ΕΙΔΙΚΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΔΕΝΔΡΙΤΙΚΗΣ ΕΝΔΥΝΑΜΩΣΗΣ (BRANCH STRENGTH POTENTIATION) Κυρίμη Βασιλική

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΕΙΔΙΚΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΔΕΝΔΡΙΤΙΚΗΣ ΕΝΔΥΝΑΜΩΣΗΣ (BRANCH STRENGTH POTENTIATION) Κυρίμη Βασιλική"

Transcript

1 ΕΙΔΙΚΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΔΕΝΔΡΙΤΙΚΗΣ ΕΝΔΥΝΑΜΩΣΗΣ (BRANCH STRENGTH POTENTIATION) Κυρίμη Βασιλική Μεταπτυχιακή φοιτήτρια Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών Πληροφορική Επιστημών Ζωής Τμήμα Ιατρικής Πανεπιστήμιο Πατρών Επιβλέπων Καθηγητής : Γεώργιος Κωστόπουλος Πάτρα Σεπτέμβριος

2 2

3 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Aρχικά,θα ήθελα να ευχαριστήσω την κυρία Παναγιώτα Ποϊράζη, Διευθύντρια Ερευνών στο Εργαστηρίο Υπολογιστικής Βιολογίας του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας (ΙΜΒΒ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ), που ανέλαβε την επίβλεψη της παρούσας εργασίας και μου έδωσε την ευκαιρία να ασχοληθώ με το αντικείμενο που ήθελα. Κατά τη διάρκεια παραμονής μου στο Ηράκλειο Κρήτης απέκτησα ακόμη μεγαλύτερο ενθουσιασμό για τις υπολογιστικές νευροεπιστήμες χάρη στις συζητήσεις μας. Στη συνέχεια, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Γιώργο Καστελλάκη για τη συμβολή του στην περαίωση της παρούσας εργασίας, καθώς με βοήθησε να εξοικειωθώ με το λογισμικό πακέτο Neuron. Ιδιαίτερες ευχαριστίες απευθύνονται στον κύριο Γιώργο Κωστόπουλο, καθηγητή του Τμήματος Ιατρικής για τις πολύτιμες γνώσεις και συμβουλές που μου παρείχε και για τη βοήθεια που πρόσφερε, όποτε αυτή ζητήθηκε. Θα ήθελα να ευχαριστήσω τις Ασπασία Γιαννακοπούλου, Ασημίνα Μαρμπένα, Ευαγγελία Πολλάλη και Ελένη Γενιτσαρίδη για την ηθική τους υποστήριξη καθώς και για τις πολύτιμες συζητήσεις μας περί νευροεπιστημών. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς μου και την αδερφή μου. Χωρίς την οικονομική τους στήριξη θα ήταν αδύνατο να εκπονηθεί η παρούσα εργασία. Αφιερώνω αυτή την εργασία στη μνήμη της γιαγιάς μου, Βασιλικής και του θείου μου Δημήτρη. 3

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : ΘΕΩΡΙΑ - ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΝΕΥΡΙΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ 1.1 Δυναμικό ηρεμίας μεμβράνης.....σελ Δυναμικό ενέργειας...σελ Διάδοση του δυναμικού ενέργειας...σελ Τα διαβαθμιζόμενα τοπικά δυναμικά και η διάδοσή τους...σελ Αρχές Χημικής Συναπτικής Διαβίβασης...σελ Αρχές Συναπτικής Ολοκλήρωσης...σελ Παράδειγμα επικοινωνίας μεταξύ νευρώνων: Mυοτατικό αντανακλαστικό.....σελ Ιονοτροπικοί υποδοχείς του γλουταμινικού οξέως...σελ Μακρόχρονη ενδυνάμωση (Long-term potentiation (LTP))...σελ. 21 KEΦΑΛΑΙΟ 2 : KINHTΡΑ ΜΕΛΕΤΗΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΗΣ ΔΕΝΔΡΙΤΙΚΗΣ ΕΝΔΥΝΑΜΩΣΗΣ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΤΟΥ ΕΝΟΣ ΝΕΥΡΩΝΑ 2.1 Δυνατότητα πολύπλοκων υπολογιστικών χειρισμών στο επίπεδο του ενός νευρώνα...σελ Επίδραση του φαινομένου της δενδριτικής ενδυνάμωσης στον σχηματισμό των πεδίων θέσης (place fields)...σελ. 30 KΕΦΑΛΑΙΟ 3 : H ΧΡΟΝΙΚΗΣ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ ΜΕΜΒΡΑΝΙΚΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ 3.1 Η μαθηματική εξίσωση της χρονικής εξέλιξης του μεμβρανικού δυναμικού σε διάφορα σημεία της μεμβράνης...σελ Μέθοδοι ολοκλήρωσης του λογισμικού πακέτου NEURON...σελ. 37 4

5 KΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ CA1 ΠΥΡΑΜΙΔΙΚΟΥ ΝΕΥΡΩΝΑ 4.1 Μη-γραμμική ολοκλήρωση σε CA1 πυραμιδικούς νευρώνες του ιππόκαμπου ποντικών...σελ Χαρακτηρισμός δενδριτών με κριτήριο τον τρόπο ολοκλήρωσης...σελ Χαρακτηρισμός των δενδριτών του υπολογιστικού μοντέλου του CA1 πυραμιδικού νευρώνα...σελ Επίδραση της μεταβολής της αγωγιμότητας διαφορετικών διαύλων στον ρυθμό αύξησης του δυναμικού στο σώμα του CA1 πυραμιδικού νευρών...σελ.52 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ & ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΕΙΣ...σελ. 62 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...σελ. 66 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α: KΩΔΙΚΑΣ ΝΕURON...σελ. 69 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β : KATΑΓΡΑΦΕΣ ΤΑΣΗΣ ΟΤΑΝ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΝΤΑΙ Ο ΑΡΙΘΜΟΣ ΣΥΝΑΨΕΩΝ, Η ΧΡΟΝΙΚΗ ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ, Ο ΛΟΓΟΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΩΝ ΑΜPA/NMDA KAI Η ΧΡΟΝΙΚΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ...σελ. 80 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γ : KATAΓΡΑΦΕΣ ΤΑΣΗΣ ΟΤΑΝ ΜΕΤΑΒΑΛΛΕΤΑΙ Η ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΑΜPA ΥΠΟΔΟΧΕΩΝ...σελ. 105 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Δ : MEIΩΣΗ ΡΕΥΜΑΤΩΝ Ιh, IAHP...σελ

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΘΕΩΡΙΑ - ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΝΕΥΡΙΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ 1.1 Δυναμικό ηρεμίας μεμβράνης [1],[2] Προκειμένου να κατανοήσουμε τον τρόπο με τον οποίο το νευρικό μας σύστημα λύνει κάποια προβλήματα που αντιμετωπίζουμε στην καθημερινή μας ζωή, καθορίζοντας έτσι την συμπεριφορά μας, πρέπει να καταλάβουμε πως επικοινωνούν μεταξύ τους τα κύτταρα του εγκεφάλου μας, οι νευρώνες. Οι βιολογικές, φυσικές και χημικές ιδιότητες των κυττάρων, τα βοηθούν να δημιουργήσουν και να μεταδώσουν ένα σήμα επικοινωνίας, το δυναμικό ενέργειας, το οποίο διατηρείται αναλλοίωτο καθώς ταξιδεύει από νευρώνα σε νευρώνα, τόσο ως προς το πλάτος όσο και ως προς τη διάρκεια. To σήμα αυτό δημιουργείται χάρη σε μια διαταραχή στο δυναμικό ηρεμίας της μεμβράνης των κυττάρων, χωρίς το οποίο ο εγκέφαλος δεν θα λειτουργούσε, οπότε αρχικά θα εξηγηθεί η δημιουργία του δυναμικού ηρεμίας της μεμβράνης του νευρικού κυττάρου. Η πρώτη βασική ιδιότητα του νευρικού κυττάρου, υπεύθυνη για τη διαφορά δυναμικού που δημιουργείται στη μεμβράνη του, είναι ότι το κύριο συστατικό τόσο του ενδοκυττάριου υγρού τόσο και του υγρού που περιβάλλει το κύτταρο είναι το νερό, το οποίο είναι ένας πολικός διαλύτης. Συνεπώς, άλλες πολικές ουσίες όπως το χλωριούχο νάτριο (ΝaCl) διαλύονται στο νερό διότι τα ηλεκτραρνητικό οξυγόνο και τα ηλεκτροθετικά υδρογόνα του μορίου του νερού (Η2Ο), ασκούν μεγαλύτερη ελκτική δύναμη στα ιόντα του χλωρίου και του νατρίου σε σχέση με την ηλεκτρική έλξη Coulomb που συγκρατεί τα ιόντα αυτά στον κρύσταλλο του αλατιού. Έτσι, τα ιόντα του καλίου (Κ + ) και του νατρίου (Νa + ) απελευθερώνονται από τον κρύσταλλο και απομονώνονται το ένα από το άλλο, εφόσον περιβάλλονται από μόρια νερού (Σχήμα 1α). Αντιθέτως, κάποιες άλλες ουσίες δεν μπορούν να διαλυθούν στο νερό είτε λόγω των μη πολικών χημικών δεσμών τους, είτε επειδή η ολική διπολική ροπή, στην περίπτωση που υπάρχουν πολικοί χημικοί δεσμοί, μηδενίζεται λόγω συμμετρίας. Η μεμβράνη του νευρικού κυττάρου πρέπει να απομονώνει ικανοποιητικά το ενδοκυττάριο από το μεσοκυττάριο υγρό και σε αυτό συντελούν οι χημικές ιδιότητες των δομικών της λίθων, των φωσφολιπιδίων. Η αρχή (κεφαλή) του μορίου των φωσφολιπιδίων είναι υδρόφιλη (πολική), ενώ αντίθετα το τέλος του μορίου τους, (η ουρά), είναι υδρόφοβη (μη πολική), δηλαδή αποφεύγει την επαφή 6

7 με το νερό.προκειμένου να δημιουργηθεί η σταθερή δομή της μεμβράνης τα φωσφολιπίδια σχηματίζουν μια διπλοστοιβάδα στρέφοντας τις υδρόφιλες κεφαλές τους προς το εσωκυττάριο και εξωκυττάριο περιβάλλον, ενώ οι ουρές των μορίων τους αλληλοπροσεγγίζονται στενά. Στην φωσφολιπιδική διπλοστοιβάδα ενσωματώνονται διαφορετικά είδη πρωτεϊνών που διαφέρουν ως προς το σχήμα, το μέγεθος και τα χημικά χαρακτηριστικά έτσι ώστε να εξυπηρετούν διάφορες λειτουργίες. Ένας τύπος διαμεμβρανικής πρωτεΐνης που επιτρέπει στα ενυδατωμένα ιόντα να διαπεράσουν την μεμβράνη, είναι ο δίαυλος ιόντων που αποτελείται από διαφορετικές πολυπεπτιδικές υπομονάδες που ενώνονται μεταξύ τους μέσω χημικών δεσμών με τέτοιο τρόπο ώστε να σχηματίζουν έναν πόρο (σχήμα 1β). Σχήμα 1. α) Άνω : Διαφορετικές αναπαραστάσεις του πολικού μορίου του νερού. Το άτομο του οξυγόνου αποκτά αρνητικό φορτίο (μπλε σφαίρα) γιατί έχει μεγαλύτερη χημική συγγένεια με τα ηλεκτρόνια λόγω της ηλεκτρονιακής του δομής σε σχέση με το άτομο του οξυγόνου που αποκτά θετικό φορτίο (κόκκινη σφαίρα).κάτω: O κρύσταλλος του χλωριούχου νατρίου διαλύεται στο νερό. Τα ιόντα του νατρίου απεικονίζονται με κόκκινες σφαίρες και τα ιόντα χλωρίου με μπλε σφαίρες. β) Η φωσφολιπιδική διπλοστοιβάδα που αποτελείται από πολικές κεφαλές που περιέχουν φώσφορο (κίτρινο χρώμα) και μη πολικές ουρές από αλυσίδες υδρογονανθράκων (γκρι χρώμα). Ο δίαυλος ιόντων του σχήματος αποτελείται από πέντε πολυπεπτιδικές υπομονάδες και κάθε υπομονάδα έχει μια υδρόφοβη περιοχή που απεικονίζεται με σκίαση [1]. Κάθε υπομονάδα αποτελείται από αλυσίδες αμινοξέων που ενώνονται με πεπτιδικούς δεσμούς. Οι πολυπεπτιδικές αυτές αλυσίδες μπορούν να διπλώνονται στο χώρο σχηματίζοντας σπειροειδείς δομές οι οποίες περιελίσσονται περεταίρω και στις τρεις διαστάσεις ώστε να σχηματιστεί η πολυπεπτιδική υπομονάδα που περιέχει υδρόφιλα τμήματα, προς την περιοχή του σχηματιζόμενου πόρου και υδρόφοβα τμήματα, προς την περιοχή των λιπιδίων της διπλοστοιβάδας. Συνεπώς, τα ενυδατωμένα ιόντα μπορούν να διαπεράσουν την κυτταρική μεμβράνη μέσω του πόρου. Η διάμετρος και η χημική σύνθεση του πόρου καθιστούν το δίαυλο επιλεκτικό σε συγκεκριμένα ιόντα και οι διάφορες αλλαγές στην περιοχή της μεμβράνης που βρίσκεται κοντά στον δίαυλο καθορίζουν αν ο πόρος είναι ανοιχτός ή κλειστός. Στην περίπτωση που ο δίαυλος βρίσκεται στην ανοιχτή κατάσταση και είναι, για 7

8 παράδειγμα, επιλεκτικός στα ιόντα του καλίου, μια δύναμη, η χημική κλίση (σχήμα 2), οδηγεί τα θετικά ιόντα Κ + από το εσωτερικό προς το εξωτερικό του κυττάρου. Η δύναμη έχει αυτή τη φορά διότι η συγκέντρωση του ιόντος Κ+ είναι μεγαλύτερη στο ενδοκυττάριο σε σχέση με το εξωκυττάριο υγρό, συγκεκριμένα [Κ+]μέσα=400mΜ και [Κ+]έξω=20mΜ. Οι συγκεντρώσεις αυτές διατηρούνται σταθερές χάρη στις αντλίες ιόντων που βρίσκονται στην μεμβράνη και οδηγούν τα ιόντα αντίθετα προς τις χημικές τους κλίσεις, με κόστος κάποιο ποσό μεταβολικής ενέργειας. Σχήμα 2. Αριστερά: Το ιόν με την μεγαλύτερη συγκέντρωση στο ενδοκυττάριο υγρό του νευρικού κυττάρου είναι το κάλιο (Κ + ), ενώ στο εξωκυττάριο υγρό τα ιόντα του νατρίου (Νa + ), του χλωρίου (Cl - ) και του ασβεστίου (Ca ++ ) έχουν μεγαλύτερη συγκέντρωση σε σχέση με το ενδοκυττάριο υγρό. Δεξιά:Η χημική κλίση (κόκκινο διακεκομμένο βέλος) και η ηλεκτρική κλίση (μπλε διακεκομμένο βέλος) είναι δυνάμεις με αντίθετη φορά μεταξύ τους [1]. Συνεπώς, στο εξωτερικό περιβάλλον του κυττάρου δημιουργείται περίσσεια ιόντων Κ+ και στο εσωτερικό έλλειμμα ιόντων Κ+, δηλαδή συσσωρεύεται αρνητικό φορτίο. Το πάχος της μεμβράνης είναι πολύ μικρό, γύρω στο 1 angstrom, οπότε η ελκτική δύναμη Coulomb είναι ισχυρή με αποτέλεσμα το θετικό εξωτερικό φορτίο και το αρνητικό εσωτερικό φορτίο να συγκεντρώνονται τοπικά εκατέρωθεν της μεμβράνης. Κατ αυτόν τον τρόπο όμως δημιουργείται ένα ηλεκτρικό πεδίο με φορά από έξω προς τα μέσα (σχήμα 2) και δεδομένου ότι το ιόν είναι θετικό, δημιουργείται ηλεκτρική δύναμη με την ίδια φορά και τείνει να κινήσει το ιόν προς το εσωτερικό του κυττάρου. Μόνο όταν η συνισταμένη των δύο δυνάμεων, χημικής και ηλεκτρικής, γίνει μηδέν δεν θα έχουμε περαιτέρω κίνηση των ιόντων K+, διαμέσου των διαύλων και τότε το δυναμικό της μεμβράνης (V m ) θα είναι ίσο με το δυναμικό ισορροπίας του καλίου (E K ) που προκύπτει από την εξίσωση του Nernst και εξαρτάται μόνο από την αρχική κλίση συγκέντρωσης. Συνεπώς το δυναμικό ηρεμίας της μεμβράνης είναι V m = E K = -80mV στην περίπτωση που η μεμβράνη περιέχει μόνο διαύλους καλίου. Eπιπλέον, η διαφορά δυναμικού που ευθύνεται για την κίνηση των ιόντων (ονομάζεται και ιοντική κινητήρια δύναμη) και ισούται με ( V m E K ) μηδενίζεται. Στην περίπτωση που η μεμβράνη περιέχει μόνο διαύλους νατρίου, και αν οι δίαυλοι 8

9 είναι ανοιχτοί οπότε και η αγωγιμότητα για τα ιόντα Νa + (g Νa ), είναι διάφορη του μηδενός, τα ιόντα νατρίου κινούνται όσο V m E Na, διότι από τoν νόμο του Οhm, I Na =g Νa ( V m -E Na ) 0. Όταν V m =E Na = 62mV το ρεύμα νατρίου μηδενίζεται οπότε το δυναμικό ηρεμίας της μεμβράνης ισούται με το δυναμικό ισορροπίας του νατρίου. Στην πραγματικότητα, η μεμβράνη των νευρικών κυττάρων περιέχει διαύλους καλίου και διαύλους καλίου,αλλά είναι πολύ πιο διαπερατή στο Κ + σε σχέση με το Na +, οπότε το δυναμικό ηρεμίας της πλησιάζει περισσότερο το δυναμικό ισορροπίας του καλίου και ισούται με -65mV. H τιμή αυτή μετράται πειραματικά με μικροηλεκτρόδια που εισέρχονται στο κύτταρο αλλά μπορεί να υπολογιστεί και από την εξίσωση Goldman-Hodgkin-Katz αρκεί να είναι γνωστές οι συγκεντρώσεις μέσα ([ ]μέσα) και έξω ([ ]έξω) από το κύτταρο καθώς και οι σχετικές διαπερατότητες των ιόντων. 1.2 Δυναμικό ενέργειας [1],[2] Απαραίτητη προϋπόθεση γα την δημιουργία του δυναμικού ενέργειας είναι η εκπόλωση πάνω από μια κρίσιμη τιμή, δηλαδή η αλλαγή του δυναμικού της κυτταρικής μεμβράνης από τα -65mV σε μια λιγότερο αρνητική τιμή, που ονομάζεται κατώφλι εκπόλωσης και αλλάζει από κύτταρο σε κύτταρο. Μια μέθοδος εκπόλωσης που χρησιμοποιούν οι νευροεπιστήμονες προκειμένου να μελετήσουν τα δυναμικά ενέργειας σε διάφορα κύτταρα, είναι η εισροή θετικού φορτίου μέσω μικροηλεκτροδίου. Στην περίπτωση αυτή ενεργοποιούνται οι τασεοελεγχόμενοι δίαυλοι Na + (πρωτεΐνες που αλλάζουν διαμόρφωση ανάλογα με το δυναμικό μεμβράνης) με αποτέλεσμα να εισέρχεται νάτριο στον ενδοκυττάριο χώρο και το εσωτερικό της μεμβράνης να φορτίζεται θετικά. Αυτό συμβαίνει διότι οι τασεοελεγχόμενοι δίαυλοι νατρίου απαντούν πιο γρήγορα στην αλλαγή του δυναμικού σε σχέση με τους τασεοελεγχόμενους διαύλους καλίου Κ +,γεγονός που έχει αποδειχθεί πειραματικά από τις μετρήσεις των ρευμάτων Na + και Κ +.Η αυξημένη διαπερατότητα σε Na + σε σχέση με τη διαπερατότητα σε Κ + συνεχίζεται για πολύ μικρό χρονικό διάστημα μετά την αρχή του ερεθίσματος, μέσα στο οποίο η πολικότητα της μεμβράνης αλλάζει γιατί το δυναμικό της μεμβράνης τείνει να φτάσει το δυναμικό ισορροπίας του νατρίου, E Na =62mV. Την στιγμή που ανοίγουν οι δίαυλοι νατρίου η χημική δύναμη που ασκείται στο νάτριο έχει φορά από έξω προς τα μέσα, διότι το νάτριο βρίσκεται σε μεγαλύτερη συγκέντρωση στον εξωκυττάριο χώρο. Η ηλεκτρική δύναμη έχει φορά επίσης από έξω προς τα μέσα, αλλά καθώς εισέρχεται το νάτριο η εσωτερική πλευρά της μεμβράνης γίνεται λιγότερο αρνητική με αποτέλεσμα η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου να μειώνεται και κατά συνέπεια να ασκείται μικρότερη ηλεκτρική δύναμη προς αυτή την κατεύθυνση στο ιόν νατρίου. Όσο η μεμβράνη αλλάζει πολικότητα λόγω του ρεύματος νατρίου η συνισταμένη της ηλεκτρικής δύναμης αλλάζει φορά και όταν έχει πλήρως αναστραφεί η πολικότητα σε όλο το μήκος της μεμβράνης η 9

10 ηλεκτρική δύναμη είναι προς τα έξω και είναι ίση και αντίθετη με τη χημική δύναμη προς τα μέσα με αποτέλεσμα να μην κινείται το ιόν νατρίου. Όταν η μεμβράνη φτάσει σε μια τιμή κοντά στο E Na, (περίπου 1 msec μετά την εκπόλωση της μεμβράνης στον ουδό (κατώφλι)),απενεργοποιούνται προοδευτικά οι τασεοελεγχόμενοι δίαυλοι νατρίου με τη βοήθεια πρωτεϊνών και, όπως φαίνεται στο σχήμα 3β,η αγωγιμότητα g Νa μειώνεται. Οι δίαυλοι αυτοί δεν μπορούν να ανοίξουν παρά μόνο όταν δυναμικό μεμβράνης επιστρέψει σε μια αρνητική τιμή κοντά στο κατώφλι εκπόλωσης. Σχήμα 3. Η λευκή καμπύλη είναι η γενική μορφή του δυναμικού ενέργειας. Τα πλαίσια στην καμπύλη υποδεικνύουν τις διάφορες φάσεις του δυναμικού ενέργειας. Το μπλε πλαίσιο υποδεικνύει τη φάση ηρεμίας και αριστερά φαίνεται η μεμβράνη με τους διαύλους και το κύριο ιοντικό ρεύμα σε αυτή τη φάση που είναι το ρεύμα καλίου. Το κόκκινο πλαίσιο υποδεικνύει τη φάση ανόδου και αριστερά φαίνεται ότι στη φάση αυτή υπερισχύει το ιοντικό ρεύμα νατρίου με φορά προς τα έσω. Το πράσινο πλαίσιο υποδεικνύει τη φάση καθόδου κατά την οποία υπερισχύει το ρεύμα καλίου με φορά προς τα έξω. Το κίτρινο πλαίσιο υποδεικνύει τη φάση υπερπόλωσης. Στη φάση αυτή βρίσκονται στην ανοιχτή κατάσταση και οι τασεο- ελεγχόμενοι δίαυλοι καλίου εκτός από τους διαύλους καλίου που είναι ανοιχτοί από τη φάση ηρεμίας. Στο κάτω μέρος δίνονται οι καταγραφές ιοντικών ρευμάτων, υπεύθυνων για το δυναμικό ενέργειας υπό συνθήκες καθήλωσης δυναμικού [1]. Το χρονικό διάστημα για το οποίο οι δίαυλοι παραμένουν απενεργοποιημένοι ονομάζεται απόλυτη ανερέθιστη περίοδος και κατά τη διάρκειά του δεν μπορεί παραχθεί νέο δυναμικό ενέργειας που θα αλληλεπικαλυπτόταν με το αρχικό και θα το καθιστούσε μη διακριτό. Σχεδόν ταυτόχρονα με την αρχή της φάσης απενεργοποίησης των περισσότερων τασεο-ελεγχόμενων διαύλων Na +, ενεργοποιούνται οι τασεοελεγχόμενοι δίαυλοι Κ + (σχήμα 3γ) οπότε το ιόν Κ + εκρέει και από τους διαύλους αυτούς (που δεν ήταν ανοιχτοί στην κατάσταση ηρεμίας), η μεμβράνη φθάνει πάλι στο δυναμικό ηρεμίας (επαναπόλωση) και πολλές φορές 10

