22 Πολικότητα νευρώνα Είσοδος σημάτων (input) Έξοδος σημάτων (output) Συλλέγει πληροφορίες (είσοδος σημάτων). Επεξεργάζεται πληροφορίες. Παράγει απαντήσεις ανάλογα με τις πληροφορίες που δέχτηκε (έξοδος σημάτων).

23 ΔΙΑΥΛΟΙ ΙΟΝΤΩΝ

Τα άτομα του Η χάνουν ηλεκτρόνια, άρα φέρουν θετικό φορτίο.

24 Τα ιόντα ΔΕΝ μπορούν να διαχυθούν εκατέρωθεν των κυτταρικών μεμβρανών Ενυδάτωση ιόντων Το άτομο του Ο 2 προσελκύει ηλεκτρόνια, άρα φέρει αρνητικό φορτίο. Τα άτομα του Η χάνουν ηλεκτρόνια, άρα φέρουν θετικό φορτίο. Τα κατιόντα έλκονται ηλεκτροστατικά από το άτομο Ο -. Τα ανιόντα έλκονται ηλεκτροστατικά από τα άτομα Η +.

*Γονίδια που κωδικεύουν διαύλους έχουν κλωνοποιηθεί *Πρωτοταγής δoμή

25 ΔΟΜΗ ΔΙΑΥΛΩΝ Δίαυλοι Ιόντων: Μεγάλες διαμεμβρανικές πρωτείνες με υδατανθρακικές ομάδες στην επιφάνεια. *Γονίδια που κωδικεύουν διαύλους έχουν κλωνοποιηθεί *Πρωτοταγής δoμή αμινοξέων γνωστή Νικοτινικός Υποδοχέας Ακετυλοχολίνης Διάγραμμα Υδροπάθειας *Μοντέλα δευτεροταγούς δομής (έλικες α, πτυχώσεις β)

26 Τρεις Οικογένειες Διαύλων

27 Τεχνική παγίδευσης περιοχής

28 ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ

29 ΜΙΚΡΟ-ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΟ Μεμβρανικό Δυναμικό Ηρεμίας

30 ΔΕΔΟΜΕΝΟ 1 Διαφορές συγκέντρωσης ουσιών Pi=2 K + =4 Ca + =1 Mg + =1.5 γλυκόζη=5.6 Νa + =145 Cl - =110 πρωτείνη=0.2 HCO 3 - =24 γλυκόζη=1 Ca + =1.5 Mg + =12 Νa + =15 K + =150 Cl - =10 HCO - 3 =10 ATP=0 πρωτείνη=4 ATP=4 Pi=40

31 Επιλεκτικότητα βιολογικών μεμβρανών Ρυθμίζουν τον κυτταρικό όγκο και διατηρούν το ph και την ιοντική σύσταση σε αυστηρά καθορισμένα όρια Εισάγουν και εξάγουν μεταβολίτες και δομικά υλικά Αποβάλλουν τοξικές ουσίες Δημιουργούν και διατηρούν βαθμιδώσεις ιοντικών συγκεντρώσεων απαραίτητες για την ηλεκτρική διεγερσιμότητα μυικών και νευρικών κυττάρων

32 ΜΙΚΡΟ-ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ Για την καταγραφή του δυναμικού της μεμβράνης των κυττάρων Hλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης

33 ΔΕΔΟΜΕΝΟ 2 Διαχωρισμός φορτίων εκατέρωθεν της μεμβράνης. Κυτταρόπλασμα και εξωκυτταρικό υγρό είναι ηλεκτρικά ουδέτερα.

34 Η συγκέντρωση των ιόντων Κ +, Νa +, Cl - στο εσωτερικό των κυττάρων διαφέρει από αυτή του εξωκυττάριου υγρού. Yψηλό Κ + εσωτερικά και υψηλό Να + και Cl - εξωτερικά του κυττάρου Τα ιόντα διασχίζουν την κυτταρική μεμβράνη μέσω των ιοντικών διαύλων. Τα κύτταρα ανάλογα με τον τύπο των διαύλων που διαθέτουν εμφανίζουν επιλεκτική διαπερατότητα. Η διαπερατότητα της μεμβράνης σε ένα ιόν εξαρτάται από την ευκολία με την οποία το συγκεκριμένο ιόν διέρχεται από τον αντίστοιχο δίαυλο και από τον αριθμό αυτών των διαύλων στη μεμβράνη.