11 μπορεί να προσεγγίζει ακόμα πιο αρνητικές τιμές (υπερπόλωση). Όσο το δυναμικό μεμβράνης βρίσκεται στη φάση υπερπόλωσης μπορεί να παραχθεί νέο δυναμικό ενέργειας αλλά απαιτείται πιο ισχυρό εκπολωτικό ρεύμα ώστε το δυναμικό μεμβράνης να φτάσει τον ουδό. Μετά την πάροδο 0.5ms από την επαναπόλωση, οι τασεοελεγχόμενοι δίαυλοι Κ + κλείνουν και το δυναμικό της μεμβράνης επανέρχεται στην τιμή ηρεμίας. Πρέπει να σημειωθεί ότι η δημιουργία του σήματος-δυναμικού ενέργειας που περιγράφηκε παραπάνω δεν είναι δυνατή σε όλα τα κύτταρα διότι η εκπόλωση που προκαλείται από τα εξωτερικά ερεθίσματα, δεν ξεπερνά πάντα κάποιον ουδό οπότε οι ιστοί αυτοί δεν είναι διεγέρσιμοι. Επιπλέον, η μορφή του δυναμικού ενέργειας (ΔΕ) δεν είναι ίδια σε όλους τους διεγέρσιμους ιστούς. Μία αιτία για τις διαφορές στα ΔΕ μεταξύ νευρικού και μυϊκού ιστού είναι ότι συμμετέχουν διαφορετικοί τύποι τασεοελεγχόμενων διαύλων, με διαφορετικές μοριακές ιδιότητες οι οποίες καθορίζουν,για παράδειγμα, την κινητική ανοίγματος και κλεισίματος των διαύλων ή την διαπερατότητα των διαύλων. Στον νευρικό ιστό, το δυναμικό ενέργειας που λέγεται και αιχμή (spike) έχει πλάτος περίπου 100mV, διάρκεια 1msec και όταν ενεργοποιείται διατρέχει όλο τον άξονα του νευρικού κυττάρου. Ένα ερέθισμα συνήθως προκαλεί την παραγωγή μιας αλληλουχίας από δυναμικά ενέργειας, που ονομάζεται νευρικός παλμός. Η δυνατότητά μας να διαχωρίζουμε ερεθίσματα διαφορετικής έντασης οφείλεται στην αλλαγή της συχνότητας του νευρικού παλμού όπως φαίνεται στο σχήμα 4. Σχήμα 4. Άνω: Εκπολωτικοί παλμοί διαφορετικής έντασης. Κάτω: Δυναμικό μεμβράνης. Αρχικά δεν παράγονται δυναμικά ενέργειας διότι η εκπόλωση της μεμβράνης δεν φτάνει τον ουδό με το πρώτο ερέθισμα. Το δεύτερο και το τρίτο ερέθισμα διαχωρίζονται αφού η συχνότητα πυροδότησης (firing rate) των δυναμικών ενέργειας αυξάνεται όταν το εκπολωτικό ρεύμα αυξάνεται. Το πλάτος των δυναμικών ενέργειας δεν αλλάζει με την αύξηση της έντασης του ερεθίσματος [1]. Επίσης ένα ισχυρότερο ερέθισμα προκαλεί νευρικό παλμό σε μεγαλύτερο αριθμό νευρώνων. Ο νευρικός παλμός διαδίδεται, με τρόπο που θα εξηγηθεί στη συνέχεια, έως τις τερματικές απολήξεις του νευράξονα όπου το ηλεκτρικό μήνυμα μετατρέπεται σε χημικό. 1.3 Διάδοση του δυναμικού ενέργειας [1],[2] 11

12 Το δυναμικό ενέργειας, που είναι η εκπόλωση της κυτταρικής μεμβράνης πάνω από ένα κατώφλι λόγω της ροής ιόντων, διαδίδεται με δύο τρόπους: με συνεχή αγωγή ή με αλματώδη αγωγή. Η διάδοση με συνεχή αγωγή συμβαίνει δίοτι το αρχικό ΔΕ σε ένα σημείο της μεμβράνης προκαλεί εκπόλωση στην παραπλήσια περιοχή λόγω του τοπικού βρόχου ρεύματος που δημιουργείται (σχήμα 5α). Όταν η παραπλήσια περιοχή περιέχει και αυτή τασεοελεγχόμενους διαύλους Νa + (που είναι ευαίσθητοι στις αλλαγές δυναμικού της μεμβράνης), η εκπόλωση φτάνει εύκολα το κατώφλι και δημιουργείται ΔΕ στην περιοχή αυτή ενώ το αρχικό ΔΕ παύει να υφίσταται λόγω της ανερέθιστης περιόδου. Συνεπώς, το ίδιο ΔΕ δεν μεταδίδεται, αλλά άγεται αναγεννώμενο,εφόσον δημιουργούνται καινούργια ΔΕ σε διαδοχικές θέσεις του άξονα (όπως ένα κύμα στο γήπεδο). α) β) Σχήμα 5. α) Συνεχής αγωγή του δυναμικού ενέργειας σε νευρική ίνα που δεν περιβάλλεται από μυελώδες έλυτρο β) Αλματώδης αγωγή του δυναμικού ενέργειας. Το μυελώδες έλυτρο υποδεικνύεται με πράσινο χρώμα [6]. Η ταχύτητα αγωγής θα είναι μεγαλύτερη αν χρειαστεί να αναγεννηθεί λιγότερες φορές, δηλαδή αν παρεμποδιστεί η μετακίνηση ιόντων στην περιοχή που βρίσκεται δίπλα στο σημείο που δημιουργείται αρχικά το ΔΕ. Αυτό επιτυγχάνεται σε κάποιους νευρώνες με την πολυστοιβαδική μεμβράνη μυελίνης, το έλυτρο μυελίνης που δεν επιτρέπει την μετακίνηση ιόντων σε γειτονικά σημεία. Το έλυτρο μυελίνης δεν καλύπτει όλο το μήκος του άξονα του νευρώνα αλλά αφήνει κάποια κενά (που ονομάζονται κόμβοι Ranvier )στα οποία βρίσκονται τασεοελεγχόμενουι δίαυλοι Νa +. Συνεπώς, ο βρόχος ρεύματος επεκτείνεται σε μεγαλύτερη απόσταση, στους κόμβους Ranvier, όπως φαίνεται στο σχήμα 5β, με αποτέλεσμα τα ΔΕ να αναγεννιούνται στους κόμβους Ranvier και να διαδίδονται γρηγορότερα από την μια άκρη του νευράξονα 12

13 στην άλλη καθώς απαιτούνται λιγότερα βήματα αναπαραγωγής για την ίδια απόσταση (η αναπαραγωγή καθυστερεί 1 msec). 1.4 Τα διαβαθμιζόμενα τοπικά δυναμικά και η διάδοσή τους [1],[2],[3] Όταν η εκπόλωση της μεμβράνης εξαιτίας κάποιου ερεθίσματος, δεν φτάνει στο κατώφλι, δεν παράγεται ΔΕ, αλλά ένα τοπικό δυναμικό που φθίνει με την απόσταση και ονομάζεται διαβαθμιζόμενο τοπικό δυναμικό. Η εξασθένιση του δυναμικού εξηγείται καλύτερα αν μοντελοποιήσουμε τoν νευράξονα με το ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα του σχήματος 6. Tα φορτία που συγκεντρώνονται εκατέρωθεν της μεμβράνης μπορούν να μοντελοποιηθούν με τις φορτισμένες πλάκες ενός πυκνωτή χωρητικότητας c m και οι δίαυλοι ιόντων μοντελοποιούνται με ηλεκτρικές αντιστάσεις r m, αφού όταν είναι απενεργοποιημένοι μπορούν να εμποδίζουν τη ροή ιόντων από το αξονόπλασμα στο εξωκυττάριο υγρό και αντίστροφα. Η αξονοπλασματική αντίσταση συμβολίζετα με r i και η αντίσταση του εξωκυττάριου υγρου με r o (σχήμα 6). Σχήμα 6. Άνω: Μοντέλο ισοδύναμου κυκλώματος. O νευράξονας μοντελοποιείται ως ένα αγώγιμο καλώδιο με πορώδη μεμβράνη, βυθισμένο σε ένα αγώγιμο μέσο (το εξωκυττάριο υγρό). Κάτω: Το δυναμικό μεμβράνης όπως καταγράφεται από τα ηλεκτρόδια σε διαδοχικές θέσεις στον νευράξονα μετά από ένα υπερπολωτικό ερέθισμα στην αρχή του νευράξονα [7]. Aν προκληθεί εκπόλωση/υπερπόλωση στην αρχή του άξονα η μετακίνηση του θετικού/αρνητικού φορτίου προς το τέλος του άξονα θα παρεμποδίζεται περισσότερο αν αξονοπλασματική αντίσταση, r i, είναι μεγάλη και αν υπάρχουν διαρροές μέσω των πόρων ( διαύλων ) της μεμβράνης, που συμβαίνει αν η αντίσταση r m είναι μικρή. Επιπλέον, μεγάλη χωρητικότητα, c m, της μεμβράνης σημαίνει ότι υπάρχει μεγάλη πυκνότητα διαύλων, οπότε αυξάνεται η πιθανότητα των διαρροών. Συνεπώς για να φθάσει το το θετικό ή το αρνητικό φορτίο πιο μακριά αρκεί να μειωθεί η αξονοπλασματική αντίσταση, r i,, να αυξηθεί η μεμβρανική αντίσταση r m 13

14 και να μειωθεί η μεμβρανική χωρητικότητα, c m. Η βιολογική εξέλιξη δοκίμασε δύο μηχανισμούς προκειμένου να επιτευχθούν τα παραπάνω. Αρχικά αύξησε τη διάμετρο των αξόνων και έτσι μειώθηκε η r i και όταν αυτή η λύση αντιμετώπισε όρια χώρου, τύλιξε τους άξονες με μυελίνη. Έτσι, αυξήθηκε η r m και ταυτόχρονα μειώθηκε η c m. Συμπερασματικά, όταν χρειάζεται να μεταφερθούν επείγουσες πληροφορίες χρησιμοποιούνται μεγάλοι εμμύελοι άξονες (η ταχύτητα διάδοσης του σήματος φθάνει τα 120 m/sec (432km/hr)) ενώ για αργές διαδικασίες επιστρατεύονται μικροί μη- εμμύελοι άξονες. 1.5 Αρχές Χημικής Συναπτικής Διαβίβασης [1],[2] Τα γεγονότα που λαμβάνουν χώρα κατά τη χημική συναπτική διαβίβαση φαίνονται στο σχήμα 7. Όταν το ΔΕ φθάνει το συναπτικό κομβίο ανοίγουν οι τασεοελεγχόμενοι δίαυλοι ασβεστίου και εισέρχεται ασβέστιο που τελικά προκαλεί την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών από τα συναπτικά κοκκία. Ο νευροδιαβιβαστής διαχέεται στη συναπτική σχισμή (~25nm) και προσδένεται στους υποδοχείς της μετασυναπτικής μεμβράνης ενός άλλου νευρώνα ή μυϊκού κυττάρου ή αδενικού κυττάρου. Ως αποτέλεσμα της πρόσδεσης ενεργοποιούνται οι χημικά ελεγχόμενοι δίαυλοι νατρίου, οπότε εισέρχεται θετικό φορτίο (Na + ) στο κύτταρο το οποίο και εκπολώνεται. Κάποιοι από τους νευροδιαβιβαστές είναι η ακετυλοχολίνη, που απελευθερώνεται στις χολινεργικές συνάψεις ( όπως είναι η νευρομυϊκή σύναψη), η νοραδρεναλίνη, το γ-αμινοβουτυρικό οξύ (GABA) που αποτελεί τον κύριο ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή στον εγκέφαλο των θηλαστικών και το γλουταμινικό οξύ που δρα διεγερτικά στη μετάδοση του νευρικού σήματος. 14

15 Σχήμα 7. Η συναπτική διαβίβαση σε μια χολινεργική σύναψη. 1.6 Αρχές Συναπτικής Ολοκλήρωσης [1],[2],[4] Οι περισσότεροι νευρώνες έχουν περίτεχνες δενδριτικές διακλαδώσεις που λαμβάνουν χιλιάδες συνάψεις έτσι ώστε να μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους. Οι πλειοψηφία των δενδριτικών συνάψεων είναι διεγερτικές με αποτέλεσμα στον μετασυναπτκό νευρώνα να παράγεται EPSP αλλά υπάρχουν και ανασταλτικές συνάψεις (σχήμα 8), των οποίων η δράση προκαλεί ΙPSP στον μετασυναπτικό νευρώνα. Τα EPSPs και IPSPs είναι διαβαθμιζόμενα τοπικά δυναμικά και αθροίζονται προκειμένου να εκπολωθεί η μεμβράνη πάνω από τον ουδό. H διαδικασία της άθροισης όλων των εισερχόμενων διεγερτικών και ανασταλτικών σημάτων σε έναν νευρώνα ονομάζεται συναπτική ολοκλήρωση. Εκτός από τον τύπο των συνάψεων (διεγερτικές ή ανασταλτικές) άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την συναπτική ολοκλήρωση είναι η σταθερά χώρου και σταθερά χρόνου της μεμβράνης που αυξάνονται με την r m και επηρεάζουν αποφασιστικά την αποτελεσματικότητα ενός συναπτικού μηνύματος. 15

16 Σχήμα 8. Αριστερά: Ένας μετασυναπτικός νευρώνας και τμήματα των νευραξόνων των προσυναπτικών νευρώνων με τις νευρικές απολήξεις τους. Δεξιά: Μεγέθυνση της περιοχής μιας ανασταλτικής σύναψης. Φαίνεται η μετασυναπτική μεμβράνη που υπερπολώνεται και δημιουργείται ένα IPSP το οποίο αθροίζεται με ένα EPSP που προέρχεται από μια διεγερτική σύναψη [6]. H σταθερά χώρου της μεμβράνης, λ, είναι η απόσταση στην οποία το δυναμικό μειώνεται στο 1/3 του αρχικού (το αρχικό δυναμικό είναι η εκπόλωση που προκαλείται στο σημείο του ερεθίσματος) και καθορίζει την άθροιση στο χώρο (σχήμα 9α). Ομοίως, η σταθερά χρόνου της μεμβράνης, τ, είναι χρόνος απαιτούμενος για τη μείωση του δυναμικού στο 1/3 του αρχικού και καθορίζει το χρονοδιάγραμμα της ανάπτυξης ενός τοπικού δυναμικού επηρεάζοντας έτσι τις δυνατότητες άθροισης στον χρόνο (σχήμα 9β). α) 16

17 β) Σχήμα 9. α) Χωρική άθροιση ΕPSP β) Χρονική άθροιση EPSP. Το κατώφλι για την παραγωγή ΔΕ στον συγκεκριμένο νευρώνα είναι -50mV (κόκκινη διακεκομμένη γραμμή) και τα αθροιζόμενα στον χώρο και τον χρόνο EPSPs το ξεπερνούν [6]. Λόγω της διαφοράς μεταξύ του δυναμικού ηρεμίας της μεμβράνης και του δυναμικού κατωφλίου στα περισσότερα κύτταρα, περισσότερες από μία συνάψεις πρέπει να ενεργοποιηθούν ταυτόχρονα, γιατί μόνο αν αθροιστούν τα EPSPs η εκπόλωση ξεπερνά το κατώφλι και παράγεται ΔΕ. Εναλλακτικά, άθροιση των EPSPs πάνω από το κατώφλι πραγματοποιείται όταν μία η περισσότερες συνάψεις ενεργοποιηθούν με μια μικρή χρονική καθυστέρηση έτσι ώστε κάθε ΕPSP να πραγματοποιείται πριν προλάβει να εξασθενίσει σημαντικά το αμέσως προηγούμενο ΕPSP. Το σημείο της συναπτικής ολοκλήρωσης παίζει εξίσου σημαντικό ρόλο στην αποτελεσματική άθροιση αφού σε σημεία της μεμβράνης που η πυκνότητα σε τασεοελεγχόμενους διαύλους Na + είναι μεγάλη, όπως στον άξονα Hillock, τα αθροιζόμενα EPSPs φθάνουν τον ουδό χωρίς να απαιτείται μεγάλος αριθμός ενεργοποιημένων διεγερτικών συνάψεων. Aντιθέτως, σε σημεία της μεμβράνης όπου η πυκνότητα σε τασεοελεγχόμενους διαύλους Κ + είναι μεγάλη το δυναμικό μεμβράνης που προκύπτει από τη χωρική ή τη χωρική άθροιση των EPSPs δεν φθάνει εύκολα τον ουδό, αφού εκρέει θετικό φορτίο από τους διαύλους αυτούς. H κατανομή των διαύλων καθώς και οι ιδιότητές τους (π.χ. κατώφλι ενεργοποίησης) αλλάζουν σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων και ερευνάται το πώς επηρεάζουν τη συναπτική ολοκλήρωση. Για παράδειγμα, η μεγάλη πυκνότητα τασεοελεγχόμενων διαύλων Νa +, Ca 2+ ή Κ + στους δενδρίτες ορισμένων κυττάρων μπορεί να συνεισφέρει στην παραγωγή ΔΕ στους δενδρίτες (dendritic spikes) (σχήμα 10α) που είναι πιθανό να είναι σημαντικό για τη δενδριτική συναπτική ολοκλήρωση. Επιπλέον, οι δίαυλοι αυτοί μπορεί να εμπλέκονται στην επιτυχή διάδοση ενός ΔΕ από το σώμα ή τον άξονα προς τους κορυφαίους δενδρίτες, δηλαδή ενός 17

18 οπισθόδρομου δυναμικό (ΒΑP- Back propagating Action Potential) (σχήμα 10β) το οποίο επάγει συναπτική πλαστικότητα και απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών από τους δενδρίτες. Συνήθως, η συναπτική ολοκλήρωση λαμβάνει χώρα στο σώμα ή τον άξονα του νευρικού κυττάρου και επηρεάζεται από τη δομή των δενδριτών. Όσο περισσότερες δενδριτικές διακλαδώσεις έχει ένα κύτταρο τόσο πιο αναποτελεσματική είναι η συναπτική ολοκλήρωση αφού μόνο ένα μέρος από το αρχικό συναπτικό ρεύμα φθάνει τελικά στο σώμα λόγω της ροής του μεγαλύτερου ποσοστού του ρεύματος προς τις δενδριτικές διακλαδώσεις καθώς και των διαρροών από τους διαύλους που βρίσκονται στους δενδρίτες και τον νευράξονα (σχήμα 10γ). Σχήμα 10. Σχηματικό διάγραμμα ενός πυραμιδικού νευρώνα. α) Ισχυρή συναπτική διέγερση με ενεργοποίση τριών διεγερικών συνάψεων προκαλεί την παραγωγή ΔΕ (spike) στον κορυφαίο δενδρίτη το οποίο δεν διαδίδεται μέχρι το σώμα β) Ένα ΔΕ παράγεται στο σώμα και διαδίδεται ενεργά μέχρι τον κορυφαίο δενδρίτη αλλά το πλάτος του φθίνει γ) Ενεργοποίηση μιας διεγερτικής σύναψης σε έναν κορυφαίο δενδρίτη προκαλεί ένα τοπικό συναπτικό δυναμικό ( ΕPSP) το οποίο φθίνει καθώς το ηλεκτρόδιο καταγραφής απομακρύνεται από την περιοχή της σύναψης [4]. Επιπλέον, η διαφορά μεταξύ του συναπτικού EPSP και του σωματικού EPSP εξηγείται και από τη διαφορά στην αντίσταση μεταξύ δενδρίτη και σώματος. Οι δενδρίτες έχουν συνήθως μικρή διάμετρο και επομένως μεγάλη αντίσταση με αποτελέσμα το ίδιο ρεύμα να προκαλεί μεγαλύτερη αλλαγή δυναμικoύ σε έναν δενδρίτη (ΔV = R I) σε σχέση με την αλλαγή που θα προκαλούσε στο σώμα. Στην περίπτωση που διεγείρονται ταυτόχρονα περισσότερες από μια συνάψεις (έστω τρεις) στον ίδιο δενδρίτη, η τιμή των αθροιζόμενων στο χώρο EPSPs, είναι μικρότερη από το άθροισμα ΕPSP1 + EPSP2 + EPSP3, όπου ΕPSP1 το συναπτικό δυναμικό από τη σύναψη 1, ΕPSP 2 το συναπτικό δυναμικό από τη σύναψη 2 κ.ο.κ. Αυτό συμβαίνει διότι η εκπόλωση της μεμβράνης που προκαλείται από το EPSP1 18

19 μειώνει την ιοντική κινητήρια δύναμη, V m E ion, με αποτέλεσμα να μειώνεται η ροή ρεύματος στις γειτονικές συνάψεις καθιστώντας τη χωρική άθροιση υπογραμμική (sublinear summation). Aν οι συνάψεις που ενεργοποιούνται βρίσκονται σε διαφορετικούς δενδρίτες το συναπτικό δυναμικό της μίας επηρεάζει λιγότερο το συναπτικό δυναμικό των άλλων, εφόσον τα ΕPSPs φθίνουν με την απόσταση. Η χρονική άθροιση των EPSPs εξαρτάται από τη σταθερά χρόνου της μεμβράνης που είναι μεγαλύτερη στο σώμα σε σχέση με τους δενδρίτες με αποτέλεσμα τα ΕPSPs να φθίνουν πιο αργά στο σώμα και πιο γρήγορα στους δενδρίτες. Συνεπώς, η χρονική άθροιση είναι πιο αποτελεσματική στο σώμα του νευρώνα. 1.7 Παράδειγμα επικοινωνίας μεταξύ νευρώνων: Mυοτατικό αντανακλαστικό Στη συνέχεια θα περιγραφεί εν συντομία το πώς η τάση που ασκείται σε μια μυϊκή άτρακτο προκαλεί τελικά τη σύσπαση του μυός. Αρχικά οι δίαυλοι που είναι ευαίσθητοι στην εξωτερική πίεση ενεργοποιούνται και παράγονται διαβαθμιζόμενα τοπικά δυναμικά τα οποία αθροίζονται (συναπτική ολοκλήρωση) και παράγεται το ΔΕ που άγεται μέχρι τις απολήξεις του νευράξονα και προκαλεί την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστή. Η πρόσδεση του νευροδιαβιβαστή στην μετασυναπτική μεμβράνη προκαλεί την εκπόλωσή της και τη δημιουργία ΕPSPs οπότε η διαδικασία συναπτική ολοκλήρωση, παραγωγή ΔΕ, διάδοσή του και έκλυση νευροδιαβιβαστή επαναλαμβάνεται στον κινητικό νευρώνα ο οποίος συνδέεται με τη μυϊκή ίνα με τη νευρομϋική σύναψη που βρίσκεται μέσα στην ίνα. Σχήμα 11. Επικοινωνία μεταξύ αισθητικής ίνας και κινητικού νευρώνα που διαθέτει νευρομϋική σύναψη. Η διέγερση της μυϊκής ατράκτου διαβιβάζεται διάμεσου της αισθητικής ίνας στο κεντρικό νευρικό σύστημα και επιστρέφει μέσω του κινητικού νευρώνα στον μυ αφού η απελευθέρωση του νευροδιαβιβαστή εκπολώνει τις μυϊκές ίνες και τις αναγκάζει να συσπαστούν [2]. 19

20 1.8 Ιονοτροπικοί υποδοχείς του γλουταμινικού οξέως [1] Το γλουταμινικό οξύ, που είναι ένας νευροδιαβιβαστής, προσδένεται σε διάφορους τύπους υποδοχέων στον μετασυναπτικό νευρώνα. Δύο από αυτούς, οι υποδοχείς AMPA και ΝΜDA είναι ιδιαίτερα σημαντικοί για την εκδήλωση του φαινομένου της μακρόχρονης ενδυνάμωσης (Long-term potentiation- LTP) που θα περιγραφεί στη συνέχεια. Ο υποδοχέας AMPA συνδέεται με έναν δίαυλο νατρίου. Συνεπώς, όταν προσδένεται γλουταμινικό οξύ στον υποδοχέα, ο δίαυλος νατρίου ανοίγει και επιτρέπει την είσοδο ιόντων Na +. Αν η εκπόλωση που προκαλείται φθάσει το κατώφλι παράγεται ΔΕ στον μετασυναπτικό δενδρίτη. Ο υποδοχέας NMDA συνδέεται με ένα δίαυλο ασβεστίου. Όταν ο μετασυναπτικός νευρώνας είναι σε ηρεμία, ο δίαυλος είναι φραγμένος από ιόντα μαγνησίου, Μg 2+ οπότε ακόμα και αν το γλουταμινικό οξύ προσδεθεί στον υποδοχέα, το ιόν του ασβεστίου Ca 2+, δεν μπορεί να εισέλθει στον νευρώνα. Όταν όμως ο μετασυναπτικός νευρώνας εκπολώνεται τα ιόντα μαγνησίου απομακρύνονται από το δίαυλο και τα ιόντα ασβεστίου μπορούν να εισέλθουν. Σχήμα 12 Ένα ΔΕ στον στον προσυναπτικό νευράξονα προκαλεί την απελευθέρωση γλουταμινικού οξέος στη σύναψη α) Ο μετασυναπτικός δενδρίτης είναι σε ηρεμία και το ιόν μαγνησίου φράσσει τον δίαυλο ασβεστίου του NMDA υποδοχέα. β) Ο μετασυναπτικός δενδρίτης εκπολώνεται αρκετά με αποτελέσμα το ιόν μαγνησίου να αποδεσμεύεται από τον δίαυλο ασβεστίου του NMDA υποδοχέα. 20

21 1.9 Μακρόχρονη ενδυνάμωση (Long-term potentiation (LTP)) [1], [5] Κάθε φορά που μαθαίνουμε κάτι, τα νευρωνικά κυκλώματα, που αποτελούνται από νευρικά κύττταρα τα οποία επικοινωνούν μεταξύ τους με συνάψεις, αλλάζουν στον εγκέφαλό μας. Ένας τρόπος με τον οποίο αλλάζουν είναι η αύξηση της αποδοτικότητας κάποιων συνάψεων με αποτέλεσμα να διευκολύνεται το πέρασμα του νευρικού παλμού από τον προσυναπτικό στον μετασυναπτικό νευρώνα, δηλαδή να διευκολύνεται η συναπτική διαβίβαση. Για παράδειγμα, όταν μαθαίνουμε μια καινούργια λέξη πρέπει να ενεργοποιηθούν ταυτόχρονα τα κυκλώματα του ακουστικού και του οπτικού φλοιού (σχήμα 13) προκειμένου να αναγνωρίσουμε την ορθογραφία και να ακούσουμε την προφορά της λέξης. Όταν επαναλαμβάνουμε τη λέξη κατά τη διάρκεια της μάθησης, αυξάνεται η αποδοτικότητα των συνάψεων μεταξύ οπτικού και οπτικού φλοιού και έτσι οι δύο περιοχές του εγκεφάλου επικοινωνούν αποτελεσματικότερα. Κατά συνέπεια, όταν σε μεταγενέστερη χρονική στιγμή προσπαθούμε να θυμηθούμε τη λέξη με αποτέλεσμα να ενεργοποιούνται ορισμένα από τα απαραίτητα κυκλώματα, οι αποδοτικότερες συνάψεις (που εγκαθιδρύθηκαν κατά τη μάθηση) βοηθούν στην ενεργοποίηση όλων των απαραίτητων, για την ανάκληση της συγκεκριμένης λέξης, κυκλωμάτων. Σημειώνεται πως η αύξηση της αποδοτικότητας μια σύναψης αναφέρεται και ως συναπτική ενδυνάμωση ή ως αύξηση του συναπτικού βάρους κατά την περιγραφή των μοντέλων συναπτικής πλαστικότητας. Σχήμα 13 α) Άνω: Σχηματική απεικόνιση εγκεφάλου. Κάτω: Το νευρωνικό δίκτυ που πρέπει να ενεργοποιηθεί για τη μάθηση μιας λέξης. To δίκτυο περιλαμβάνει κυκλώματα από τον ακουστικό φλοιό, τον οπτικό φλοιό και άλλα μέρη του εγκεφάλου που δεν αναφέρονται στο κείμενο χάριν απλούστευσης. β) Άνω: Το νευρωνικό δίκτυο που ενεργοποιείται αρχικά (κόκκινο χρώμα) όταν προσπαθούμε να θυμηθούμε τη λέξη. Κάτω: Το νευρωνικό δίκτυο που ενεργοποιείται τελικά (κόκκινο χρώμα) στην περίπτωση που, κατά τη διάρκεια της μάθησης, γίνονται αποδοτικότερες οι συνάψεις που συνδέουν τα απαραίτητα κυκλώματα [5]. 21

22 Μακρόχρονη ενδυνάμωση, (LTP), είναι η μακροπρόθεσμη αύξηση στην διεγερσιμότητα ενός νευρώνα σε ένα συγκεκριμένο συναπτικό ερέθισμα η οποία προκαλείται από επαναλαμβανόμενους υψηλής συχνότητας ερεθισμούς. Ένα κύριο χαρακτηριστικό του φαινομένου LTP, είναι ότι μπορεί να προκαλεί μακρόχρονη ενδυνάμωση των συνάψεων μεταξύ νευρώνων που ενεργοποιούνται ταυτόχρονα. Κατά συνέπεια, το πλάτος των EPSPs που μετράται στους μετασυναπτικούς νευρώνες είναι αυξημένο για μεγάλο χρονικό διάστημα (σχήμα 13β). Σχήμα 14 α) Ένας CA1 πυραμιδικός νευρώνας που βρίσκεται στον ιππόκαμπο του εγκεφάλου λαμβάνει ερεθίσματα διαφορετικής συχνότητας και καταγράφονται τα EPSPs που προκύπτουν β) Η απόκριση στο ερέθισμα 1, το οποίο είναι υψηλής συχνότητας ερέθισμα, απεικονίζεται με μπλε χρώμα ενώ η απόκριση στο ερέθισμα 2, που είναι ερέθισμα χαμηλής συχνότητας απεικονίζεται με κόκκινο χρώμα. Το ερέθισμα 1 προκαλεί LTP [1]. Kατά τη διάρκεια του ερεθίσματος υψηλής συχνότητας ο μετασυναπτικός νευρώνας εκπολώνεται περισσότερο σε σχέση με το χαμηλής συχνότητας ερέθισμα αφού εισέρχονται περισσότερα ιόντα Na + μέσω του ΑΜPA υποδοχέα λόγω της απελευθέρωσης μεγαλύτερης ποσότητας νευροδιαβιβαστή στη σύναψη. Η εκπόλωση αυτή έχει ως αποτέλεσμα να αποδεσμεύεται το ιόν Μg 2+ από τον NMDA υποδοχέα και να εισέρχονται ιόντα Ca 2+ στον μετασυναπτικό νευρώνα. Ένα από τα αποτελέσματα της εισροής ασβεστίου είναι η αύξηση της χωρητικότητας της μετασυναπτικής μεμβράνης σε AMPA υποδοχείς, όπως φαίνεται στο σχήμα 15. Ένα δεύτερο αποτέλεσμα της εισροής ασβεστίου είναι η αύξηση της αποδοτικότητας των AMPA υποδοχέων που υπάρχουν ήδη στον μετασυναπτικό νευρώνα. Και στις δύο περιπτώσεις η συναπτική διαβίβαση ενισχύεται χάρη σε μια πληθώρα βιοχημικών αντιδράσεων που ξεκινούν με την εισροή του ασβεστίου. Επιπλέον, υπάρχουν αποδείξεις ότι μετά την εκδήλωση του φαινομένου LTP οι μετασυναπτικές άκανθοι 22

23 διαιρούνται, δημιουργώντας έτσι νέες συνάψεις με τον ίδιο προσυναπτικό νευρώνα οι οποίες αυξάνουν την διαθέσιμη προς πρόληψη νευροδιαβιβαστή, μετασυναπτική επιφάνεια. Σχήμα 15 Κατάσταση προσυναπτικού άξονα και μετασυναπτικού δενδρίτη α) πριν την επαγωγή του φαινομένου LTP, β) κατά την επαγωγή του φαινομένου LTP, γ) μετά την επαγωγή του φαινομένου LTP όπου έχουν εισαχθεί νέοι AMPA υποδοχείς στον μετασυναπτικό δενδρίτη [1]. 23

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 KINHTΡΑ ΜΕΛΕΤΗΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΗΣ ΔΕΝΔΡΙΤΙΚΗΣ ΕΝΔΥΝΑΜΩΣΗΣ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΤΟΥ ΕΝΟΣ ΝΕΥΡΩΝΑ 2.1 Δυνατότητα πολύπλοκων υπολογιστικών χειρισμών στο επίπεδο του ενός νευρώνα Η μαθηματική απόδειξη των Robert Legenstein και Wolfgang Maass [8] ότι ένας και μόνο νευρώνας μπορεί να αυτό-οργανώνεται, δηλαδή να αφιερώνει έναν από τους δενδρίτες του για να αποθηκεύει ένα πολύπλοκο σήμα εισόδου, είναι μεγάλης σημασίας εφόσον είναι γνωστό ότι ένας νευρώνας διακλαδώνεται σε ένα μεγάλο πλήθος δενδριτών με αποτέλεσμα να αποκτά με αυτόν τον τρόπο υψηλή αποθηκευτική ικανότητα. Η επιτυχία αυτή του νευρώνα οφείλεται στον συνδυασμό δύο μηχανισμών πλαστικότητας, που έχουν παρατηρηθεί πειραματικά και τους ενσωματώνουν στο μοντέλο τους. Στον πρώτο μηχανισμό η αλλαγή των συναπτικών βαρών, Δw kj εξαρτάται: 1) από την διαφορά χρόνου εμφάνισης μεταξύ του μετα-συναπτικού, t post, και προ-συναπτικού, t pre,δυναμικού ενέργειας Δt = t post t pre,σύμφωνα με τα πειράματα των Abbott και Nelson [9], 2) από την τοπική εκπόλωση του δενδρίτη η οποία φαίνεται να είναι αρκετά μεγάλη στην περίπτωση που τα συναπτικά βάρη αυξάνονται, σύμφωνα με τα πειράματα των Sjöström και Häusser [10]. Oι εξαρτήσεις αυτές ανακλώνται στο παρακάτω μοντέλο για τα συναπτικά βάρη: Δw kj (t, Δt) = { A + ρ kj (t) ρltp ο Δt Δt e τ +Θ(bk (t) φ + ), αν Δt > 0 A eτ αν Δt 0, όπου ρ kj (t), ο προ-συναπτικός ρυθμός παραγωγής δυναμικών ενέργειας, ρ ο LTP, ο παράγοντας που ορίζει την γραμμική εξάρτηση του φαινομένου LTP ( Long Term 24

25 Potentiation) από τη συχνότητα, Θ, η συνάρτηση Ηeaviside και b k (t), το δυναμικό του δενδρίτη k που πρέπει να είναι μεγαλύτερο από ένα κατώφλι φ +,προκειμένου να μη μηδενίζεται η συνάρτηση Θ. Τα A + / A καθορίζουν πόσο αλλάζουν τα βάρη στις περιπτώσεις που έχουμε LTP / LTD αντίστοιχα. Σύμφωνα με το μοντέλο το φαινόμενο LTP ( Δw > 0 ) πραγματοποιείται όταν Δt > 0, ενώ το φαινόμενο LTD ( Δw < 0) συμβαίνει όταν Δt < 0 όπως φαίνεται και στη γραφική παράσταση της παραπάνω σχέσης, στο σχήμα 1Β. Σχήμα 16. Α, Προ-συναπτικο (κόκκινη γραμμή) και μετα-συναπτικό (πράσινη γραμμή) δυναμικό ενέργειας. Το προ-συναπτικό δυναμικό ενέργειας, t j pre,προηγείται χρονικά. Β, Οι αλλαγές των συναπτικών βαρών για προ-συναπτική συχνότητα 35 Ηz( μαύρη γραμμή) και 10 Hz (γκρι διακεκομμένη γραμμή). Μέγιστη δυνατή αλλαγή συναπτικών βαρών παρατηρείται για προσυναπτική συχνότητα 35 Ηz [8]. O δεύτερος μηχανισμός που ενσωματώνουν στο μοντέλο τους βασίζεται στα πειράματα των Losonczy et al. [11] και Μakara et al. [12] σε CA1 πυραμιδικούς νευρώνες αρσενικών αρουραίων τα οποία έδειξαν ότι αν υπάρχει αρκετή εκπόλωση στον δενδρίτη (dendritic spike), το δυναμικό μεμβράνης στο σώμα του κυττάρου αυξάνεται αρκετά σε ορισμένες δενδριτικές δομές και το φαινόμενο αυτό εξαρτάται από την δενδριτική δύναμη (branch strength). H δενδριτική δύναμη μπορει να 25

26 αυξάνεται, είναι δηλαδή πλαστική, οπότε συμβολίζεται ως u k (t) και σύμφωνα με το μοντέλο των Legenstein και Maass [8] η χρονική της εξέλιξη δίνεται από τον παρακάτω τύπο: d u dt k (t) = η branchθ(α k (t))[φ b (u k (t)α k (t) + p k (t))], όπου ο όρος (u k (t)α k (t) + p k (t)) είναι το τοπικό δυναμικό του δενδρίτη k, που αποτελείται από δύο συνιστώσες, την παθητική, p k (t), και την ενεργή, α k (t), που ενεργοποιείται μόνο όταν η παθητική συνιστώσα βρίσκεται πάνω από ένα κατώφλι. Σημειώνεται ότι η παθητική συνιστώσα δίνεται από τη γραμμική άθροιση των μετασυναπτικών δυναμικών που προκύπτουν όταν ο νευρώνας δέχεται ερεθίσματα από τους προσυναπτικούς νευρώνες που απεικονίζονται με μπλε σφαίρες στο παρακάτω σχήμα του νευρωνικού μοντέλου. Σχήμα 17. Ο νευρώνας απεικονίζεται σχηματικά με κόκκινο και λαμβάνει σήμα από προσυναπτικούς νευρώνες (μπλε σφαίρες), οι οποίες συμμετέχουν σε νευρωνικές ολότητες (πράσινες ελλείψεις). Κάθε ολότητα κωδικοποιεί κάποια χαρακτηριστικά ενός αντικειμένου όπως το χρώμα, το σχήμα, ή την κατεύθυνση της κίνησης. Οι άξονες των προσυναπτικών νευρώνων (μαύρες κάθετες γραμμές) συνδέονται με τους δενδρίτες μέσω συνάψεων. Οι νευρώνες από τις ολότητες κίτρινο και αστέρι έχουν ισχυρές συνδέσεις (μεγάλα συναπτικά βάρη που απεικονίζονται με μεγάλες κουκκίδες) με τον δενδρίτη 4, ο οποίος εκπολώνεται ισχυρά όταν λαμβάνει τον συνδυασμό κίτρινο αστέρι (σύμβολο στα αριστερά του δενδρίτη). Ο δενδρίτης 6 εκπολώνεται ισχυρά από τον συνδυασμό χαρακτηριστικών μαύρος δίσκος. Οι ισχυρές αυτές εκπολώσεις (dendritic spikes) διαδίδονται χωρίς να φθίνουν σημαντικά προς το σώμα του νευρώνα αν η δενδριτική δύναμη u k είναι μεγάλη (η ισχυρή δενδριτική δύναμη συμβολίζεται με μεγάλες κόκκινες κουκκίδες) [8]. Από τον παραπάνω τύπο παρατηρούμε ότι όταν το τοπικό δυναμικό του δενδρίτη d παίρνει τιμή μεγαλύτερη από φ b η δενδριτική δύναμη μειώνεται διότι u dt k (t) < 26

27 0 καθώς και ότι μόνο όταν υπάρχουν δενδριτικά spikes, δηλαδή όταν α k (t) > 0, η συνάρτηση Θ δεν μηδενίζεται. Συνεπώς, σύμφωνα με το παραπάνω μοντέλο, το φαινόμενο της δενδριτικής ενδυνάμωσης παρατηρείται όταν d u dt k (t) > 0, και προϋποθέτει την ύπαρξη δενδριτικού spike και τη διατήρηση του τοπικού δυναμικού του δενδρίτη κάτω από ένα όριο. Η χρονική εξέλιξη της δενδριτική δύναμης, u k, και του δενδριτικού δυναμικού, b k, φαίνονται στο παρακάτω σχήμα. Σχήμα 18 Η δενδριτική δύναμη (μάυρη γραμμή) αυξάνεται όταν το δενδριτικό δυναμικό (γκρι γραμμή) παρουσιάζει απότομα μεγάλη αύξηση. H δενδριτική δύναμη σταματά να αυξάνεται όταν το δενδριτικό δυναμικό πλησιάζει στην οριακή τιμή φ b [8]. Aπό την μαθηματική απόδειξη [8], προκύπτει ότι το δενδριτικό δυναμικό ενός και μόνο δενδρίτη συγκλίνει σε μια θετική τιμή μετά από ορισμένο χρόνο από τη λήψη ενός ερεθίσματος, ενώ τα δενδριτικά δυναμικά των υπόλοιπων δενδριτών τείνουν προς το 0. Επιπλέον, από τον έλεγχο της συμπεριφοράς του μοντέλου, προκύπτει ότι ο δενδρίτης που παρουσιάζει αρχικά το μεγαλύτερο δενδριτικό δυναμικό, δηλαδή ο δενδρίτης του οποίου το δυναμικό φτάνει πρώτα το κατώφλι για την δημιουργία δενδριτικού spike, είναι αυτός που εξειδικεύεται στην αποθήκευση του συγκεκριμένου ερεθίσματος. Τα συναπτικά βάρη των υπόλοιπων δενδριτών μειώνονται και τελικά μηδενίζονται, οπότε λέγεται ότι ένας και μόνο δενδρίτης υπερισχύει κατά τον δενδριτικό ανταγωνισμό που προκύπτει με την είσοδο του ερεθίσματος στον νευρώνα. Η συμπεριφορά του μοντέλου όταν εισέρχεται ένας συνδυασμός δύο ενεργών ολοτήτων, a και c, στον νευρώνα φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. 27

28 Σχήμα 19 Α. Οι μαύρες κουκκίδες υποδηλώνουν τα εισερχόμενα spikes από τις ολότητες. Η ολότητες a και c είναι ιδιαίτερα ενεργές. Β. Δυναμικό στους διάφορους δενδρίτες. Το δυναμικό του δενδρίτη που υπερισχύει κατά τον δενδριτικό ανταγωνισμό απεικονίζεται με κόκκινο χρώμα. C. Oι κατακόρυφες γραμμές υποδηλώνουν τα εξερχόμενα spikes του δενδρίτη 6, που έχει εκπαιδευτεί με τους μηχανισμούς πλαστικότητας που περιγράφονται στο κείμενο. Παρατηρούμε ότι ο ρυθμός παραγωγής των εξερχόμενων spikes αυξάνεται στα 50Hz μετά τα 4 πρώτα δενδριτικά spikes. D. Μέσος όρος των συναπτικών βαρών για τις ολότητες a-f και δενδριτική δύναμη για τον δενδρίτη 1 (αριστερά) και τον δενδρίτη 6 (δεξιά). Ο δενδρίτης 1 δεν παρουσιάζει δενδριτική ενδυνάμωση εφόσον δεν δημιουργούνται δενδριτικά spikes και η απόκρισή του στο ερέθισμα a,c μειώνεται με το χρόνο [8]. Aρχικά οι συνάψεις που λαμβάνουν σήμα από τις ενεργές ολότητες a και c ενδυναμώνονται λόγω της γραμμικής εξάρτησης του φαινομένιου LTP από την προσυναπτική συχνότητα. Συνεπώς, όλοι οι δενδρίτες αυξάνουν την απόκρισή τους στο ερέθισμα (a,c). Όμως, επειδή η αύξηση των συναπτικών βαρών εξαρτάται από το τοπικό δυναμικό του δενδρίτη ευνοείται ο δενδρίτης 6,που είναι ο πιο ενεργός, και αυξάνει την απόκρισή του στο ερέθισμα και συνεπώς αυξάνεται ο ρυθμός παραγωγής των εξερχόμενων spikes. O STDP μηχανισμός οδηγεί σε LTD τον δενδρίτη 6 αλλά εφόσον το φαινόμενο LTP ενισχύεται από το αυξημένο τοπικό δυναμικό, η μείωση των συναπτικών βαρών σε αυτόν τον δενδρίτη αναπληρώνεται. Η τοπική εκπόλωση των υπόλοιπων δενδριτών είναι χαμηλότερη, πιθανώς επειδή λαμβάνουν κάποιο σήμα ότι κάποιος άλλος δενδρίτης ενεργοποιήθηκε ισχυρά, οπότε τα συναπτικά τους βάρη μειώνονται. Έτσι αποφεύγεται η αποθήκευση πλεονάζουσας πληροφορίας σε αυτούς τους νευρώνες αφού η δενδριτική τους δύναμη παραμένει σταθερή. Συμπερασματικά, η εκπαίδευση ενός νευρώνα με σήμα εισόδου κάποιους συνδυασμούς ολοτήτων, π.χ. (a,c), χρησιμοποιώντας τους παραπάνω μηχανισμούς πλαστικότητας, οδηγεί στην ταυτόχρονη ενεργοποίηση των συνάψεων ενός και μόνο 28

29 δενδρίτη με αποτέλεσμα να αποκτά πρώτος μεγαλύτερο τοπικό δυναμικό, να αυξάνει την δενδριτική του δύναμη και να αποθηκεύει το συγκεκριμένο σήμα εισόδου. Συνεπώς, όταν σε μεταγενέστερη χρονική στιγμή δοθεί και πάλι στον νευρώνα το ίδιο σήμα εισόδου αυτός θα αποκρίνεται με μεγαλύτερη συχνότητα σε σχέση με ένα άλλο ερέθισμα στο οποίο δεν έχει εκπαιδευτεί με αυτούς τους μηχανισμούς πλαστικότητας, όπως φαίνεται στο επόμενο σχήμα. Έτσι, ο νευρώνας αποκρίνεται για παράδειγμα σε ένα κίτρινο αστέρι, ή έναν μαύρο δίσκο, αλλά δεν αποκρίνεται σε έναν κίτρινο δίσκο ή ένα μαύρο αστέρι. Αυτό σημαίνει ότι ο νευρώνας έχει μάθει να διαχωρίζει τα σήματα στα οποία έχει εκπαιδευτεί στο παρελθόν, δηλαδή αποκτά μνήμη της ιστορίας του χάρη στους μηχανισμούς πλαστικότητας.aπό τα αποτελέσματα 20 ανεξάρτητων πειραμάτων,για διαφορετικές συνδεσιμότητες των εισερχόμενων ολοτήτων με τον νευρώνα, διαφορετικά αρχικά συναπτικά βάρη και αλληλουχίες εισερχόμενων παλμών Poisson, προκύπτει ότι κάθε δενδρίτης μπορεί να αποθηκεύσει έναν διαφορετικό συνδυασμό ολοτήτων για παράδειγμα, ο δενδρίτης 6 αποθηκεύει το κίτρινο αστέρι και ο δενδρίτης 2 τον μαύρο δίσκο. Eίναι λοιπόν φυσικό να δημιουργείται το κίνητρο για την υπολογιστική μοντελοποίηση της δενδριτικής ενδυνάμωσης, εφόσον αυτός ο μηχανισμός πλαστικότητας συνεισφέρει στο να αποκτά ο νευρώνας τις παραπάνω, αναμφίβολα σημαντικές ικανότητες. Σχήμα 20 Α. Οι συνδυασμοί χαρακτηριστικών για τους οποίους ο νευρώνας έχει εκπαιδευτεί φαίνονται με πράσινη σκίαση ενώ οι συνδυασμοί για τους οποίους ο νευρώνας είναι ανεκπαίδευτος φαίνονται με κόκκινη σκίαση. Β. Χρονική εξέλιξη των τοπικών δυναμικών τριών διαφορετικών δενδριτών του νευρώνα. (Κόκκινο χρώμα, δενδρίτης 6, μπλε, δενδρίτης 2, πράσινο, δενδρίτης 2). Γ. Ρυθμός πυροδότησης του εκπαιδευμένου νευρώνα κατά τη διάρκεια του ελέγχου. Ο νευρώνας πυροδοτείται με μεγάλη συχνότητα όταν του παρουσιάζονται οι συνδυασμοί ολοτήτων στους οποίους έχει εκπαιδευτεί και με μικρή συχνότητα για τους υπόλοιπους συνδυασμούς ολοτήτων [8]. 2.2 Επίδραση του φαινομένου της δενδριτικής ενδυνάμωσης στον σχηματισμό 29