35 ΔΕΔΟΜΕΝΟ 3 Η κυτταρική μεμβράνη ως πυκνωτής

36 Κ+, Δίαυλοι καλίου (παθητικοί ή διαρροής) Η Δύναμη που οφείλεται στη διαβάθμιση συγκέντρωσης Κ + γίνεται ίση και αντίθετη της δύναμης που οφείλεται στη διαφορά δυναμικού της μεμβράνης.

37 Μεμβρανικό δυναμικό ηρεμίας μη διεγέρσιμων κυττάρων. Κ+, Δίαυλοι καλίου (παθητικοί ή διαρροής) Δύναμη που οφείλεται στη διαβάθμιση συγκέντρωσης Κ+ ίση και αντίθετη της δύναμης που οφείλεται στη διαφορά δυναμικού της μεμβράνης. To Δυναμικό ισορροπίας ιόντος (Εi, Nerst potential) oρίζεται ως: Η τιμή του δυναμικού της μεμβράνης για την οποία η δύναμη της διάχυσης εξισώνεται με την ηλεκτρική δύναμη με αποτέλεσμα τα ιόντα (ενός τύπου αποκλειστικά) που εξέρχονται λόγω διάχυσης να αντικαθίστανται πλήρως από ιόντα που εισέρχονται λόγω της διαφοράς δυναμικού. Μεμβρανικό δυναμικό μη διεγέρσιμων κυττάρων = Δυναμικό ισορροπίας του Κ+.

38 Δυναμικό μεμβράνης Nernst= Equilibrium potential (Δυναμικό ισορροπίας ιόντος) Ei = RT ZF In [i] o [i] i R= gas constant (8,3 Joule/mole x K) Τ= temperature in Kelvin (Tk=Tc ) F= Faraday constant (9,6 x 104 Coul/mole) Z= vallence Ε Να+ [Na + ]in = 15 mm [Na + ]out = 150 mm Ε Na = + 60 mv Ε κ

39 Οι νευρώνες και τα μυικά κύτταρα διαθέτουν παθητικούς διαύλους Κ + αλλά και παθητικούς διαύλους Νa +.

40 Δυναμικό ηρεμίας νευρώνα Ε Na = + 60 mv V m (mv) Διαρροές ιόντων V m = - 70 mv Ε Κ = - 90 mv

41 Na+-K+/Pump 3Να+/2Κ+

42 Membrane potential Goldman V m = RT F In PK[K + ] o PK[K + ] i + + PNa[Na + ] o PNa[Na + ] i + + PCl[Cl - ] ι PCl[Cl - ] ο

43 Ηλεκτρικό μοντέλο Νόμος του Ohm: V = I R = I/G V m = mv I m = amps R m = ohm X cm 2 G m = siemens/cm 2 Ix = Gx ( Vm Ex ) Κινητήρια δύναμη = Gx ( Vm Ex )

44 ΗΛΕΚΤΡΟΤΟΝΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

45 ΗΛΕΚΤΡΟΤΟΝΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ

46 ΗΛΕΚΤΡΟΤΟΝΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ Ιδιότητες Αγωγή

47 Δυναμικό Ενέργειας

48 Δυναμικό ενέργειας

49 Αλλαγές στην αγωγιμότητα Ταχύτητα διάνοιξης

50 Αδρανοποίηση διαύλων Νa+

51 Δυναμικό ενέργειας Ανερέθιστη περίοδος Απόλυτη Περίοδος Ανερεθιστότητας Δίαυλοι Να ανοικτοί ή απενεργοποιημένοι, Δίαυλοι Κ ανοικτοί Σχετική Περίοδος Ανερεθιστότητας Δίαυλοι Να κλειστοί, Δίαυλοι Κ ανοικτοί

52 Διάδοση Δυναμικού Ενέργειας

53 Δυναμικό ενέργειας σε αμύελο άξονα Διάδοση Δυναμικού Ενέργειας Δυναμικό ενέργειας σε εμμύελο άξονα

Σχετικά έγγραφα

ΜΑΘΗΜΑ 3ο ΜΕΡΟΣ Α ΣΥΝΑΠΤΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ

ΜΑΘΗΜΑ 3ο ΜΕΡΟΣ Α ΣΥΝΑΠΤΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ Όπως συμβαίνει με τη συναπτική διαβίβαση στη νευρομυϊκή σύναψη, σε πολλές μορφές επικοινωνίας μεταξύ νευρώνων στο κεντρικό νευρικό σύστημα παρεμβαίνουν άμεσα ελεγχόμενοι