30 των πεδίων θέσης (place fields) H αντίληψη της θέσης και η ικανότητα προσανατολισμού προκειμένου να προσεγγιστεί κάποια άλλη θέση είναι σημαντικές ιδιότητες τόσο των ανθρώπων, όσο και των ζώων. O John O Keefe [13] ανακάλυψε ότι όταν ένας αρουραίος βρισκόταν σε συγκεκριμένη θέση σε ένα δωμάτιο ενεργοποιούνταν συγκεκριμένα κύτταρα, ενώ όταν μετακινούνταν σε άλλο σημείο ενεργοποιούνταν άλλα κύτταρα (σχήμα 7). Τα κύτταρα αυτά βρίσκονται στον ιππόκαμπο, μια δομή στον έσω κροταφικό λοβό του εγκεφάλου, που φαίνεται με κόκκινο χρώμα στο επόμενο σχήμα. Ονομάστηκαν κύτταρα θέσης (place cells) και τα σημεία του χώρου στα οποία τα κύτταρα θέσης πυροδοτούνται ορίζουν το πεδίο θέσης (place field). Ο John O Keefe μοιράστηκε με τους May-Britt Moser και Edvard I. Moser το βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας του έτους 2014, για τις ανακαλύψεις κυττάρων του εγκεφάλου που σχετίζονται με τη χωρική αντίληψη. Σχήμα 21. Τρεις διαφορετικές όψεις του εγκεφάλου. Η δομή του ιππόκαμπου απεικονίζεται με κόκκινο [7]. Σχήμα 22. Ένας αρουραίος διασχίζει ένα γραμμικό μονοπάτι. Οι κουκκίδες δηλώνουν τις θέσεις όπου καταγράφηκαν τα δυναμικά ενέργειας και το χρώμα υποδηλώνει ποιος νευρώνας παράγει τα δυναμικά ενέργειας [14]. Η ανακάλυψη των κυττάρων θέσης τιμήθηκε με βραβείο Νόμπελ διότι χάρη σε αυτά τα κύτταρα φαίνεται να δημιουργείται κάποιο είδος εσωτερικού χάρτη στον εγκέφαλο που δίνει πληροφορίες για το εξωτερικό περιβάλλον. Ο ρόλος τους είναι ιδιαίτερα σημαντικός καθώς απαρτίζουν δυναμικά κυκλώματα στον εγκέφαλο, που 30

31 συνεχώς προσαρμόζονται στις τρέχουσες τοποθεσίες και είναι ευαίσθητα στην κίνηση καθώς και σε οσφρητικά και οπτικά ερεθίσματα. Για παράδειγμα, όταν ο αρουραίος βλέπει μια αλλαγή στο χρώμα ενός αντικειμένου τα κύτταρα θέσης μπορεί να σταματούν να πυροδοτούνται στη θέση που πυροδοτούνταν πριν την αλλαγή του χρώματος. Επιπλέον, όταν διανύει την διαδρομή που φαίνεται στο επόμενο σχήμα προκειμένου να λάβει την αμοιβή (τροφή), πυροδοτούνται ίδια ή διαφορετικά κύτταρα, γεγονός που απεικονίζεται από μια αλληλουχία χρωματιστών κουκκίδων που αποτελούν τα πεδία θέσης. Έχει διαπιστωθεί πειραματικά ότι η αλληλουχία αυτή επαναλαμβάνεται κατά τη διάρκεια των απότομων διακυμάνσεων (Sharp Wave Ripples- SWRs) (Σχήμα 8) που παρατηρούνται συνήθως στον ύπνο και ερμηνεύεται ως ανάκληση της μνήμης της πλοήγησης στο συγκεκριμένο μονοπάτι [15]. Επίσης, τα κύτταρα θέσης πυροδοτούνται με την ίδια σειρά όταν ο αρουραίος βρεθεί στην ίδια τοποθεσία στο μέλλον και δεχθεί μέρος από το πρωτότυπο ερέθισμα που είχε δεχτεί όταν βρισκόταν αρχικά σε αυτή την τοποθεσία [16]. Σύμφωνα με τους May-Britt Moser και Edvard I. Moser [17], η αλληλουχία αυτή αλλάζει αν μετά από κάποιο χρόνο ο αρουραίος τοποθετηθεί σε περιβάλλον ελάχιστα διαφορετικό από το παλιό, γεγονός που αποδεικνύει ότι τα κύτταρα θέσης έχουν υψηλή ικανότητα προσαρμογής των ρυθμών παραγωγής δυναμικών ενέργειας. Χάρη σε αυτή την ικανότητα διασφαλίζεται η δυνατότητα διαχωρισμού των μνημών. Κάποιες από τις παραπάνω ιδιότητες των κυττάρων θέσης φαίνεται να συνεισφέρουν στην επεισοδιακή μνήμη σύμφωνα με τους Σχήμα 23. Αριστερά: Τα πεδία θέσης που παράγονται από τα κύτταρα θέσης καθώς ο αρουραίος διανύει μια σιγμοειδή διαδρομή. Κάθε κύτταρο θέσης πυροδοτείται σε περισσότερες από μία θέσεις, γεγονός που υποδηλώνεται από τις πολλαπλές κουκκίδες ιδίου χρώματος [14]. Δεξιά: Κατά τη διάρκεια ενός SWR πυροδοτούνται τα κύτταρα θέσης με την ίδια σειρά που πυροδοτήθηκαν όταν ο αρουραίος διέσχισε μια διαδρομή [8]. Rolls και Εdmund [16], η οποία είναι μνήμη των αυτοβιογραφικών γεγονότων [18] (εμπειριών και συγκεκριμένων γεγονότων) και πιθανώς να σχετίζεται με την παρατήρηση των SWRs, εφόσον κατά την παρουσία τους πραγματοποιείται η 31

32 ανάκληση μιας εμπειρίας του παρελθόντος. Η ανάκληση μιας μνήμης έχει και λειτουργική αξία που αποδείχτηκε προκαλώντας αναστολή της επανάληψης μιας μνήμης όταν ανιχνευόταν η αρχή ενός SWR. Το αποτέλεσμα ήταν να μειώνεται η ικανότητα εκτέλεσης καθηκόντων που απαιτούσαν μνήμη [19], [20]. Συνεπώς, είναι σημαντικό να καταλάβουμε τους μηχανισμούς που εμπλέκονται στη δημιουργία των SWRs και σε αυτή την κατεύθυνση οι Dupret et al. [21] έδειξαν ότι αν απενεργοποιηθεί η συναπτική πλαστικότητα κατά τη διάρκεια της πορείας του αρουραίου σε μια διαδρομή, η παραγωγή των SWRs σταματά. Υπολογιστικά, μπορούμε να εξετάσουμε αν το φαινόμενο της δενδριτικής ενδυνάμωσης επηρεάζει τον σχηματισμό των πεδίων θέσης, εφόσον υπάρχουν τα υπολογιστικά μοντέλα των κυττάρων θέσης που βρίσκονται στον ιππόκαμπο. Αρκεί να βρεθεί ένας κανόνας πλαστικότητας και να ενσωματωθεί σε αυτά τα μοντέλα. Η ενίσχυση η μη των πεδίων θέσης χάρη στον μηχανισμό της δενδριτικής ενδυνάμωσης θα απαντήσει σε ερωτήματα για το ρόλο του μηχανισμού αυτού στην μνήμη, που τέθηκαν στην αρχή της παρούσας μελέτης. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 32

33 H ΧΡΟΝΙΚΗΣ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ ΜΕΜΒΡΑΝΙΚΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ 3.1 Η μαθηματική εξίσωση της χρονικής εξέλιξης του μεμβρανικού δυναμικού σε διάφορα σημεία της μεμβράνης Η μαθηματική θεωρία για την ανάλυση της ροής του ρεύματος στους δενδρίτες εισήχθηκε από τον Wilfrid Rall το 1950 και ονομάστηκε θεωρία καλωδίων διότι, όπως εξηγήθηκε σε προηγούμενο κεφάλαιο (σχήμα 6), ο νευράξονας ενός νευρώνα μπορεί να μοντελοποιηθεί ως ένα αγώγιμο καλώδιο με πορώδη μεμβράνη, βυθισμένο σε ένα αγώγιμο μέσο (το εξωκυττάριο υγρό). Η θεωρία βασίστηκε σε ιδέες που προήλθαν από την ανάλυση της ροής ρεύματος σε υπερατλαντικά τηλεφωνικά καλώδια και ενσωματώθηκε σε λογισμικά προσομοίωσης νευρώνων όπως, για παράδειγμα, στο GENESIS ((The GEneral NEural SImulation System) και στο ΝΕURON. Στην παρούσα έρευνα χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό NEURON όπου ο νευρώνας προσομοιώνεται με ένα πολυτμηματικό μοντέλο που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Σχήμα 24 Διάγραμμα ανάπτυξης ενός πολυτμηματικού μοντέλου ενός νευρώνα. Η μορφολογία του κυττάρου αναπαρίσταται ως ένα σύνολο από συνδεόμενα κυλινδρικά τμήματα με διαμέτρους ανάλογες του πάχους των διάφορων τμημάτων του νευρώνα. Ένα ηλεκτρικό κύκλωμα από συνδεόμενα κυκλώματα αντίστασης-χωρητικότητας δημιουργείται λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιότητες της μεμβράνης [22]. Kάθε κυλινδρικό τμήμα έχει μήκος l και διάμετρο, οπότε a = πdl, όπου a, το εμβαδό του κυλίνδρου προσεγγιστικά. Μέσα σε κάθε τμήμα το ρεύμα μπορεί να ρέει είτε στον πυκνωτή είτε μέσω της αντίστασης της μεμβράνης. Επιπλέον, σε αρκετά 33

34 ερευνητικά ερωτήματα, η αντίσταση στο εξωκυττάριο υγρό μπορεί να θεωρηθεί αμελητέα σε σχέση με την αντίσταση την αντίσταση του ενδοκυττάριου υγρού και μοντελοποιείται ως ηλεκτρική γείωση. Η αξονοπλασματική αντίσταση r i, είναι ανάλογη του μήκους, l, του κυλινδρικού τμήματος και αντιστρόφως ανάλογη του εμβαδού βάσης του κυλινδρικού τμήματος, οπότε r i = 4 R a l (1), όπου R π d 2 a η ειδική αξονοπλασματική αντίσταση. Το ηλεκτρικό κύκλωμα του σχήματος 24 περιγράφεται χρησιμοποιώντας μια εξίσωση για κάθε κυλινδρικό τμήμα. Ένα κυλινδρικό τμήμα περιγράφεται μαθηματικά από ένα παθητικό (σχήμα 25 (α)) ή ένα ενεργό (σχήμα 25 (β)) ηλεκτρικό κύκλωμα, αναλόγως με τους τύπους διαύλων που περιέχει η μεμβράνη την οποία αναπαριστά. Σημειώνεται όμως ότι τα κυκλώματα που περιγράφουν λεπτομερώς ένα κομμάτι μεμβράνης είναι πολύ πιο πολύπλοκα από τα κύκλωμα του σχήματος 25 (β) λόγω της μεγάλης πυκνότητας της μεμβράνης σε διαύλους και της μεγάλης ποικιλίας των διαύλων. Στη συνέχεια θα εξαχθούν οι εξισώσεις για τα απλουστευμένα κυκλώματα. Από τον νόμο του Kirchhoff, που βασίζεται στην αρχή διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου (εξίσωση 2), μπορεί να εξαχθεί η εξίσωση που προβλέπει πως αλλάζει το δυναμικό μεμβράνης στην περίπτωση που εισέρχεται ρεύμα, Ι e, σε κάθε κύκλωμα. Συνεπώς, για το παθητικό κύκλωμα του σχήματος 25α ισχύει: I a + I e = I C a + I i a (2) I i a = V E m Rm a dv I C = C m dt όπου I C το πυκνωτικό ρεύμα, I i το ιοντικό ρεύμα και I το μεμβρανικό αξονικό ρεύμα ενός κυλινδρικού τμήματος, το οποίο μπορεί να ρέει προς τα αριστερά και τα δεξιά εφόσον το κυλινδρικό τμήμα δεν είναι απομονωμένο ( συνδέεται με άλλα κυλινδρικά τμήματα). Το ηλεκτρικό κύκλωμα το σχήματος 25β περιγράφεται από τις παραπάνω σχέσεις (2) και (4) αλλά για το ιοντικό ρεύμα ισχύει I i = Ι Νa + I K + I L, όπου I L το ρεύμα που δημιουργείται κυρίως από ιόντα χλωρίου σύμφωνα με το μοντέλο Hodgkin-Huxley. Σύμφωνα με το μοντέλο αυτό οι αγωγιμότητες του καλίου και του νατρίου είναι ενεργά στοιχεία εφόσον εξαρτώνται από την πρόσφατη ιστορία του δυναμικού μεμβράνης. Για παράδειγμα, η αγωγιμότητα του καλίου είναι g K = g Κ n 4 όπου g Κ η μέγιστη αγωγιμότητα που εξαρτάται από το δυναμικό μεμβράνης και n 4 η πιθανότητα ο δίαυλος καλίου να είναι ανοιχτός. Η χρονική εξέλιξη της μεταβλητής n δίνεται από την κινητική εξίσωση dn = a dt n (1 n) β nn, όπου a n, β n είναι μεταβλητές που εξαρτώνται από το δυναμικό μεμβράνης. Προκειμένου να διακρίνεται το μεμβρανικό αξονικό ρεύμα κάθε διαφορετικού κυλινδρικού τμήματος το I,στην σχέση (2), αντικαθιστάται με Ι j όταν πρόκειται για (3) (4) 34

35 το κυλινδρικό τμήμα j. Tα δύο γειτονικά κυλινδρικά τμήματα είναι το j-1 και το j+1.συνεπώς, από τον νόμο του Ohm και τη σχέση (1) για το r i προκύπτει: Ι j α = V j+1 V j r i + V j 1 V j r i = V j+1 V j 4 R a l/π d 2 + V j 1 V j 4 R a l/π d 2 (5) Σχήμα 25 α) Το ηλεκτρικό κύκλωμα που αναπαριστά ένα παθητικό κομμάτι μεμβράνης β) Το ηλεκτρικό ισοδύναμο κύκλωμα του Hodgkin-Huxley μοντέλου για τη μεμβράνη. Τα ενεργά στοιχεία διαχωρίζονται από το βέλος στις αντιστάσεις τους [22]. H σχέση (2) για το κυλινδρικό τμήμα j γράφεται ως εξής: I j a + I e,j = I C,j a + I i,j a (6) Λύνοντας την παραπάνω ως προς I C,j a προκύπτει: πdl C m dv j dt = I i,j a + V j+1 V j 4 R a l/π d 2 + V j 1 V j 4 R a l/π d 2 + I e,j (7) Διαιρώντας την σχέση (7) με την επιφάνεια του κυλίνδρου (a = πdl) προκύπτει η απλουστευμένη διακριτή εξίσωση που περιγράφει ένα τμηματικό μοντέλο: C m dv j dt = I i,j + d 4 R a ( V j+1 V j + V j 1 V j l 2 l 2 ) + I e,j πdl (8) Στην περίπτωση που η μεμβράνη περιέχει έναν τασεοελεγχόμενο δίαυλο νατρίου και έναν τασεοελεγχόμενο δίαυλο καλίου ισχύει: I i,j = Ι Na,j + I K,j = g Νa,j ( V m,j -E Na,j )+ g K,j ( V m,j -E K ), (9) ενώ στην περίπτωση που περιέχει k τασεοελεγχόμενους διαύλους το ιοντικό ρεύμα δίνεται από το άθροισμα k I i,k,j και η σχέση (8) γίνεται: 35

36 dv j C m dt = I i,k,j + d ( V j+1 V j k 4 R a l 2 + V j 1 V j l 2 ) + I e,j πdl (10) Η παραπάνω εξίσωση περιγράφει την αλλαγή της τάσης V j, του κυλινδρικού τμήματος j με τον χρόνο και γίνεται πιο περίπλοκη αν αλλάζει η διάμετρος d κατά μήκος του κυλινδρικού τμήματος. Ομοίως εξάγονται οι εξισώσεις για τα κυλινδρικά τμήματα j+1, j-1, j+2 και ούτω καθεξής με αποτέλεσμα να δημιουργείται ένα σύστημα εξισώσεων που λύνεται αριθμητικά από το λογισμικό NEURON. Eπιπρόσθετοι όροι και εξισώσεις χρειάζονται αν πρέπει να συμπεριληφθούν στην προσομοίωση εξωκυττάριοι μηχανισμοί ή ηλεκτρονικός εξοπλισμός. Με τη χρήση του λογισμικού επιτυγχάνεται πολύ υψηλή χωρική ανάλυση, αφού δίνεται η δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί ένα μεγάλο πλήθος κυλινδρικών τμημάτων. Υπάρχουν όμως και κάποια αριθμητικά σφάλματα και πολλές φορές χρειάζεται η αναλυτική λύση προκειμένου να συγκριθεί με την αριθμητική λύση και να επιτευχθεί βαθύτερη κατανόηση της συμπεριφοράς του συστήματος. Η αναλυτική λύση είναι η λύση της εξίσωση καλωδίoυ η οποία εξάγεται από την εξίσωση του πολύ-τμηματικού μοντέλου αν θεωρήσουμε ότι το μήκος ενός κυλινδρικού διαμερίσματος, ισούται με το απειροστό μήκος δx, και ότι ένας δενδρίτης χωρίς διακλαδώσεις αποτελείται από άπειρο πλήθος διαμερισμάτων. Το διαμέρισμα j βρίσκεται στη θέση jδx και το δυναμικό V j εφόσον εξαρτάται από τον χώρο x και τον χρόνο t μπορεί να γραφεί ως V j = V(x, t). Oμοίως, το διαμέρισμα j+1 βρίσκεται στη θέση (j+1)δx και το διαμέρισμα j-1 στη θέση (j-1)δx. Συνεπως, V j+1 = V(x + δx, t), και V j 1 = V(x δx, t). To ρεύμα που εισέρχεται ανά μονάδα μήκους ορίζεται ως Ι e (x, t) = I e,j Συνεπώς, η σχέση 10 στην περίπτωση που τα ιοντικά δx ρεύματα περιγράφονται από το μοντέλο Hodgkin-Huxley μετασχηματίζεται ως εξής: C m V(x,t) t = g Νa (V(x, t)-e Na ) g K (V(x, t)-e K ) g L (V(x, t)-e L ) + d [ 1 4 R a δx (V(x+δx,t) V(x,t) δx V(x,t) V(x δx,t) ] + I e (x,t) δx πd (11) Λαμβάνοντας υπ όψη και τον ορισμό της δεύτερης μερικής παραγώγου ως προς τη απόσταση προκύπτει η εξίσωση καλωδίου: V C m t = g Νa(V-E Na ) g K (V-E K ) g L (V-E L ) + d 2 V 4 R a x 2 + I e πd (12) 3.2 Μέθοδοι ολοκλήρωσης του λογισμικού πακέτου NEURON 36

37 To λογισμικό πακέτο NEURON λύνει την εξίσωση (12) χρησιμοποιώντας κάποιες μεθόδους ολοκλήρωσης και οι νευροεπιστήμονες πρέπει να επιλέξουν την κατάλληλη μέδοδο ανάλογα με το εκάστοτε ερευνητικό τους ερώτημα. Έτσι, το NEURON μπορεί να γίνει ένα χρήσιμο εργαλείο τόσο για τον έλεγχο υποθέσεων που βασίζονται σε πειραματικές παρατηρήσεις τόσο και για τη διερεύνηση ιδεών που πιθανώς να οδηγούν στον σχεδιασμό νέων πειραμάτων. Οι μέθοδοι που περιλαμβάνει το NEURON είναι η οπισθόδρομη μέθοδος του Euler ( Backward Euler), η μέθοδος Crank-Nicholson, η CVODE και η DASPK [23]. Στο σχήμα 26 (α) φαίνεται η αριθμητική λύση για ένα γραμμικό και παθητικό μοντέλο ενός νευρώνα και συγκρίνεται με την αναλυτική λύση έτσι ώστε να εξαχθούν συμπεράσματα για τα αριθμητικά σφάλματα κάθε μεθόδου. Η εξίσωση (12) έχει γενική μορφή: dv dt = f(v, t) και σύμφωνα με την οπισθόδρομη μέθοδο Euler η αριθμητική προσεγγιστική λύση βρίσκεται από την παρακάτω σχέση που εξάγεται με τη βοήθεια της σειράς Taylor: V(t + Δt) = V(t) + f(v(t + Δt), t + Δt)Δt (13) Συνεπώς, στο σχήμα 26 (α) φαίνονται τα σημεία (t i+1, V(t i+1 )) που υπολογίζονται από την παραπάνω εξίσωση όταν είναι γνωστή η αρχική τιμή του δυναμικού (t i, V(t i )). Σύμφωνα με τη μέθοδο Crank-Nicholson η αριθμητική προσεγγιστική λύση βρίσκεται από την παρακάτω σχέση: V(t + Δt) = 2V (t + Δt ) V(t) (14) Προκειμένου να γίνει η σύγκριση μεταξύ των δύο μεθόδων χρησιμοποιήθηκε το ίδιο βήμα ολοκλήρωσης Δt=1. Στις μεθόδους που παρουσιάζουν αριθμητική αστάθεια πρέπει να γίνει σωστή επιλογή του χρονικού βήματος Δt ώστε η λύση να συγκλίνει. Η οπισθόδρομη μέθοδος του Euler και η μέθοδος Crank-Nicholson είναι σχετικά ευσταθείς μέθοδοι. Παρατηρούμε ότι η μέθοδος Crank-Nicholson προσεγγίζει καλύτερα την αναλυτική λύση δηλαδή είναι πιο ακριβής από την οπισθόδρομη μέθοδος του Euler. Τα συμπεράσματα αυτά μπορούν στη συνέχεια να γενικευτούν και για τα μη γραμμικά και ενεργά μοντέλα νευρώνων. 2 37

38 Σχήμα 26 α) Σύγκριση της αναλυτική λύσης (συμπαγής γραμμή με κύκλους) με την αριθμητική λύση που προκύπτει με την οπισθόδρομη μέθοδο του Euler (backward Euler) (διακεκομμένη γραμμή με τετράγωνα) και βήμα ολοκλήρωσης Δt=1s β) Σύγκριση αναλυτικής και αριθμητικής λύσης με τη μέθοδο ολοκλήρωσης Crank- Nicholson και βήμα ολοκλήρωσης Δt=1s [23]. Στη μέθοδο ολοκλήρωσης CVODE δεν χρησιμοποιείται καθορισμένο χρονικό βήμα Δt, αλλά αυτό αλλάζει κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης ώστε να προσαρμόζεται ανάλογα με τις καταστάσεις του συστήματος. Έστω για παράδειγμα, ότι το μοντέλο ενός πυραμιδικού νευρώνα υπόκειται σε εκπολωτικό παλμό στο σώμα διάρκειας 900 ms o οποίος προκαλεί δύο νευρικούς παλμούς (bursts of spikes) που φαίνονται στο σχήμα 27 (α). Στο σχήμα 27 (β) παρατηρούμε ότι το Δt παίρνει μικρές τιμές όταν οι καταστάσεις αλλάζουν γρήγορα (κατά τη διάρκεια των burst) και μεγαλύτερες τιμές κατά το χρονικό διάστημα μεταξύ των burst. Kατά συνέπεια, η μέθοδος ολοκλήρωσης μεταβλητού χρονικού βήματος Δt υπολογίζει τις λύσεις πιο γρήγορα σε σχέση με τις μεθόδους σταθερού χρονικού βήματος Δt. Σχήμα 27 α) Η μέθοδος CVODE χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό του δυναμικού στο σώμα κατά τη διάρκεια του εισερχόμενου εκπολωτικού παλμού ρεύματος στον πυραμιδικό νευρώνα. β ) Κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης η μέθοδος CVODE χρησιμοποιεί κυρίως χρονικό βήμα dt αρκετά μεγαλύτερο από 0.001ms [23]. KΕΦΑΛΑΙΟ 4 38

39 ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ CA1 ΠΥΡΑΜΙΔΙΚΟΥ ΝΕΥΡΩΝΑ 4.1 Μη-γραμμική ολοκλήρωση σε CA1 πυραμιδικούς νευρώνες του ιππόκαμπου ποντικών. Ο ιππόκαμπος είναι μια δομή στον έσω κροταφικό λοβό του εγκεφάλου όπου σύμφωνα με τα πειράματα των Magee, Losonczy [24] μπορεί να πραγματοποιηθεί μη γραμμική ολοκλήρωση. Προκειμένου να παρατηρηθεί αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιήθηκε laser με τη βοήθεια του οποίου απελευθερωνόταν γλουταμινικό οξύ που ενεργοποιούσε τις συνάψεις σε διαδοχικές δενδριτικές ακάνθους (dendritic spines), όπως φαίνεται στο σχήμα 28 (α) Για να ποσοτικοποιηθούν οι παρεκκλίσεις από τη γραμμική άθροιση αρχικά απελευθερωνόταν γλουταμινικό σε μία άκανθο και 100 ms αργότερα απελευθερωνόταν γλουταμινικό στην επόμενη άκανθο ώστε οι αποκρίσεις που μετρώνται στο σώμα του μετασυναπτικού νευρώνα να είναι χρονικά απομονωμένες (σχήμα 28 (β)) και να μπορεί να υπολογιστεί το άθροισμα χρονικά απομονωμένων γεγονότων, που φαίνεται στο σχήμα 28 (γ)). Όταν η απόκριση που μετράται στο σώμα ισούται με το αριθμητικό άθροισμα των μεμονωμένων γεγονότων η ολοκλήρωση είναι γραμμική ενώ όταν η τιμή του δυναμικού μεμβράνης που μετράται στο σώμα είναι μικρότερη ή μεγαλύτερη από το αριθμητικό άθροισμα πραγματοποιείται μη γραμμική ολοκλήρωση, υπο-γραμμική (sublinear) ή υπεργραμμική (supra-linear) αντίστοιχα. Σχήμα 28 α) Aριστερά: Πυραμιδικός νευρώνας ποντικού με το ηλεκτρόδιο καταγραφής στο σώμα του κυττάρου. Δεξιά: Μεγέθυνση ενός τμήματος από έναν δενδρίτη του νευρώνα και οι θέσεις (κόκκινοι κύκλοι) των συνάψεων που ενεργοποιούνται. Oι αριθμοί 1-7 υποδηλώνουν τη σειρά με την οποία ενεργοποιούνται οι 7 συνάψεις β) Το δυναμικό μεμβράνης που μετράται στο σώμα όταν παρεμβάλλεται χρονικό διάστημα 100 ms μεταξύ των διαδοχικών ενεργοποιήσεων των συνάψεων #1 έως #7 γ) Το αριθμητικό άθροισμα των χρονικά μεμονωμένων γεγονότων δ) Το δυναμικό μεμβράνης που μετράται στο σώμα όταν παρεμβάλλεται χρονικό διάστημα 0.1 ms μεταξύ των διαδοχικών ενεργοποιήσεων των συνάψεων #1 έως #7 δ) Γραφική παράσταση της κορυφής του EPSP που μετράται στο σώμα έναντι του πλάτους της κορυφής του αριθμητικού αθροίσματος των χρονικά απομονωμένων αποκρίσεων (η μαύρη διακεκομμένη γραμμή είναι η γραμμική άθροιση) [24] 39

40 4.2 Χαρακτηρισμός δενδριτών με κριτήριο τον τρόπο ολοκλήρωσης Οι δενδρίτες των CA1 πυραμιδικών νευρώνων μπορούν να χαρακτηριστούν ως δυνατοί (strong) ή αδύναμοι ( weak) ανάλογα με το αν μετά από τη διέγερσή τους από κάποιο ερέθισμα, η ολοκλήρωση στο σώμα είναι μη γραμμική, και συγκεκριμένα υπερ-γραμμική ή γραμμική αντίστοιχα. Τα ποσοτικά κριτήρια που χρησιμοποιούνται από τους Magee et al. [25] για τον χαρακτηρισμό των δενδριτών σε δυνατούς και αδύναμους, είναι το πλάτος των EPSPs και ο ρυθμός αύξησης του δυναμικού, dv,που μετράται στο σώμα. Τα χαρακτηριστικά αυτά δεν dt διαφοροποιούνται ουσιαστικά σε διαφορετικά πειράματα ή μετά από αλλαγές στην ένταση του ερεθίσματος και στη σειρά με την οποία ενεργοποιούνται οι συνάψεις. Συνεπώς, αυτά είναι τα κριτήρια που χρησιμοποιούμε και στο υπολογιστικό μοντέλο του CA1 πυραμιδικού νευρώνα, για να κατατάξουμε τους δενδρίτες σε μια από τις δύο κατηγορίες. Όπως φαίνεται στο σχήμα 29, για έναν δυνατό δενδρίτη, dv > dt 2 V s 1, ενώ για έναν αδύναμο δενδρίτη, dv dt < 2 V s 1. Επιπλέον, φαίνεται ότι η δύναμη του δενδρίτη, dv, συσχετίζεται με τη διάδοση του δυναμικού από τον dt δενδρίτη στο σώμα, ΔF, με σχέση αναλογίας. F Σχήμα 29 α) Αριστερά: H περιοχή του δενδρίτη που διεγείρεται (κόκκινος κύκλος) και μεγέθυνση της περιοχής αυτής ώστε να διακρίνονται οι συνάψεις και η σειρά ενεργοποίησής τους. Δεξιά. Άνω: To δυναμικό μεμβράνης που μετράται στο σώμα. Μετά την ενεργοποίηση της έκτης σύναψης πραγματοποιείται υπερ-γραμμική ολοκλήρωση στο σώμα (κόκκινο χρώμα) και ο δενδρίτης χαρακτηρίζεται ως δυνατός. Kάτω : O ρυθμός αύξησης του δυναμικού μεμβράνης β) Αριστερά: H περιοχή του δενδρίτη που διεγείρεται (μπλε κύκλος). Δεξιά: Άνω: To δυναμικό μεμβράνης που μετράται στο σώμα. Μετά την ενεργοποίηση της έκτης σύναψης η ολοκλήρωση στο σώμα (μπλε χρώμα) συνεχίζει να είναι γραμμική και ο δενδρίτης χαρακτηρίζεται ως αδύναμος. Kάτω : O ρυθμός αύξησης του δυναμικού μεμβράνης γ) dv ΔF έναντι, που είναι η αλλαγή στον φθορισμό λόγω των dt F ρευμάτων Ca +2 που σχετίζονται με τη διάδοση του δυναμικού από τον δενδρίτη στο σώμα [25]. 4.3 Χαρακτηρισμός των δενδριτών του υπολογιστικού μοντέλου του CA1 πυραμιδικού νευρώνα. 40

41 Η μορφολογία του CA1 πυραμιδικού νευρώνα που χρησιμοποιήσαμε στις προσομοιώσεις μας λήφθηκε από το αρχείο Duke- Southampton (βάση δεδομένων ) και φαίνεται στο σχήμα 29. Η μορφολογία προέρχεται από την τρισδιάστατη ψηφιοποίηση πραγματικών CA1 κυττάρων από τον ιππόκαμπο ποντικών [26]. Σχήμα 30. Από τις διάφορες μορφολογίες του αρχείου Duke-Southampton επιλέχθηκε η μορφολογία n123. Κάθε δενδρίτης ταυτοποιείται με έναν αριθμό και στο σχήμα υποδεικνύονται με βέλη οι δενδρίτες #1, #2, #29 [26]. Προκειμένου το δυναμικό στο σώμα που υπολογίζει το NEURON να μην έχει μεγάλες αποκλίσεις από τα πειράματα που αναφέρθηκαν παραπάνω και να μπορέσουμε να χαρακτηρίσουμε τους δενδρίτες του μοντέλου μας ως δυνατούς ή αδύναμους με βάση το κριτήριο που χρησιμοποιήθηκε και στο πείραμα πραγματοποιήθηκαν αρκετά υπολογιστικά πειράματα. Στο καθένα από αυτά τροποποιούνταν οι αγωγιμότητες των AMPA και NMDA υποδοχέων, αλλά o λόγος των αγωγιμοτήτων δεν άλλαξε πάνω από 15% μεταξύ των διαφορετικών πειραμάτων. Επιπλέον, σε κάθε πείραμα τροποποιούσαμε τον αριθμό των συνάψεων που ενεργοποιούνταν, καθώς και το χρονικό διάστημα μεταξύ των διαδοχικών ενεργοποιήσεων. Aρχικά, έγιναν πειράματα για 7, 14 και 20 συνάψεις και χρονικές καθυστερήσεις 0.1ms και 0.3ms για ένα μεγάλο πλήθος δενδριτών του CA1 πυραμιδικού νευρώνα. Οι γραφικές παραστάσεις της τάσης συναρτήσει του χρόνου για τα πειράματα αυτά (ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β) έγιναν σε περιβάλλον Μatlab με τη βοήθεια κώδικα που δημιουργήθηκε για τη διαχείριση του μεγάλου όγκου δεδομένων που εξήχθησαν από την εκτέλεση του κώδικα Νeuron που δίνεται στο ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α. Σημειώνεται ότι στο παράρτημα δίνεται μόνο το αρχείο που περιλαμβάνει το κομμάτι του κώδικα όπου διεγείρονται οι συνάψεις. Ιδιαίτερα αυξημένη διεγερσιμότητα παρατηρήθηκε αν ο λόγος των αγωγιμοτήτων ampa/nmda ξεπέρασε το 12% και διεγέρθηκαν 20 συνάψεις με 41

42 χρονική καθυστέρηση 0.3ms. Συνεπώς, στα επόμενα υπολογιστικά πειράματα ο λόγος των αγωγιμοτήτων ampa/nmda διατηρήθηκε σταθερός στο 9%, και ο αριθμός των συνάψεων που διεγείρονταν με χρονική καθυστέρηση 0.1ms κυμαινόταν από 5 έως 14. Η παράμετρος που άλλαζε αυτή τη φορά ήταν η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων. Για αγωγιμότητα ns οι απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται διαφορετικοί δενδρίτες κορυφής (apical dendrites) φαίνεται στα παρακάτω σχήματα. Στα σχήματα δίνονται οι αποκρίσεις για ζεύγη δενδριτών, εννοώντας ότι σε κάθε σχήμα οι δενδρίτες βρίσκονται σε πολύ κοντινή απόσταση μεταξύ τους, καθώς αποτελούν απολήξεις της ίδιας διακλάδωσης. Στο σχήμα 37 φαίνονται οι αποκρίσεις για ανεξάρτητους δενδρίτες όσον αφορά τη μεταξύ τους απόσταση. Η διεγερσιμότητα είναι ιδιαίτερα αυξημένη και συνεπώς χρειάστηκε να μειώσουμε περαιτέρω την αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων. Τα υπολογιστικά πειράματα για αγωγιμότητες ns και ns δίνονται στο παράρτημα Γ. Σχήμα 31. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #2 και # 3. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 32. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #20 και # 21. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 42

43 Σχήμα 33. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #39 και # 40. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 34. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #110 και # 111. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 43

44 Σχήμα 35. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #114 και # 115. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 36. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #117 και # 118. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 44

45 Σχήμα 37. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #5, # 8, #11, #12, #13, #18, #24, #108, #112. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Στη συνέχεια,για να κατηγοριοποιήσουμε τους δενδρίτες, υπολογίσαμε το πλάτος των EPSPs και τον ρυθμό αύξησης του δυναμικού, dv, για κάθε υπολογιστικό πείραμα. Τα αποτελέσματα για αγωγιμότητες ns, ns, ns, καταγράφονται στους πίνακες του παραρτήματος Γ από όπου προκύπτει ότι δεν ήταν δυνατό να εντοπίσουμε αδύναμους δενδρίτες για αγωγιμότητες ns και ns, ενώ μπορέσαμε να κατηγοριοποιήσουμε 13 δενδρίτες ως αδύναμους, με βάση το κριτήριο dv dt < 2 V s 1, για αγωγιμότητα ampa υποδοχέων ns. Από τα υπολογιστικά πειράματα για την τιμή ns (σχήματα 38-49) και τους πίνακες του παραρτήματος Γ, συνάγεται ότι οι 13 αδύναμοι δενδρίτες είναι οι #5, #8, #18, #24, #108, #112, #2, #3, #20, #21, #110, #117 και #118, ενώ οι δενδρίτες #13 και #115 δεν εμπίπτουν στην ίδια κατηγορία. dt 45

46 Σχήμα 38. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #2 (άνω) και #3 (κάτω). Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #2 (άνω) και #3 (κάτω). Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 39. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #20 (άνω) και #21 (κάτω). Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #20 (άνω) και #21 (κάτω). Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 46

47 Σχήμα 40. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #39 (άνω) και #40 (κάτω). Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #39 (άνω) και #40 (κάτω). Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 41. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #114(άνω) και #115 (κάτω). Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #114 (άνω) και #115 (κάτω). Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 47

48 Σχήμα 42. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #117 (άνω) και #118 (κάτω). Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #117 (άνω) και #118 (κάτω). Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 43. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #5. Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #5. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 48

49 Σχήμα 44. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #8. Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #8. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 45. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #11. Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #11. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 46. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #12. Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #12. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 49

50 Σχήμα 45. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #13. Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #13. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 46. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #18. Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #18. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 47. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #24. Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #24. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 50

51 Σχήμα 48. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #108. Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #108. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 49. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #112. Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #112. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 51

52 4.4 Επίδραση της μεταβολής της αγωγιμότητας διαφορετικών διαύλων στον ρυθμό αύξησης του δυναμικού στο σώμα του CA1 πυραμιδικού νευρώνα. Οι διαφορετικοί τύποι υποδοχέων, χαρακτηρίζονται από τις πρωτεΐνες που τους αποτελούν και η διάδοση των συναπτικών δυναμικών, και των δυναμικών ενέργειας εξαρτώνται από τις καμπύλες ενεργοποίησης και απενεργοποίησής των διαύλων, την χωρική τους κατανομή και την πυκνότητά τους. Υπολογιστικά, μπορούμε διεξάγουμε πειράματα ώστε να ελέγχουμε την επίδραση διαφορετικών χωρικών κατανομών και πυκνοτήτων στην διάδοση των δυναμικών ενέργειας, τροποποιώντας τις αγωγιμότητες των υποδοχέων στις διαφορετικές θέσεις που αυτοί καταλαμβάνουν στον νευρώνα. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι να μελετήσουμε την επίδραση των τροποποιήσεων στην αγωγιμότητα ενός και μόνο δενδρίτη στην αύξηση του ρυθμού μεταβολής του δυναμικού στο σώμα. Από τους διαφορετικούς τύπους των τασεοελεγχόμενων διαύλων που βρίσκονται στους δενδρίτες του CA1 πυραμιδικού νευρώνα, επιλέξαμε αρχικά να μελετήσουμε τη μεταβολή στην αγωγιμότητα των διαύλων τύπου Κ1, που αναφέρεται ως αγωγιμότητα Α τύπου, οπότε το ρεύμα που διαπερνά τους διαύλους αυτούς αναφέρεται ως ΙΑ ρεύμα. Η επιλογή αυτή έγινε λόγω της πειραματικής ένδειξης [25] ότι τα ρεύματα Α τύπου έχουν σημαντικό ρόλο στην καταστολή της διάδοσης των δενδριτιών spikes στους αδύναμους δενδρίτες. Συγκεκριμένα, όταν τα ρεύματα Κ1 τύπου Α (Α-type K+ currents) καταστέλλονται υπό την επίδραση χαμηλών συγκεντρώσεων Βa 2+ ο ρυθμός αύξησης του δυναμικού, dv, στους αδύναμους δενδρίτες αυξάνεται. Τα πλάτη και οι ρυθμοί αύξησης dv των EPSPs στο σώμα, μετά από την μεταβολή του ρεύματος ΙΑ στους δενδρίτες στο 10% της αρχικής του τιμής, για τους 13 δενδρίτες που χαρακτηρίστηκαν ως αδύναμοι στο προηγούμενο υποκεφάλαιο, δίνονται στους παρακάτω πίνακες. Εφόσον για τους περισσότερους δενδρίτες οι μεταβολές είναι αμελητέες δεν είναι δυνατόν να διακριθούν στις γραφικές παραστάσεις. dt dt ΠΙΝΑΚΑΣ 1 Apical Dendrite # 5 Apical Dendrite # 5 10% I Α nsyn=7 2, ,12519 nsyn=8 2, , nsyn=9 2, ,89882 gluepsp nsyn=10 3, , (mv) nsyn=11 3, , nsyn=12 4, , nsyn=13 4, ,

53 nsyn=14 5, ,7505 nsyn=7 0,2354 0,23627 nsyn=8 0,2537 0,25472 nsyn=9 0, ,29542 dv/dt nsyn=10 0, ,31804 (V/sec) nsyn=11 0, ,34125 nsyn=12 0, ,34125 nsyn=13 0, ,38759 nsyn=14 0, ,43678 ΠΙΝΑΚΑΣ 2 Apical Dendrite # 8 Apical Dendrite #8 10% I Α nsyn=7 1, , nsyn=8 2, , nsyn=9 2, , gluepsp nsyn=10 2, , (mv) nsyn=11 3, , nsyn=12 3, , nsyn=13 3, , nsyn=14 4, , nsyn=7 0, ,28753 nsyn=8 0,3044 0,30453 nsyn=9 0, ,3546 dv/dt nsyn=10 0, ,38488 (V/sec) nsyn=11 0, ,40329 nsyn=12 0, ,40329 nsyn=13 0, ,40329 nsyn=14 0, ,4628 ΠΙΝΑΚΑΣ 3 Apical Dendrite # 18 Apical Dendrite # 18 10% I Α nsyn=7 1, , nsyn=8 2, , nsyn=9 2, , gluepsp nsyn=10 3, , (mv) nsyn=11 3, , nsyn=12 3, ,

54 nsyn=13 4, , nsyn=14 5, , nsyn=7 0, ,16524 nsyn=8 0, ,17928 nsyn=9 0, ,20737 dv/dt nsyn=10 0, ,22886 (V/sec) nsyn=11 0, ,24441 nsyn=12 0, ,25515 nsyn=13 0,2863 0,29043 nsyn=14 0, ,32953 ΠΙΝΑΚΑΣ 4 Apical Dendrite # 24 Apical Dendrite # 24 10% IA nsyn=7 1, , nsyn=8 2, , nsyn=9 2, ,68311 gluepsp nsyn=10 3, , (mv) nsyn=11 3, , nsyn=12 3, , nsyn=13 4, , nsyn=14 5, , nsyn=7 0, ,16568 nsyn=8 0, ,17943 nsyn=9 0, ,2072 dv/dt nsyn=10 0, ,22766 (V/sec) nsyn=11 0, ,24384 nsyn=12 0, ,25322 nsyn=13 0, ,28765 nsyn=14 0, ,

55 ΠΙΝΑΚΑΣ 5 Apical Dendrite # 108 Apical Dendrite # % IA nsyn=7 1, , nsyn=8 1, , nsyn=9 2, , gluepsp nsyn=10 2, , (mv) nsyn=11 2, , nsyn=12 3, , nsyn=13 3, ,3584 nsyn=14 3, , nsyn=7 0, ,16095 nsyn=8 0, ,17069 nsyn=9 0, ,19928 dv/dt nsyn=10 0, ,21776 (V/sec) nsyn=11 0,2325 0,23259 nsyn=12 0,2325 0,23259 nsyn=13 0,2325 0,23259 nsyn=14 0, ,26132 ΠΙΝΑΚΑΣ 6 Apical Dendrite # 112 Apical Dendrite # % IA nsyn=7 1, ,99103 nsyn=8 2, , nsyn=9 2, , gluepsp nsyn=10 3, , (mv) nsyn=11 3, , nsyn=12 3, , nsyn=13 4, ,59975 nsyn=14 5, ,

56 nsyn=7 0, ,16373 nsyn=8 0, ,1776 nsyn=9 0, ,20503 dv/dt nsyn=10 0, ,226 (V/sec) nsyn=11 0, ,24189 nsyn=12 0, ,25287 nsyn=13 0, ,28847 nsyn=14 0, ,32712 ΠΙΝΑΚΑΣ 7 Apical Dendrite # 2 Apical Dendrite # 2 10% IA nsyn=7 2, , nsyn=8 2, , nsyn=9 2, , gluepsp nsyn=10 3, , (mv) nsyn=11 3, , nsyn=12 4, , nsyn=13 5, , nsyn=14 6, , nsyn=7 0, ,24617 nsyn=8 0, ,26628 nsyn=9 0, ,30977 dv/dt nsyn=10 0, ,33356 (V/sec) nsyn=11 0, ,3568 nsyn=12 0, ,35752 nsyn=13 0, ,41381 nsyn=14 0,4647 3,51056 ΠΙΝΑΚΑΣ 8 Apical Dendrite # 3 Apical Dendrite # 3 10% IA nsyn=7 2, , nsyn=8 2, , nsyn=9 2,8632 2, gluepsp nsyn=10 3, , (mv) nsyn=11 3, , nsyn=12 4, , nsyn=13 4, , nsyn=14 5, ,

57 nsyn=7 0,2436 0,24447 nsyn=8 0, ,26349 nsyn=9 0, ,30588 dv/dt nsyn=10 0, ,32959 (V/sec) nsyn=11 0, ,35315 nsyn=12 0, ,35315 nsyn=13 0, ,39854 nsyn=14 0, ,44867 ΠΙΝΑΚΑΣ 9 Apical Dendrite # 20 Apical Dendrite # 20 10% IA nsyn=7 1, , nsyn=8 2, , nsyn=9 2, , gluepsp nsyn=10 2, , (mv) nsyn=11 3, , nsyn=12 3, , nsyn=13 4, , nsyn=14 4, , nsyn=7 0, ,16793 nsyn=8 0,1812 0,18165 nsyn=9 0, ,20964 dv/dt nsyn=10 0, ,22918 (V/sec) nsyn=11 0,2451 0,24588 nsyn=12 0,251 0,25198 nsyn=13 0, ,28649 nsyn=14 0, ,32144 ΠΙΝΑΚΑΣ 10 Apical Dendrite # 21 Apical Dendrite # 21 10% IA nsyn=7 1, , nsyn=8 2, , nsyn=9 2, , gluepsp nsyn=10 3, , (mv) nsyn=11 3, , nsyn=12 3, , nsyn=13 4, ,

58 nsyn=14 4, , nsyn=7 0, ,16868 nsyn=8 0, ,18296 nsyn=9 0, ,21168 dv/dt nsyn=10 0, ,23211 (V/sec) nsyn=11 0, ,2487 nsyn=12 0, ,25678 nsyn=13 0, ,29256 nsyn=14 0, ,32976 ΠΙΝΑΚΑΣ 11 Apical Dendrite # 110 Apical Dendrite # % IA nsyn=7 1, , nsyn=8 2, , nsyn=9 2, ,50767 gluepsp nsyn=10 2, , (mv) nsyn=11 3, , nsyn=12 3, , nsyn=13 4, , nsyn=14 4, , nsyn=7 0, ,14617 nsyn=8 0, ,1579 nsyn=9 0,1814 0,18205 dv/dt nsyn=10 0, ,19883 (V/sec) nsyn=11 0, ,21335 nsyn=12 0, ,21908 nsyn=13 0, ,24886 nsyn=14 0,2767 0,

59 ΠΙΝΑΚΑΣ 12 Apical Dendrite # 117 Apical Dendrite # % IA nsyn=7 1, , nsyn=8 2, , nsyn=9 2, , gluepsp nsyn=10 2, ,78823 (mv) nsyn=11 3, , nsyn=12 3, , nsyn=13 3, ,7715 nsyn=14 4, , nsyn=7 0, ,27034 nsyn=8 0, ,28649 nsyn=9 0, ,33369 dv/dt nsyn=10 0, ,36289 (V/sec) nsyn=11 0, ,3842 nsyn=12 0, ,3842 nsyn=13 0, ,3842 nsyn=14 0, ,43657 ΠΙΝΑΚΑΣ 13 Apical Dendrite # 118 Apical Dendrite # % IA nsyn=7 1, , nsyn=8 2, , nsyn=9 2, , gluepsp nsyn=10 2, , (mv) nsyn=11 3, , nsyn=12 3, , nsyn=13 4, , nsyn=14 4, ,

60 nsyn=7 0, ,25025 nsyn=8 0, ,26873 nsyn=9 0, ,31615 dv/dt nsyn=10 0,343 0,34386 (V/sec) nsyn=11 0, ,36492 nsyn=12 0, ,36492 nsyn=13 0, ,36492 nsyn=14 0, ,41241 Ο μόνος αδύναμος δενδρίτης που επάγει αυξημένο ρυθμό μεταβολής του δυναμικού στο σώμα μετά από τη μείωση του ρεύματος ΙΑ είναι ο δενδρίτης #2, σύμφωνα με τον ΠΙΝΑΚΑ 7. Οταν διεγείρονται 14 συνάψεις στον δενδρίτη #2, το ΕPSP αυξάνεται από 6, mv σε 7, mv (σχήμα 50) και ο ρυθμός αύξησης του δυναμικού αυξάνεται από V/sec σε V/sec, οπότε ο δενδρίτης δεν είναι πλέον αδύναμος, όπως φαίνεται στο σχήμα 51. Σχήμα 50. Αριστερά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #2. Δεξιά: Απόκριση στο σώμα του νευρώνα όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #2 και το ρεύμα Ι Α μειώνεται στο 10% της αρχικής τιμής του. 60

61 Σχήμα 51. Αριστερά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #2. Δεξιά: Ρυθμός αύξησης του δυναμικού όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #2 και το ρεύμα Ι Α μειώνεται στο 10% της αρχικής τιμής του. Σε περαιτέρω υπολογιστικά πειράματα όπου μειώνονταν τα ρεύματα Ιh και ΙAHP (οι σχετικοί πίνακες δίνονται στο παράρτημα Δ ) δεν παρατηρήθηκε το φαινόμενο της δενδριτικής ενδυνάμωσης σε κανέναν δενδρίτη και συνεπώς μπορούμε να θεωρήσουμε ότι η μείωση του ρεύματος ΙΑ παίζει ρόλο στην εκδήλωση του φαινομένου της δενδριτικής ενδυνάμωσης, αλλά δεν είναι το μοναδικό αίτιο. Ταυτόχρονες μετατροπές στις αγωγιμότητες διαφορετικών καναλιών, σε συνδυασμό με τα κανάλια τύπου-α, πιθανώς να επάγουν υπολογιστικά το φαινόμενο της δενδριτικής ενδυνάμωσης σε μεγαλύτερο αριθμό δενδριτών και περαιτέρω έρευνα χρειάζεται σε αυτή την κατεύθυνση. Όταν αυτό επιτευχθεί οι αγωγιμότητες θα τροποποιηθούν με ένα κατάλληλο πρωτόκολλο διέγερσης και θα ανοίξει ο δρόμος για τη δημιουργία ενός νέου κανόνα πλαστικότητας που θα εφαρμοστεί σε μοντέλα πυραμιδικών νευρώνων του ιππόκαμπου με συγκεκριμένες λειτουργίες. Εφόσον έχει αποδειχθεί [27] ότι η συνεργατική ενδυνάμωση γειτονικών συνάψεων οφείλεται σε αλλαγές στην ενδοκυττάρια συγκέντρωση ασβεστίου είναι πιθανό οι τροποποιήσεις των αγωγιμοτήτων να λαμβάνουν χώρα όταν τα πρωτόκολλα διέγερσης προκαλούν αλλαγές στην ενδοκυττάρια συγκέντρωση ασβεστίου. Το μοντέλο έχει τη δυνατότητα να δίνει πληροφορία για τη χρονική εξέλιξη της συγκέντρωσης ασβεστίου, όπως φαίνεται στο σχήμα 52 και συνεπώς είναι δυνατό να εκφράσουμε την αγωγιμότητα συναρτήσει της ενδοκυττάριας συγκέντρωσης ασβεστίου, σε περίπτωση που εκδηλωθεί δενδριτική ενδυνάμωση. Η συνάρτηση αυτή θα αποτελέσει τον κανόνα πλαστικότητας. Σχήμα 52. Χρονική εξέλιξη της συγκέντρωσης ασβεστίου στο μέσο του δενδρίτη #2. 61

62 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ & ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΕΙΣ Το μοντέλο του CA1 πυραμιδικού νευρώνα προβλέπει αυξημένα ΕPSPs στην περίπτωση που το ερέθισμα είναι χρονικά συντονισμένο και το φαινόμενο εντείνεται ακόμα και για μικρές μεταβολές στην χρονική καθυστέρηση μεταξύ των αιχμών (spikes) του εισερχόμενου παλμού, όπως αποδείχθηκε όταν μειώσαμε την χρονική καθυστέρηση από 0.3 ms σε 0.1 ms. Eπιπλέον, οι συνάψεις στις οποίες παρέχεται το ερέθισμα αυτό, είναι χωρικά εντοπισμένες στους δενδρίτες σε αποστάσεις μικρότερες από 20μm, γεγονός που σύμφωνα με προηγούμενη έρευνα [28] έχει ως αποτέλεσμα την υπερ-γραμμική απόκριση όταν ο εισερχόμενος παλμός δίνεται σε δενδρίτες κορυφής συγκεκριμένης σχετικής θέσης ως προς τον δενδρίτη από τον οποίο εκφύονται. Στην παρούσα εργασία, το ερέθισμα δεν περιορίζεται μόνο σε δενδρίτες συγκεκριμένης σχετικής θέσης, το οποίο πιθανώς να μην ευνοεί την υπεργραμμική απόκριση. Έχει αποδειχθεί πειραματικά [29], ότι το πλάτος των ΕPSPs και η υπερ-γραμμικότητα της συναπτικής ολοκλήρωσης αυξάνονται όταν ο δενρίτης εκφύεται από σημείο που βρίσκεται κοντά στο σώμα του νευρώνα και το ερέθισμα δίνεται σε σημείο του δενδρίτη που βρίσκεται σχετικά μακριά από το σημείο διακλάδωσης. Αυτή είναι η περίπτωση όπου το μοντέλο έδωσε υπερ-γραμμική απόκριση. Σημειώνεται ότι στο μοντέλο οι συνάψεις που διεγείρονται είναι τοποθετημένες ομοιόμορφα γύρω από το κεντρικό σημείο κάθε δενδρίτη επομένως για έναν δενδρίτη μεγάλου μήκους το ερέθισμα δίνεται σχετικά μακριά από το σημείο διακλάδωσης, ενώ για έναν δενδρίτη μικρού μήκους το ερέθισμα δίνεται σχετικά κοντά στο σημείο διακλάδωσης. Αυξημένα πλάτη όμως, έχουν παρατηρηθεί πειραματικά και όταν ο δενδρίτης στον οποίο δίνεται το ερέθισμα εκφύεται από σημείο που βρίσκεται σχετικά μακριά από το σώμα του νευρώνα με τις συνάψεις να βρίσκονται σχετικά κοντά στο σημείο διακλάδωσης. Συνεπώς, χρειάζεται περαιτέρω μελέτη με σκοπό να διερευνηθεί αν το μοντέλο προβλέπει τις σωστές αποκρίσεις όταν μεταβάλλεται η θέση παροχής του ερεθίσματος. Η θέση όπου δίνεται το ερέθισμα πιθανώς να ευνοεί τις συνάψεις να ενεργοποιηθούν ταυτόχρονα και να ξεπεράσουν μαζί το κατώφλι πλαστικότητας με αποτέλεσμα η εκπόλωση που προκαλείται να είναι πολύ μεγαλύτερη σε σχέση με το αν διεγειρόταν μία απομονωμένη σύναψη. Επιπλέον, το φαινόμενο LTP είναι ισχυρότερο όταν οι συνάψεις που διεγείρονται βρίσκονται σε κοντινές αποστάσεις μεταξύ τους, με αποτέλεσμα να ενεργοποιούνται μοριακοί μηχανισμοί [30] για σχετικά μεγάλη χρονική διάρκεια, γεγονός που ευνοεί τη διάδοση 62

63 πρωτεϊνών/κινασών στις κοντινές συνάψεις. Με αυτόν τον τρόπο ευνοείται η συναπτική πλαστικότητα. Έχει επίσης αποδειχθεί πειραματικά [25] ότι η χρονική διάρκεια παροχής του ερεθίσματος ενισχύει επιλεκτικά κάποιες συνάψεις ανάλογα με τη θέση τους στους δενδρίτες. Θα ήταν χρήσιμο λοιπόν να ερευνηθεί αν αυξάνεται η εισροή αβεστίου όταν αυξάνεται το χρονικό παράθυρο της διέγερσης των γειτονικών συνάψεων. Περαιτέρω έρευνα χρειάζεται για να διαπιστωθεί αν οι διαφορές στη μορφολογία του νευρώνα του μοντέλου σε σχέση με τον νευρώνα του πειράματος όπου παρατηρήθηκε αυξημένη διεγερσιμότητα [25] ευθύνονται για την μειωμένη διεγερσιμότητα των δενδριτών του μοντέλου. Στο πείραμα διεγείρονται συνάψεις σε δενδρίτες που αποτελούν ζεύγη (sister branches), δηλαδή εκφύονται από έναν κοινό δενδρίτη (parent dendrite). Όταν αυξάνεται η διεγερσιμότητα των δενδριτών αυτών, βελτιώνεται η τοπική μετάδοση της αιχμής και το μετέπειτα συσχετισμένο εισερχόμενο σήμα μεταδίδεται ευκολότερα στον κοινό δενδρίτη. Εκεί παράγεται μια δυνατή αιχμή η οποία μεταδίδεται στο σώμα του νευρώνα και προκαλεί ακριβές και συγχρονισμένο ΔΕ. Στο μοντέλο νευρώνα που μελετήσαμε οι δενδρίτες που χαρακτηρίστηκαν ως αδύναμοι και ανήκαν σε ζεύγη ήταν δώδεκα, οπότε το δείγμα των αδελφών- δενδριτών είναι μη επαρκές. Είναι πιθανό να ενεργοποιούνται διαφορετικά χημικά μονοπάτια χάρη στη συγκεκριμένη μορφολογία και να εξαπλώνονται ευκολότερα οι πρωτεΐνες που ενισχύουν συνεργατική πλαστικότητα των συνάψεων. Υπολογιστικά, μπορούμε να διερευνήσουμε τις αποκρίσεις στο σώμα σε περίπτωση που δώσουμε δυνατό και ασθενές ερέθισμα σε δενδρίτες που αποτελούν ζεύγη. Διαφορετικές δενδριτικές αποκρίσεις πιθανώς να προκληθούν λόγω των διαφορετικών τοπικών αγωγιμοτήτων που επάγονται από ένα τέτοιο ερέθισμα. Η πλαστικότητα των τοπικών αγωγιμοτήτων όμως, εξαρτάται και από την τοπική πρωτεϊνοσύνθεση στους δενδρίτες, εφόσον έχει αποδειχθεί ότι υπάρχουν ριβοσώματα στους δενδρίτες [31] και ένα μοντέλο που θα λαμβάνει υπόψιν αυτές τις μεταβολές τις αγωγιμότητας θα μπορέσει να χαρακτηριστεί ως βιοφυσικά ρεαλιστικό. Στο υπολογιστικό μοντέλο του CA1 πυραμιδικού νευρώνα, η αγωγιμότητα των AMPA υποδοχέων διατηρείται σταθερή από τη χρονική στιγμή της παροχής του ερεθίσματος στους δενδρίτες έως τη χρονική στιγμή της καταγραφής της τάσης στο σώμα αλλά όπως γνωρίζουμε, η δράση πρωτεϊνών βοηθά στην απομάκρυνση των ιόντων Mg 2+ από τους ΝΜDA υποδοχείς καθιστώντας τις συνάψεις αγώγιμες (Οι ΑMPA υποδοχείς εισέρχονται στη σύναψη). Έχει όμως διατυπωθεί και η άποψη [32] ότι η πρωτεϊνοσύνθεση παίζει παθητικό ρόλο στις διεργασίες του σχηματισμού μνήμης οπότε αν ισχύει αυτή η θεωρία δεν θα παρατηρηθούν μεγάλες αλλαγές στις δενδριτικές αποκρίσεις. Ομοιοστατικοί μηχανισμοί όπως η δράση ανασταλτικών σημάτων που δρουν ώστε να εξισσοροπηθεί η αυξημένη διεγερσιμότητα δεν συμπεριλήφθηκαν στο μοντέλο. Έχει διαπιστωθεί [33], ότι ανασταλτικοί νευρώνες ελέγχουν τη διάδοση των σημάτων 63

64 Ca +2 και επηρεάζουν τις βιοχημικά μονοπάτια που λαμβάνουν χώρα στις διεργασίες πλαστικότητας. Η υπερδιεγερσιμότητα στο απλουστευμένο μοντέλο μας ελεγχόταν μόνο μέσω της μείωσης της αγωγιμότητας των ΑΜPA υποδοχέων. Ένα πολύπλοκο αλλά ρελιστικό μοντέλο πρέπει να περιλαμβάνει περισσότερους από έναν νευρώνες και ένας από τους πολλαπλούς τους ρόλους είναι να ρυθμίζουν τη διεγερσιμότητα μέσω μηχανισμών αναστολής. Πρέπει ακόμα να σημειωθεί ότι κατά τη διάρκεια της μάθησης έχει αποδειχθεί [34] ότι δημιουργούνται νέες δενδριτικές άκανθοι με αποτέλεσμα να ισχυροποιείται η ομαδοποίηση (clustering) των συνάψεων, που σύμφωνα με τα προηγούμενα ευνοεί την δενδριτική διεγερσιμότητα. Μια άλλη μελέτη [35] έχει δείξει ότι η δημιουργία δενδριτικών ακάνθων σχετίζεται με την παγίωση μιας μνήμης μετά τον ύπνο. Ειδικότερα, αν κατά τη διάρκεια του ύπνου ενεργοποιείται ο ίδιος πληθυσμός νευρώνων με τον πληθυσμό που είχε ενεργοποιηθεί στο παρελθόν κατά τη διάρκεια της εκμάθησης ενός συγκεκριμένου καθήκοντος,έστω Α, σχηματίζονται δενδριτικές άκανθοι σε έναν συγκεκριμένο δενδρίτη. Ομοίως, αν ενεργοποιηθούν (κατά τη διάρκεια ή λίγο μετά τον ύπνο ) νευρώνες που είχαν ενεργοποιηθεί κατά τη διάρκεια εκμάθησης ενός άλλου καθήκοντος, έστω Β, δενδρτικές άκανθοι δημιουργούνται σε έναν διαφορετικό δενδρίτη. Συνάγεται λοιπόν, ότι αν ένα πείραμα μελέτης των μηχανισμών μεταβολής της δενδριτικής διεγερσιμότητας πραγματοποιείται μετά τον ύπνο, και ο ύπνος έπεται μιας περιόδου εκπαίδευσης, οφείλουμε να είμαστε προσεκτικοί όταν συγκρίνουμε τις αποκρίσεις με άλλα πειράματα ή μοντέλα, στα οποία δεν έχει εφαρμοστεί πρωτόκολλο μάθησης. Με ένα βιοφυσικά ρεαλιστικό μοντέλο που προσομοιώνει μεγάλους πληθυσμούς νευρώνων μπορεί ίσως μελλοντικά να διερευνηθεί αν με την εφαρμογή διαφορετικών πρωτοκόλλων μάθησης πριν από την παροχή ενός συγχρονισμένου ερεθίσματος τροποποιείται η διεγερσιμότητα των δενδριτών. Το εισερχόμενο ερέθισμα είναι προτιμώτερο να στοχεύει επιλεκτικά τους νευρώνες που έχουν ενεργοποιηθεί κατά τη μάθηση, έτσι ώστε να προσομοιώνεται η κατάσταση παγίωσης της μνήμης κατά τη διάρκεια του ύπνου. Η παραπάνω υπόθεση ενισχύεται από πρόσφατη έρευνα του νομπελίστα Susumu Tonegawa [36] που έδειξε ότι η νόσος Αlzheimer σχετίζεται με τη μειωμένη πυκνότητα των δενδριτικών ακάνθων στους δενδρίτες που ενεργοποιούνται κατά τη διάρκεια της μάθησης και ότι είναι δυνατόν να ανασυρθεί μια μνήμη με την οπτογενετική (optogenetics) ενεργοποίηση συγκεκριμένων κυττάρων. Η ανάσυρση της μνήμης ταυτοποιείται με την εκ νέου δημιουργία δενδριτικών ακάνθων στα κύτταρα που είχαν ενεργοποιηθεί κατά τη μάθηση. Θα ήταν ενδιαφέρον να διερευνηθεί πειραματικά και μέσω μεθόδων απεικόνισης αν υπάρχει συσχέτιση μεταξύ του φαινομένου της δενδριτικής ενδυνάμωσης και της δημιουργίας δενδριτικών ακάνθων. Αν μετά από τροποποιήσεις στο υπολογιστικό μοντέλο του CA1 πυραμιδικού νευρώνα προκύψει ένας κανόνας πλαστικότητας και ο κανόνας αυτός ενσωματωθεί σε ένα μοντέλο νευρωνικών δικτύων υψηλής 64

65 πολυπλοκότητας, θα διευκολυνθεί ο σχεδιασμός πειραμάτων οπτογενετικής, που έχουν στόχο την ανάσυρση μνημών, και θα ανοίξει ο δρόμος για μια πιο λεπτομερή μελέτη της νόσου Αlzheimer. 65

66 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1] Mark F. Bear, Barry W. Connors, Michael A. Paradiso, Neuroscience, Exploring the Brain, 3 rd Edition, Lippincott Williams & Wilkins (2006) [2] Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM, Principles of Neural Science, 4 th Edition, McGraw-Hill, New York (2000) [3] f [4] [5] [6] Despopoulos Α. and Silbernagl S., Color Atlas of Physiology, G. Thieme Verlag. Μετάφραση στα Eλληνικά από Γιώργο Κωστόπουλο, Ιατρικές Εκδόσεις Λίτσα (1989 ) [7] WF Boron & EL Bulpaep Ιατρική Φυσιολογία, Εκδόσεις Πασχαλίδη (2006) [8] Robert Legenstein & Wolfgang Maass (2011) Branch-Specific Plasticity Enables Self-Organization of Nonlinear Computation in Single Neurons. The Journal of Neuroscience 31, [9] Abbott LF, Nelson SB (2000) Synaptic plasticity: taming the beast. Nat Neurosci 3, [10] Sjöström PJ, Häusser M (2006) A cooperative switch determines the sign of synaptic plasticity in distal dendrites of neocortical pyramidal neurons. Neuron 51, [11]Losonczy A, Makara JK, Magee JC (2008) Compartmentalized dendritic plasticity and input feature storage in neurons. Nature 452, [12] Makara JK, Losonczy A, Wen Q, Magee JC (2009) Experience-dependent compartmentalized dendritic plasticity in rat hippocampal CA1 pyramidal neurons. Nat Neurosci 12, [13]O Keefe, J. (1976). Place units in the hippocampus of the freely moving rat. Exp. Neurol. 51, [14] [15] Wikenheiser, A. M. and Redish, A. D. (2013), The balance of forward and backward hippocampal sequences shifts across behavioral states. Hippocampus 23,

67 [16]Rolls, Edmund T. (2013). The mechanisms for pattern completion and pattern separation in the hippocampus. Frontiers in Systems Neuroscience 7, 74. [17]Moser, Edvard; Kropff, Emilio, Moser, May-Britt (2008). Place Cells, Grid Cells, and the Brain's Spatial Representation System. Annual Review of Neuroscience 31, [18] [19] Girardeau, G., Benchenane, K., Wiener, S.I., Buzsa ki, G., and Zugaro, M.B. (2009). Selective suppression of hippocampal ripples impairs spatial memory. Nat. Neurosci. 12, [20] Jadhav, S.P., Kemere, C., German, P.W., and Frank, L.M. (2012). Awake hippocampal sharp-wave ripples support spatial memory. Science 336, [21] Dupret, D., O Neill, J., Pleydell-Bouverie, B., and Csicsvari, J. (2010). The reorganizationand reactivation of hippocampal maps predict spatial memory performance. Nat. Neurosci. 13, [22]David Sterratt, Bruce Graham, Andrew Gillies, David Willshaw, Principles of Computational Modelling in Neuroscience, Cambridge University Press ( 2011) [23] Carnevale&Hines, The Neuron Book, Cambridge University Press ( 2006 ) [24] Attila Losonczy and Jeffrey C. Magee (2006). Integrative Properties of Radial Oblique Dendrites in Hippocampal CA1 Pyramidal Neurons. Neuron 50, [25] Attila Losonczy, Judit K. Makara, & Jeffrey C. Magee (2008). Compartmentalized dendritic plasticity and input feature storage in neurons. Nature 452, [26]Pyapali,G.K.,Penttonen,M.,Sik, A., Buzsaki,G.,andTurner,D. A. (1998). Dendritic properties of intracellularly-stained rat hippocampal CA1pyramidal neurons recorded in vivo and in vitro. J. Comp.Neurol. 391, [27] Bliss TVP, Collingridge GL. (1993) A synaptic model of memory: long-term potentiation in the hippocampus. Nature. 361, [28] Poirazi P, Brannon T, Mel BW. (2003 a).arithmetic of subthreshold synaptic summation in a model CA1 pyramidal cell. Neuron. 37, [29] Behabadi BF, Polsky A, Jadi M, Schiller J, Mel BW. (2012). Location-Dependent Excitatory Synaptic Interactions in Pyramidal Neuron Dendrites. PLoS Computational Biology. 87,e

68 [30] Wu G-Y, Deisseroth K, Tsien RW. (2001). Spaced stimuli stabilize MAPK pathway activation and its effects on dendritic morphology. Nature Neuroscience. 4, [31] Bodian D. (1965).A suggestive relationship of nerve cell RNA with specific synaptic sites. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 53, 418. [32] Routtenberg A, Rekart JL. (2005). Post-translational protein modification as the substrate for long-lasting memory. Trends in Neurosciences. 28, [33] Chiu CQ, Lur G, Morse TM, Carnevale NT, Ellis-Davies GCR, Higley MJ. (2013) Compartmentalization of GABAergic inhibition by dendritic spines. Science. 340, [34] Fu M, Yu X, Lu J, Zuo Y. (2012). Repetitive motor learning induces coordinated formation of clustered dendritic spines in vivo. Nature. 1, [35] Yang G, Lai CSW, Cichon J, Ma L, Li W, Gan W-B. (2014) Sleep promotes branchspecific formation of dendritic spines after learning. Science (New York NY). 344, [36] Dheeraj S. Roy, Autumn Arons, Teryn I. Mitchell, Michele Pignatelli, Tomás J. Ryan & Susumu Tonegawa (2016). Memory retrieval by activating engram cells in mouse models of early Alzheimer s disease. Nature. 531,

69 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α : KΩΔΙΚΑΣ ΝΕURON Aρχείο bsp.hoc του κώδικα NEURON. Όταν εκτελείται διεγείρονται 20 συνάψεις στον δενδρίτη #30 με χρονική καθυστέρηση 0.1ms. Έξοδος : soma_30_20_1.dat (Δυναμικό μεμβράνης του σώματος) dend_30_20_1.dat (Δυναμικό μεμβράνης του δενδρίτη) // INITIALIZATION - LOAD COMMON TEMPLATES // BACK_GROUND = 0 // set to 1 when using background synapses PI= synch = 0 // synapses are stimulated randomly (NOT synchronously), set to 1 for synchronous stimulation load_proc("nrnmainmenu") xopen("../template/experimentcontrol.hoc") // load legacy templates xopen("../template/epsptuning.hoc") // xopen("../template/rangeref.hoc") // xopen("../template/basalpath.hoc") // xopen("../template/obliquepath.hoc") // // Load more required libraries load_template("obliquepath") load_template("basalpath") cvode_active(0) objref econ // initialize template parameters show_errs=1 debug_lev=1 econ=new ExperimentControl(show_errs,debug_lev) econ.self_define(econ) econ.add_lib_dir("terrence","../lib") // set location for library files econ.generic_dir = "../experiment/" // set location for cell-setup file strdef tips_dir tips_dir = "../single-branch-potency/data/apical_tips" // set directory with single branch actual_resolution=75 // maximum nseg number desired_resolution=1 maximum_segment_length=actual_resolution // membrane properties etc 69

70 // Create a directory to store data strdef data_dir // Open library functions that will be needed econ.xopen_library("terrence","basic-graphics") // used to plot graphics econ.xopen_library("terrence","spikecount") // used to count spikes init_cluster_number =4//1//4// 4// 5//1 init_cluster_size= 6//****6//8//5//13 number_of_layers = 6 clu=0//4//0//4//4//1//4//0//2//3//1//3//1 SR_exc_dif = clu SLM_exc_dif = clu//0//clu//0// clu SR_inh_dif = clu SLM_inh_dif = clu//0//clu//0//clu all_synapses = init_cluster_number*init_cluster_size disp_size =1 experiments = init_cluster_number/disp_size + 1 double intact_clusters[experiments] for i= 0,0 { // experiments-1 intact_clusters[i] = init_cluster_number - i*disp_size //number of intact clusters, exp_ta[i] printf("experiment %d\n", i) printf("number of Intact Clusters: %d\n", intact_clusters[i] ) } delns_slm_inhdelns_slm=0 //*******ADD back!!!+2.5 delns_slm_inhdelns_slm=0 //*******ADD back!!!+2.5 delns_slm_inh =0 objref ns[100*all_synapses],ns2[100*all_synapses],ns5[100*all_synapse s], nc1[100*all_synapses], nc2[100*all_synapses], nc3[100*all_synapses], nc4[100*all_synapses], nc5[100*all_synapses], nc6[100*all_synapses], SLM,RT, vrec, vxx, spikevec, trec, vrec2 objref ampa[100*all_synapses], nmda[100*all_synapses], gabaa[100*all_synapses], gabab[100*all_synapses],gabaa[100*all_synapses], GaBaB[100*all_synapses], all_bands, inh_list,cl1,cl2, cl3, cl4, cl6, gabaa1[100*all_synapses], gabab1[100*all_synapses], gabaa2[100*all_synapses], gabab2[100*all_synapses], ns11[100*all_synapses], nc11[100*all_synapses], nc12[100*all_synapses] objref band1, band2, band3, band4, band5, band6, vf, vf2, cluster_list, cluster_list_2,cluster_list_3,cluster_list_4,cluster_list_5,cl 70

71 uster_list_6,cluster_list_8, rpid, tmpo, splot,all_lists_of_clusters,all_lists_of_random_clusters, all_lists_of_random_clusters1 //, portion objref f1, sav_cl, rec_cl,r, somarecf, paragogo, II, vrec2, vrec3, vrec4, vrec5, vrec6,vrec7,r double sucrund[20], sucrunc[20],sucrundt[20], sucrunct[20], sucrundjm[30], sucruncjm[30] strdef tmpstr, temp // // Create a CA1 cell from template objref cell, stimes, sg, tst //xopen("synapseband.hoc") //xopen("synapsegroup.hoc") xopen("ca1pyr.hoc") cell = new CA1Pyr(econ) rseed=5 //xopen("params_theta.hoc") r = new Random(rseed) /// Create some graph windows /// //addgraph("cell.soma.v(0.5)",-80,20) //addgraph("cell.apical_dendrite[69].v(0.5)", -80, 10) //300 micron, on the trunk for JM //addgraph("cell.apical_dendrite[71].v(0.5)", -80, 10) //300 micron, on the trunk for JM //addgraph("cell.apical_dendrite[24].v(0.5)", -80, 10) //SR Trunk base //addgraph("cell.apical_dendrite[83].v(0.5)", -80, 10) //SLM base //addgraph("cell.apical_dendrite[16].v(0.0)", -80, 10) //SR Trunk base //addgraph("cell.apical_dendrite[78].v(0.0)", -80, 10) //SLM base strdef data_dir data_dir = "data_ca1/" sprint(econ.syscmd, "mkdir -p %s", data_dir) // make directory system(econ.syscmd) econ.xopen_library("terrence","verbose-system") 71

72 objref vs[100],sg[100],st[100], vtimes[100], fobj t_sg =0 objref auxlist,asec, asyn, anc strdef saux proc ttx() { forsec cell.soma_list { //for(x) { //gnafbar_naf(x)= gnafbar_naf(x)*0 gnabar_hha2= gnabar_hha2*0.01 //} } } proc add_synapse() { local i // ($vecstim, pos, $ampaweight, $nmdaweight, $gabaaweight, $gababweight, $delay) // $1 = VecStim pos = $2 ampaw = $3 nmdaw = $4 gabaaw = $5 gababw = $6 delay = $7 noiselevel = 3. // msec if (ampaw >0) { asyn = new GLU(pos) splot.point_mark(asyn, 3) // blue anc = new NetCon($o1, asyn) anc.weight = ampaw anc.delay = delay + r.uniform(0,noiselevel) cell.ampa_list.append(asyn) cell.nc_list.append(anc) } //$o8.append(anc) if (nmdaw >0) { asyn = new NMDA(pos) anc = new NetCon($o1, asyn) anc.delay = delay + r.uniform(0,noiselevel) anc.weight = nmdaw splot.point_mark(asyn, 4) // green cell.nmda_list.append(asyn) cell.nc_list.append(anc) } if (gabaaw >0) { 72

73 } asyn = new GABAa(pos) anc = new NetCon($o1, asyn) splot.point_mark(asyn, 5) // yellow anc.delay = delay + r.uniform(0,noiselevel) anc.weight = gabaaw cell.gabaa_list.append(asyn) cell.nc_list.append(anc) if (gababw >0) { asyn = new GABAb(pos) anc = new NetCon($o1, asyn) anc.delay = delay + r.uniform(0,noiselevel) anc.weight = gababw splot.point_mark(asyn, 6) // red cell.gabab_list.append(asyn) cell.nc_list.append(anc) } } objref th_vecstims[1000] objref th_vecspikes[1000] totthvectors=0 proc add_theta_synapse() { pos = $1 phase = $2 avgprob = $3 weight_ampa = $4 weight_nmda = $5 weight_gabaa = $6 weight_gabab = $7 period=125.0 if (totthvectors >= 1000) { print "ERROR INCREASE MAX VECSPIKES!!\n" exit() } th_vecspikes[totthvectors] = new Vector() th_vecstims[totthvectors] = new VecStim() p = r.uniform(0,1) for (t =0.; t < tstop; t+= 1.) { pp = (sin(phase + t*(2.0*pi/period))+1.0)/2.0 p = r.repick() if (p < pp*avgprob) { th_vecspikes[totthvectors].append(t) 73

74 } } ) th_vecstims[totthvectors].play(th_vecspikes[totthvectors] add_synapse( th_vecstims[totthvectors], pos, weight_ampa, weight_nmda, weight_gabaa, weight_gabab, 0.0 ) } totthvectors += 1 minimize = 1.0//0.9// in use before Jose corrections ampa_conductance_sr = 0.4*minimize* nmda_conductance_sr = 1.07*minimize*10.2*ampa_conductance_SR gabaa_conductance_sr = 1.4*minimize* gabab_conductance_sr = 0.8*minimize* gabaa_conductance_sr ampa_conductance_slm =0.5*minimize* // //=0.06* // 0.1* as tuned at Y nmda_conductance_slm =1.5*minimize*13*ampa_conductance_SLM // //with 43 SB as tuned at Y gabaa_conductance_slm =1.8*minimize*0.3*0.018 // as tuned at Y gabab_conductance_slm =1.8*minimize* 1*0.16 //0.8*0.35 //0.8*0.35 as tuned at Y soma_gabaa_condunctance = gabaa_conductance_sr soma_gabab_condunctance = soma_gabaa_condunctance*0.6 theta_frequency = 8.0 objref invecs, vecstims, invec, vstim invecs = new List() strdef tmpstr objref vect vecstims = new List() strdef exppath objref nstim, netstims, file netstims = new List() objref ofile, curoutfile strdef curoutfilename objref filteredlist, shufflelist objref tempvlist objref invec2, vstim2 74

75 objref fout, vspikes, ncspikes, mynull // // // // tstop = 1600 dt = 0.1 steps_per_ms = 10 setdt() splot = new Shape() //objref dendritelist //dendritelist = new SectionList() //double dweights[1000] //DID = 92 /*cell.apical_dendrite[102] dendritelist.append() cell.apical_dendrite[did] dendritelist.append() cell.apical_dendrite[did] dendritelist.append() cell.apical_dendrite[44] dendritelist.append() cell.apical_dendrite[59] dendritelist.append() cell.dendrite[6] dendritelist.append() cell.dendrite[7] dendritelist.append() cell.dendrite[8] dendritelist.append()*/ //for (i=0;i < 100; i+=1) { // dweights[i] = 0.9 //} strdef tmp // Show a voltage graph for each dendrite n_grid_fields = 10 //mult = 1.0 //stimulate_from_fake() //test_protocol() vrec2= new Vector() vspikes = new Vector() cell.soma ncspikes = new NetCon(&v(0.5), mynull) 75

76 ncspikes.record(vspikes) invecs = new List() j=0 i=0 timedifference =0 objref fl[n_grid_fields], vspk[n_grid_fields], vecst[n_grid_fields] //orizoume afta pou tha einai ta vecstim pou tha exoun vectores apta s1, s2 strdef str for (i=0; i < n_grid_fields; i = i+1) { fl[i] = new File() sprint(str, "s%d.txt", i) fl[i].ropen(str) vspk[i] = new Vector() vspk[i].scanf(fl[i]) //diavazei arxio fl[i].close() vecst[i] = new VecStim() vecst[i].play(vspk[i]) //tha vgalei spikes tis stigmes pou einai sto vector vecst[i].delay= 0 } i=0 nsyns =0 n_slm_exc =320 // SLM grid input n_slm_inh = 120 //0.20*n_slm_exc // SLM theta-modulated inhibition (in-phase) n_proximal_inh=n_slm_exc*0.40 // proximal inhibition (180 deg. off-phase) n_bg_apical=1 // background synapses, random (non-theta modulated) n_bg_basal=0.5*n_bg_apical printf("adding %d excitatory theta synapses SLM dendrites\n", n_slm_exc) tdend =1 76

77 objref selfinh n_selfinh = 100 objref selfgabaa[n_selfinh] objref selfgabab[n_selfinh] // place background input //oxi theta modulated objref backgroundlist //lista me secreferences me tixeous dendrites apo apical kai basal backgroundlist = new List() // Random background input to apical dendrite //objref nc_back[backgroundlist.count()] // // // // // // // // CUT HERE -- BEGIN CUSTOM CODE // // // dendextent = 20 // extent (length) of the dendrite where to place the synapses nsynapses=20 ndendrite=30 nfrequency=1 /// Create the synapses access cell.apical_dendrite[ndendrite] 77

78 //print "Segment coordinates" //cell.apical_dendrite[ndendrite] for i=0,n3d()-1 print i, x3d(i), y3d(i), z3d(i), diam3d(i) // Create a dendritic stimulator i=0 nseg = 100 // Break up the current dendrite in 100 segments!! objref ns_glu[nsynapses] // Netstim that simulates glutamate uncaging dendritestretch = dendextent / L //print "Length of dendrite",ndendrite, "=",L print "Placing ", nsynapses," synapses on dendrite", secname() //xdist=find_vector_distance_precise(vrp,secname()) //print "Distance=",xdist delaybetweensynapses = 0.1 // delay between the stimulation of each synapse for (n =0; n < nsynapses; n+= 1) { // Place the synapses in near the center ns_glu[n] = new NetStim() ns_glu[n].number = 1 // how many spikes to give ns_glu[n].interval = / nfrequency // inter-spike interval in msec ns_glu[n].noise = 0 //No noise ns_glu[n].start =300 + delaybetweensynapses*n pos = r.uniform(0.5 - dendritestretch/2, 0.5+ dendritestretch/2) add_synapse( ns_glu[n], pos, ampa_conductance_sr, nmda_conductance_sr, 0, 0, 0.0 ) } strdef tmpstr addgraph("cell.soma.v(0.5)", -80, 10) sprint(tmpstr, "cell.apical_dendrite[%d].v(0.5)", ndendrite) // Display a graph while running addgraph(tmpstr, -80, 10) objref rect,recv rect=new Vector() 78

79 recv=new Vector() access cell.soma recv.record(&cell.soma.v(0.5)) strdef name objref vout //rect.record(&tstop) objref vsoma, vdend,length vsoma = new Vector() vdend = new Vector() length=new Vector() cell.soma vsoma.record(&cell.soma.v(0.5)) //sto vector vsoma thwloume na katagrafei to voltage sto meso tou section kai to sozei sto arxeio out_theta/soma1_... cell.apical_dendrite[ndendrite] vdend.record(&cell.apical_dendrite[ndendrite].v(0.5)) //cell.apical_dendrite[ndendrite] length.record(&cell.apical_dendrite[ndendrite].l) run() fout = new File() sprint(tmpstr,"out_data/soma_%d_%d_%d.dat", ndendrite, nsynapses, nfrequency) fout.wopen(tmpstr) vsoma.printf(fout, "%f\n") //apothikevei sto arxeio oti exei sosei sti mnimi me record sto vector v.soma fout.close() fout = new File() sprint(tmpstr,"out_data/dend_%d_%d_%d.dat", ndendrite, nsynapses, nfrequency) fout.wopen(tmpstr) vdend.printf(fout, "%f\n") //apothikevei sto arxeio oti exei sosei sti mnini me record sto vector v.soma fout.close() //fout = new File() //sprint(tmpstr,"out_data/length of dendrite_%d.dat", ndendrite) //fout.wopen(tmpstr) //length.printf(fout,"%f\n") //fout.close() print "Completed " 79

80 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β : KATΑΓΡΑΦΕΣ ΤΑΣΗΣ ΟΤΑΝ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΝΤΑΙ Ο ΑΡΙΘΜΟΣ ΣΥΝΑΨΕΩΝ, Η ΧΡΟΝΙΚΗ ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ, Ο ΛΟΓΟΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΩΝ ΑΜPA/NMDA KAI Η ΧΡΟΝΙΚΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ Καταγραφή τάσης στους δενδρίτες Αριθμός συνάψεων που διεγέρθηκαν Xρονική καθυστέρηση Λόγος αγωγιμοτήτων (ampa/nmda) Xρονική στιγμή αρχικής διέγερσης Xρονική διάρκεια καταγραφής msec msec 20 msec V (mv) t 10-4 (sec) 80

81 V (mv) V (mv) t 10-4 (sec) t 10-4 (sec) 81

82 V (mv) t 10-4 (sec) Αριθμός συνάψεων που διεγέρθηκαν Xρονική καθυστέρηση Λόγος αγωγιμοτήτων (ampa/nmda) Xρονική στιγμή αρχικής διέγερσης Xρονική διάρκεια καταγραφής msec msec 20 msec V (mv) t 10-4 (sec) 82

83 V (mv) t 10-4 (sec) V (mv) t 10-4 (sec) 83

84 V (mv) t 10-4 (sec) V (mv) t 10-4 (sec) 84

85 Αριθμός συνάψεων που διεγέρθηκαν Xρονική καθυστέρηση Λόγος αγωγιμοτήτων (ampa/nmda) Xρονική στιγμή αρχικής διέγερσης Xρονική διάρκεια καταγραφής msec msec 20 msec V (mv) V (mv) t 10-4 (sec) t 10-4 (sec) 85

86 V (mv) V (mv) t 10-4 (sec) t 10-4 (sec) 86

87 V (mv) t 10-4 (sec) Αριθμός συνάψεων που διεγέρθηκαν Xρονική καθυστέρηση Λόγος αγωγιμοτήτων (ampa/nmda) Xρονική στιγμή αρχικής διέγερσης Xρονική διάρκεια καταγραφής msec msec 20 msec V (mv) t 10-4 (sec) 87

88 V (mv) t 10-4 (sec) V (mv) t 10-4 (sec) 88

89 V (mv) t 10-4 (sec) V (mv) t 10-4 (sec) 89

90 Αριθμός συνάψεων που διεγέρθηκαν Xρονική καθυστέρηση Λόγος αγωγιμοτήτων (ampa/nmda) Xρονική στιγμή αρχικής διέγερσης Xρονική διάρκεια καταγραφής msec msec >20 msec V (mv) V (mv) t 10-4 (sec) t 10-4 (sec) 90

91 V (mv) V (mv) t 10-4 (sec) t 10-4 (sec) 91

92 Αριθμός συνάψεων που διεγέρθηκαν Xρονική καθυστέρηση Λόγος αγωγιμοτήτων (ampa/nmda) Xρονική στιγμή αρχικής διέγερσης Xρονική διάρκεια καταγραφής msec msec >20 msec V (mv) V (mv) t 10-4 (sec) t 10-4 (sec) 92

93 V (mv) V (mv) t 10-4 (sec) t 10-4 (sec) 93

94 V (mv) t 10-4 (sec) V (mv) t 10-4 (sec) 94

95 V (mv) t 10-4 (sec) Αριθμός συνάψεων που διεγέρθηκαν Xρονική καθυστέρηση Λόγος αγωγιμοτήτων (ampa/nmda) Xρονική στιγμή αρχικής διέγερσης Xρονική διάρκεια καταγραφής msec msec >20 msec 95

96 V (mv) V (mv) t 10-4 (sec) t 10-4 (sec) 96

97 V (mv) t 10-4 (sec) V (mv) t 10-4 (sec) 97

98 V (mv) t 10-4 (sec) Καταγραφή τάσης στο σώμα Αριθμός συνάψεων που διεγέρθηκαν Xρονική καθυστέρηση Λόγος αγωγιμοτήτων (ampa/nmda) Xρονική στιγμή αρχικής διέγερσης Xρονική διάρκεια καταγραφής msec msec 100 msec V (mv) t 10-4 (sec) 98

99 V (mv) t 10-4 (sec) V (mv) t 10-4 (sec) 99

100 V (mv) t 10-4 (sec) V (mv) t 10-4 (sec) 100

101 V (mv) t 10-4 (sec) Αριθμός συνάψεων που διεγέρθηκαν Xρονική καθυστέρηση Λόγος αγωγιμοτήτων (ampa/nmda) Xρονική στιγμή αρχικής διέγερσης Xρονική διάρκεια καταγραφής msec msec 300 msec 101

102 V (mv) t 10-4 (sec) 102

103 V (mv) V (mv) t 10-4 (sec) t 10-4 (sec) 103

104 V (mv) V (mv) t 10-4 (sec) t 10-4 (sec) 104

105 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γ : KATAΓΡΑΦΕΣ ΤΑΣΗΣ ΟΤΑΝ ΜΕΤΑΒΑΛΛΕΤΑΙ Η ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΑΜPA ΥΠΟΔΟΧΕΩΝ Καταγραφές τάσης για αγωγιμότητα ampa υποδοχέων ns. Σχήμα 1. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #2 και # 3. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 2. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #20 και # 21. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 105

106 Σχήμα 3. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #39και # 40. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 4. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #110 και # 111. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 106

107 Σχήμα 5. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #114 και # 115. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 6. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #117 και # 118. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 107

108 Σχήμα 7. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #8. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 8. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #11. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 9. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #12. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 108

109 Σχήμα 10. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #13. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 11. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #18. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 12. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #24. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 109

110 Σχήμα 13. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #108. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 14. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #112. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι

111 Καταγραφές τάσης για αγωγιμότητα ampa υποδοχέων ns. Σχήμα 15. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #2 και # 3. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 16. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #20 και # 21. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 111

112 Σχήμα 17. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #39 και # 40. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 18. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #110 και # 111. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 112

113 Σχήμα 19. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #114 και # 115. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 20. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στους δενδρίτες #117 και # 118. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 21. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #5. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 113

114 Σχήμα 22. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #8. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 23. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #11. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. Σχήμα 24. Απόκριση στο σώμα του νευρώνα (αριστερά) και ρυθμός αύξησης του δυναμικού (δεξιά) όταν διεγείρονται 5 έως 14 συνάψεις με χρονική καθυστέρηση 0.1ms στον δενδρίτη #12. Η αγωγιμότητα των ampa υποδοχέων είναι ns. 114

ΜΑΘΗΜΑ 3ο ΜΕΡΟΣ Α ΣΥΝΑΠΤΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ

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

Διαβάστε περισσότερα

ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ - ΜΕΡΟΣ Α. Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής του οργανισμού μας

ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ - ΜΕΡΟΣ Α. Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής του οργανισμού μας ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ - ΜΕΡΟΣ Α Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής του οργανισμού μας Ρόλος του νευρικού συστήματος Το νευρικό σύστημα (Ν.Σ.) ελέγχει, ρυθμίζει και συντονίζει όλες τις λειτουργίες του οργανισμού ανάλογα

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ 3ο ΜΕΡΟΣ Β ΔΙΑΒΙΒΑΣΗ ΣΤΗ ΝΕΥΡΟΜΥΪΚΗ ΣΥΝΑΨΗ

ΜΑΘΗΜΑ 3ο ΜΕΡΟΣ Β ΔΙΑΒΙΒΑΣΗ ΣΤΗ ΝΕΥΡΟΜΥΪΚΗ ΣΥΝΑΨΗ ΜΑΘΗΜΑ 3ο ΜΕΡΟΣ Β ΔΙΑΒΙΒΑΣΗ ΣΤΗ ΝΕΥΡΟΜΥΪΚΗ ΣΥΝΑΨΗ Η νευρομυϊκή σύναψη αποτελεί ιδιαίτερη μορφή σύναψης μεταξύ του κινητικού νευρώνα και της σκελετικής μυϊκής ίνας Είναι ορατή με το οπτικό μικροσκόπιο Στην

Διαβάστε περισσότερα

Η βαθμίδα του ηλεκτρικού πεδίου της μεμβράνης τείνει να συγκρατήσει τα θετικά φορτισμένα ιόντα.

Η βαθμίδα του ηλεκτρικού πεδίου της μεμβράνης τείνει να συγκρατήσει τα θετικά φορτισμένα ιόντα. Τα ιόντα χλωρίου βρίσκονται σε πολύ μεγαλύτερη πυκνότητα στο εξωτερικό παρά στο εσωτερικό του κυττάρου, με αποτέλεσμα να εμφανίζεται παθητικό ρεύμα εισόδου τους στο κύτταρο. Τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΝΕΥΡΟΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ

Κεφάλαιο 1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΝΕΥΡΟΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ Κεφάλαιο 1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΝΕΥΡΟΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ 1.1. Εισαγωγή Ο ζωντανός οργανισµός έχει την ικανότητα να αντιδρά σε µεταβολές που συµβαίνουν στο περιβάλλον και στο εσωτερικό του. Οι µεταβολές αυτές ονοµάζονται

Διαβάστε περισσότερα

Βιολογία Α Λυκείου Κεφ. 9. Νευρικό Σύστημα. Δομή και λειτουργία των νευρικών κυττάρων

Βιολογία Α Λυκείου Κεφ. 9. Νευρικό Σύστημα. Δομή και λειτουργία των νευρικών κυττάρων Βιολογία Α Λυκείου Κεφ. 9 Νευρικό Σύστημα Δομή και λειτουργία των νευρικών κυττάρων Νευρικό Σύστημα Το νευρικό σύστημα μαζί με το σύστημα των ενδοκρινών αδένων φροντίζουν να διατηρείται σταθερό το εσωτερικό

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΟ ΣΩΜΑ (I)

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΟ ΣΩΜΑ (I) ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΟ ΣΩΜΑ (I) Γιάννης Τσούγκος ΓΕΝΙΚΑ:...πολλούς αιώνες πριν μελετηθεί επιστημονικά ο ηλεκτρισμός οι άνθρωποι γνώριζαν

Διαβάστε περισσότερα

Δυναμικό ηρεμίας Δυναμικό ενεργείας. Σωτήρης Ζαρογιάννης Επίκ. Καθηγητής Φυσιολογίας Εργαστήριο Φυσιολογίας Τμήμα Ιατρικής Π.Θ.

Δυναμικό ηρεμίας Δυναμικό ενεργείας. Σωτήρης Ζαρογιάννης Επίκ. Καθηγητής Φυσιολογίας Εργαστήριο Φυσιολογίας Τμήμα Ιατρικής Π.Θ. Δυναμικό ηρεμίας Δυναμικό ενεργείας Σωτήρης Ζαρογιάννης Επίκ. Καθηγητής Φυσιολογίας Εργαστήριο Φυσιολογίας Τμήμα Ιατρικής Π.Θ. 30/09/2016 Φυσιολογία Συστημάτων Ακαδημαϊκό Ετος 2016-2017 Ιόντα Δυναμικό

Διαβάστε περισσότερα

ΓΕΝΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ. Γιώργος Ανωγειανάκις Εργαστήριο Πειραματικής Φυσιολογίας (προσωπικό) (γραμματεία)

ΓΕΝΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ. Γιώργος Ανωγειανάκις Εργαστήριο Πειραματικής Φυσιολογίας (προσωπικό) (γραμματεία) ΓΕΝΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ Γιώργος Ανωγειανάκις Εργαστήριο Πειραματικής Φυσιολογίας 2310-999054 (προσωπικό) 2310-999185 (γραμματεία) anogian@auth.gr Αρχές της ηλεκτρικής διακυτταρικής επικοινωνίας Ή πως το νευρικό

Διαβάστε περισσότερα

Βιοδυναμικά: Ασθενή ηλεκτρικά ρεύματα τα οποία παράγονται στους ιστούς των ζωντανών οργανισμών κατά τις βιολογικές λειτουργίες.

Βιοδυναμικά: Ασθενή ηλεκτρικά ρεύματα τα οποία παράγονται στους ιστούς των ζωντανών οργανισμών κατά τις βιολογικές λειτουργίες. Bιοηλεκτρισμός To νευρικό σύστημα Το νευρικό κύτταρο Ηλεκτρικά δυναμικά στον άξονα Δυναμικά δράσης Ο άξονας ως ηλεκτρικό καλώδιο Διάδοση των δυναμικών δράσης Δυναμικά δράσεις στους μύες Δυναμικά επιφανείας

Διαβάστε περισσότερα

Σκοπός του μαθήματος είναι ο συνδυασμός των θεωρητικών και ποσοτικών τεχνικών με τις αντίστοιχες περιγραφικές. Κεφάλαιο 1: περιγράφονται οι βασικές

Σκοπός του μαθήματος είναι ο συνδυασμός των θεωρητικών και ποσοτικών τεχνικών με τις αντίστοιχες περιγραφικές. Κεφάλαιο 1: περιγράφονται οι βασικές Εισαγωγή Ασχολείται με τη μελέτη των ηλεκτρικών, η λ ε κ τ ρ ο μ α γ ν η τ ι κ ώ ν κ α ι μ α γ ν η τ ι κ ώ ν φαινομένων που εμφανίζονται στους βιολογικούς ιστούς. Το αντικείμενο του εμβιοηλεκτρομαγνητισμού

Διαβάστε περισσότερα

+ - - εκπολώνεται. ΗΛΕΚΤΡΟMYΟΓΡΑΦΗΜΑ

+ - - εκπολώνεται. ΗΛΕΚΤΡΟMYΟΓΡΑΦΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟMYΟΓΡΑΦΗΜΑ Στόχοι Κατανόησης: -Να σας είναι ξεκάθαρες οι έννοιες πόλωση, εκπόλωση, υπερπόλωση, διεγερτικό ερέθισμα, ανασταλτικό ερέθισμα, κατώφλιο δυναμικό, υποκατώφλιες εκπολώσεις, υπερκατώφλιες

Διαβάστε περισσότερα

ΓΕΝΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ. Γιώργος Ανωγειανάκις Εργαστήριο Πειραματικής Φυσιολογίας 2310-999054 (προσωπικό) 2310-999185 (γραμματεία) anogian@auth.

ΓΕΝΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ. Γιώργος Ανωγειανάκις Εργαστήριο Πειραματικής Φυσιολογίας 2310-999054 (προσωπικό) 2310-999185 (γραμματεία) anogian@auth. ΓΕΝΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ Γιώργος Ανωγειανάκις Εργαστήριο Πειραματικής Φυσιολογίας 2310-999054 (προσωπικό) 2310-999185 (γραμματεία) anogian@auth.gr Σύνοψη των όσων εξετάσαμε για τους ιοντικούς διαύλους: 1. Διαπερνούν

Διαβάστε περισσότερα

Γνωστική-Πειραµατική Ψυχολογία

Γνωστική-Πειραµατική Ψυχολογία Γνωστική-Πειραµατική Ψυχολογία ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ 2018 Μηχανισµοί της ΣΔ à Βάση διεργασιών όπως η αντίληψη, µάθηση, εκούσια κίνηση. 10.000 à Μέσος νευρώνας à 1000 (1011 1014). 2 θεµελιώδεις µηχανισµοί ΣΔς:

Διαβάστε περισσότερα

Νευροφυσιολογία και Αισθήσεις

Νευροφυσιολογία και Αισθήσεις Biomedical Imaging & Applied Optics University of Cyprus Νευροφυσιολογία και Αισθήσεις Διάλεξη 5 Μοντέλο Hodgkin-Huxley (Hodgkin-Huxley Model) Απόκριση στην Έγχυση Ρεύματος 2 Hodgin και Huxley Οι Sir Alan

Διαβάστε περισσότερα

Συστήματα αισθήσεων. Αισθητικοί υποδοχείς Νευρικές αισθητικές οδοί Συνειρμικός φλοιός και διαδικασία αντίληψης Πρωτοταγής αισθητική κωδικοποίηση

Συστήματα αισθήσεων. Αισθητικοί υποδοχείς Νευρικές αισθητικές οδοί Συνειρμικός φλοιός και διαδικασία αντίληψης Πρωτοταγής αισθητική κωδικοποίηση Απ. Χατζηευθυμίου Αν. Καθηγήτρια Ιατρικής Φυσιολογίας 2018 Συστήματα αισθήσεων Αισθητικοί υποδοχείς Νευρικές αισθητικές οδοί Συνειρμικός φλοιός και διαδικασία αντίληψης Πρωτοταγής αισθητική κωδικοποίηση

Διαβάστε περισσότερα

Β. Να επιλέξετε την ορθή απάντηση αναγράφοντας στον πίνακα της ακόλουθης

Β. Να επιλέξετε την ορθή απάντηση αναγράφοντας στον πίνακα της ακόλουθης Ονοματεπώνυμο:.. Βαθμός: Ωριαία γραπτή εξέταση Α Τετραμήνου στη Βιολογία [Κεφ. 9 ο, σελ. 153-158] Α. Να χαρακτηρίσετε τις ακόλουθες προτάσεις με το γράμμα Ο, εφόσον είναι ορθές, ή με το γράμμα Λ, αν είναι

Διαβάστε περισσότερα

Θέµατα διάλεξης ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΑΙ ΜΥΪΚΗ ΣΥΣΤΟΛΗ. Τρόποι µετάδοσης των νευρικών σηµάτων. υναµικό Ηρεµίας. Νευρώνας

Θέµατα διάλεξης ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΑΙ ΜΥΪΚΗ ΣΥΣΤΟΛΗ. Τρόποι µετάδοσης των νευρικών σηµάτων. υναµικό Ηρεµίας. Νευρώνας Θέµατα διάλεξης MANAGING AUTHORITY OF THE OPERATIONAL PROGRAMME EDUCATION AND INITIAL VOCATIONAL TRAINING ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΑΙ ΜΥΪΚΗ ΣΥΣΤΟΛΗ Τρόποι µετάδοσης νευρικών σηµάτων Ρόλος και λειτουργία των νευροδιαβιβαστών

Διαβάστε περισσότερα

Συστήματα αισθήσεων. Αισθητικοί υποδοχείς Νευρικές αισθητικές οδοί Συνειρμικός φλοιός και διαδικασία αντίληψης Πρωτοταγής αισθητική κωδικοποίηση

Συστήματα αισθήσεων. Αισθητικοί υποδοχείς Νευρικές αισθητικές οδοί Συνειρμικός φλοιός και διαδικασία αντίληψης Πρωτοταγής αισθητική κωδικοποίηση Απ. Χατζηευθυμίου Αν. Καθηγήτρια Ιατρικής Φυσιολογίας Μάρτιος 2017 Συστήματα αισθήσεων Αισθητικοί υποδοχείς Νευρικές αισθητικές οδοί Συνειρμικός φλοιός και διαδικασία αντίληψης Πρωτοταγής αισθητική κωδικοποίηση

Διαβάστε περισσότερα

Αποστολία Χατζηευθυμίου, Αν. Καθηγήτρια Ιατρικής Φυσιολογίας. Ευφροσύνη Παρασκευά, Αν. Καθηγήτρια Κυτταρικής Φυσιολογίας ΝΕΥΡΟΜΥΪΚΟ ΠΑΡΑΣΚΕΥΑΣΜΑ

Αποστολία Χατζηευθυμίου, Αν. Καθηγήτρια Ιατρικής Φυσιολογίας. Ευφροσύνη Παρασκευά, Αν. Καθηγήτρια Κυτταρικής Φυσιολογίας ΝΕΥΡΟΜΥΪΚΟ ΠΑΡΑΣΚΕΥΑΣΜΑ 2016 Αποστολία Χατζηευθυμίου, Αν. Καθηγήτρια Ιατρικής Φυσιολογίας Ευφροσύνη Παρασκευά, Αν. Καθηγήτρια Κυτταρικής Φυσιολογίας ΝΕΥΡΟΜΥΪΚΟ ΠΑΡΑΣΚΕΥΑΣΜΑ Εισαγωγή Η σύσπαση των σκελετικών μυών ελέγχεται από

Διαβάστε περισσότερα

Σκοπός: Περιγραφή της συμπεριφοράς των νευρικών κυττάρων και ποσοτικά και ποιοτικά.

Σκοπός: Περιγραφή της συμπεριφοράς των νευρικών κυττάρων και ποσοτικά και ποιοτικά. Σκοπός: Περιγραφή της συμπεριφοράς των νευρικών κυττάρων και ποσοτικά και ποιοτικά. Τα νευρικά κύτταρα περιβάλλονται από μία πλασματική μεμβράνη της οποίας κύρια λειτουργία είναι να ελέγχει το πέρασμα

Διαβάστε περισσότερα

9. ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΝΕΥΡΙΚΩΝ. Νευρώνες

9. ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΝΕΥΡΙΚΩΝ. Νευρώνες 9. ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Το νευρικό σύστημα μαζί με το σύστημα των ενδοκρινών αδένων συμβάλλουν στη διατήρηση σταθερού εσωτερικού περιβάλλοντος (ομοιόσταση), ελέγχοντας και συντονίζοντας τις λειτουργίες των

Διαβάστε περισσότερα

Μεμβρανική Βιοφυσική

Μεμβρανική Βιοφυσική ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Μεμβρανική Βιοφυσική Οι ηλεκτρικές ιδιότητες της κυτταρικής μεμβράνης Διδάσκων: Λεκ. Χαράλαμπος Λαμπρακάκης 1 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό

Διαβάστε περισσότερα

2. Μεμβρανικά δυναμικά του νευρικού κυττάρου

2. Μεμβρανικά δυναμικά του νευρικού κυττάρου 2. Μεμβρανικά δυναμικά του νευρικού κυττάρου Στόχοι κατανόησης: Διαφορά δυναμικού της κυτταρικής μεμβράνης ενός νευρικού κυττάρου: Τί είναι; Πώς δημιουργείται; Ποιά είδη διαφοράς δυναμικού της μεμβράνης

Διαβάστε περισσότερα

ΠΡΟΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΥΔΩΝ ΤΕΦΑΑ/ΔΠΘ ΜΑΘΗΜΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΠΡΟΠΟΝΗΤΙΚΗΣ. ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ Φατούρος Γ. Ιωάννης, Επίκουρος Καθηγητής ΣΥΣΠΑΣΗΣ

ΠΡΟΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΥΔΩΝ ΤΕΦΑΑ/ΔΠΘ ΜΑΘΗΜΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΠΡΟΠΟΝΗΤΙΚΗΣ. ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ Φατούρος Γ. Ιωάννης, Επίκουρος Καθηγητής ΣΥΣΠΑΣΗΣ ΠΡΟΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΥΔΩΝ ΤΕΦΑΑ/ΔΠΘ ΜΑΘΗΜΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΠΡΟΠΟΝΗΤΙΚΗΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ Φατούρος Γ. Ιωάννης, Επίκουρος Καθηγητής ΔΙΑΛΕΞΗ 3 - Η ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΗΣ ΜΥΪΚΗΣ ΣΥΣΠΑΣΗΣ Βιοχημεία των νευρομυϊκών

Διαβάστε περισσότερα

Αρχές Ηλεκτροθεραπείας Φυσική του Ηλεκτρισμού Ηλεκτροφυσιολογία Γαλβανικά ρεύματα Παλμικά-εναλλασσόμενα ρεύματα Μαγνητικά πεδία Υπέρηχοι Ακτινοβολιες

Αρχές Ηλεκτροθεραπείας Φυσική του Ηλεκτρισμού Ηλεκτροφυσιολογία Γαλβανικά ρεύματα Παλμικά-εναλλασσόμενα ρεύματα Μαγνητικά πεδία Υπέρηχοι Ακτινοβολιες Περιεχόμενα μαθήματος Αρχές Ηλεκτροθεραπείας Φυσική του Ηλεκτρισμού Ηλεκτροφυσιολογία Γαλβανικά ρεύματα Παλμικά-εναλλασσόμενα ρεύματα Μαγνητικά πεδία Υπέρηχοι Ακτινοβολιες - Laser Θερμοθεραπεία Υδροθεραπεία

Διαβάστε περισσότερα

Βιοϊατρική τεχνολογία

Βιοϊατρική τεχνολογία Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Βιοϊατρική τεχνολογία Ενότητα 3: Μεμβράνες - Ηλεκτρικά δυναμικά, Νευρικό & μυϊκό σύστημα Αν. καθηγητής Αγγελίδης Παντελής e-mail: paggelidis@uowm.gr ΕΕΔΙΠ

Διαβάστε περισσότερα

Από πού προέρχεται η θερμότητα που μεταφέρεται από τον αντιστάτη στο περιβάλλον;

Από πού προέρχεται η θερμότητα που μεταφέρεται από τον αντιστάτη στο περιβάλλον; 3. ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ένα ανοικτό ηλεκτρικό κύκλωμα μετατρέπεται σε κλειστό, οπότε διέρχεται από αυτό ηλεκτρικό ρεύμα που μεταφέρει ενέργεια. Τα σπουδαιότερα χαρακτηριστικά της ηλεκτρικής ενέργειας είναι

Διαβάστε περισσότερα

Δυναμικό ηρεμίας Δυναμικό ενεργείας. Σωτήρης Ζαρογιάννης Επίκ. Καθηγητής Φυσιολογίας Εργαστήριο Φυσιολογίας Τμήμα Ιατρικής Π.Θ.

Δυναμικό ηρεμίας Δυναμικό ενεργείας. Σωτήρης Ζαρογιάννης Επίκ. Καθηγητής Φυσιολογίας Εργαστήριο Φυσιολογίας Τμήμα Ιατρικής Π.Θ. Δυναμικό ηρεμίας Δυναμικό ενεργείας Σωτήρης Ζαρογιάννης Επίκ. Καθηγητής Φυσιολογίας Εργαστήριο Φυσιολογίας Τμήμα Ιατρικής Π.Θ. 29/09/2017 Φυσιολογία Συστημάτων Ακαδημαϊκό Ετος 2017-2018 Ιόντα Δυναμικό

Διαβάστε περισσότερα

Μεθοδολογική προσέγγιση της Βιοηλεκτρικής βάσης του νευρικού ενεργού δυναμικού

Μεθοδολογική προσέγγιση της Βιοηλεκτρικής βάσης του νευρικού ενεργού δυναμικού Μεθοδολογική προσέγγιση της Βιοηλεκτρικής βάσης του νευρικού ενεργού δυναμικού ΕΥΣΤΡΑΤΙΟΣ ΚΟΣΜΙΔΗΣ, Ph.D. ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Ο εγκέφαλος και οι νευρώνες Προσυναπτικά Μετασυναπτικά Ένας

Διαβάστε περισσότερα

Η ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ

Η ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ ΗΛΕΚΤΡΟΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ Η ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ Ο ρόλος της κυτταρικής μεμβράνης Φαινόμενα μεταφοράς Διάχυση Φαινόμενα μικρο-διαπερατότητας της κυτταρικής μεμβράνης Ασύμμετρη κατανομή ιόντων Ενεργός μεταφορά Ενεργός

Διαβάστε περισσότερα

Κεφαλαιο 11 ο ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ. Νευρικό 1

Κεφαλαιο 11 ο ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ. Νευρικό 1 Κεφαλαιο 11 ο ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Νευρικό 1 ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Το νευρικό σύστηµα συντονίζει τη λειτουργία όλων των άλλων συστηµάτων. Χωρίζεται σε δύο επί µέρους συστήµατα: Το Σωµατικό Νευρικό Σύστηµα το οποίο

Διαβάστε περισσότερα

ΚΛΙΝΙΚΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ Περιοδική υπερκαλιαιμική παράλυση

ΚΛΙΝΙΚΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ Περιοδική υπερκαλιαιμική παράλυση ΚΛΙΝΙΚΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ Περιοδική υπερκαλιαιμική παράλυση ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗΣ Αγόρι 6 ετών μεταφέρεται στον οικογενειακό ιατρό από τους γονείς του λόγω εμφάνισης δυσκολίας στην κίνηση των άκρων (άνω και

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΝΑΤΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΝΕΥΡΙΚΟΥ ΚΑΙ ΜΥΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΝΑΤΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΝΕΥΡΙΚΟΥ ΚΑΙ ΜΥΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΝΑΤΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΝΕΥΡΙΚΟΥ ΚΑΙ ΜΥΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Σημειώσεις Ανατομίας - Φυσιολογίας Ι Σκοπός της λειτουργίας του νευρικού συστήματος Προσαρμόζει τις λειτουργίες του ανθρώπινου

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ:ΔΟΜΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ:ΔΟΜΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΖΩΩΝ 5-6/29-02-2016 Π.Παπαζαφείρη ΣΥΝΑΨΕΙΣ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2. ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ:ΔΟΜΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ 3. ΧΗΜΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ:ΔΟΜΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ 4. ΚΕΝΤΡΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ ΡΥΘΜΙΣΗ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ διαβίβαση στο νευρικό

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτροφυσιολογία της Κυτταρικής Μεμβράνης

Ηλεκτροφυσιολογία της Κυτταρικής Μεμβράνης ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ - ΠΑΝ/ΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ Ι Ηλεκτροφυσιολογία της Κυτταρικής Μεμβράνης Κων/νος Παπαθεοδωρόπουλος Αναπληρωτής Καθηγητής * Εργαστήριο Φυσιολογίας 2017 Βοηθήματα: Αρχές Φυσιολογίας: Berne

Διαβάστε περισσότερα

Συναπτική ολοκλήρωση. Η διαδικασία της άθροισης όλων των εισερχόμενων διεγερτικών και ανασταλτικών σημάτων σε ένα νευρώνα. Τετάρτη, 20 Μαρτίου 13

Συναπτική ολοκλήρωση. Η διαδικασία της άθροισης όλων των εισερχόμενων διεγερτικών και ανασταλτικών σημάτων σε ένα νευρώνα. Τετάρτη, 20 Μαρτίου 13 Συναπτική ολοκλήρωση Η διαδικασία της άθροισης όλων των εισερχόμενων διεγερτικών και ανασταλτικών σημάτων σε ένα νευρώνα http://www.mpg.de/13795/learning_memory_perception?print=yes 2 Τοποθεσία συνάψεων

Διαβάστε περισσότερα

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

ηλεκτρικό ρεύμα ampere Ηλεκτρικό ρεύμα Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ο ρυθμός με τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο από μια περιοχή του χώρου. Η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού ρεύματος στο σύστημα SI είναι το ampere (A). 1 A =

Διαβάστε περισσότερα

Η βιολογία της μάθησης και της μνήμης: Μακρόχρονη ενδυνάμωση/αποδυνάμωση

Η βιολογία της μάθησης και της μνήμης: Μακρόχρονη ενδυνάμωση/αποδυνάμωση Η βιολογία της μάθησης και της μνήμης: Μακρόχρονη ενδυνάμωση/αποδυνάμωση 1 Τι λέμε μνήμη? Η ικανότητα να καταγράφουμε, να αποθηκεύουμε και να ανακαλούμε πληροφορίες Είναι ένας πολύπλοκος συνδυασμός υποσυστημάτων

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ 2ο ΜΕΤΑΒΙΒΑΣΗ ΤΟΥΝΕΥΡΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ

ΜΑΘΗΜΑ 2ο ΜΕΤΑΒΙΒΑΣΗ ΤΟΥΝΕΥΡΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΜΑΘΗΜΑ 2ο ΜΕΤΑΒΙΒΑΣΗ ΤΟΥΝΕΥΡΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ Τα νευρικά κύτταρα έχουν τη μοναδική ικανότητα να επικοινωνούν με ακρίβεια και με ταχύτητα σε μεγάλη απόσταση τόσο μεταξύ τους όσο και με τα κύτταρα στόχους που

Διαβάστε περισσότερα

Σύναψη µεταξύ της απόληξης του νευράξονα ενός νευρώνα και του δενδρίτη ενός άλλου νευρώνα.

Σύναψη µεταξύ της απόληξης του νευράξονα ενός νευρώνα και του δενδρίτη ενός άλλου νευρώνα. ΟΙ ΝΕΥΡΩΝΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΟΥΝ ΜΕΣΩ ΤΗΣ ΣΥΝΑΨΗΣ Άντα Μητσάκου Αναπληρώτρια Καθηγήτρια, Ιατρική Σχολή, Πανεπιστήµιο Πατρών Γνωρίζουµε ότι είµαστε ικανοί να εκτελούµε σύνθετες νοητικές διεργασίες εξαιτίας της

Διαβάστε περισσότερα

Σημειώσεις Βιοφυσικής 1

Σημειώσεις Βιοφυσικής 1 Σημειώσεις Βιοφυσικής 1 Διαπερατότητα διπλοστιβάδας λιπιδίων Όλα τα ζωντανά κύτταρα θα πρέπει να είναι σε θέση να ανταλλάσσουν υλικά (θρεπτικές ουσίες και παραπροϊόντα) με το εξωτερικό τους περιβάλλον,

Διαβάστε περισσότερα

1)Σε ένα πυκνωτή, η σχέση μεταξύ φορτίου Q και τάσης V μεταξύ των οπλισμών του, απεικονίζεται στο διάγραμμα.

1)Σε ένα πυκνωτή, η σχέση μεταξύ φορτίου Q και τάσης V μεταξύ των οπλισμών του, απεικονίζεται στο διάγραμμα. 1)Σε ένα πυκνωτή, η σχέση μεταξύ φορτίου Q και τάσης V μεταξύ των οπλισμών του, απεικονίζεται στο διάγραμμα. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Η χωρητικότητα του πυκνωτή είναι: α. 5 F, β. 1 / 5 μf, γ. 5

Διαβάστε περισσότερα

1. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ):

1. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ): 1. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ): 1) Ηλεκτρισμένα ονομάζουμε τα σώματα τα οποία, αφού τα τρίψουμε έχουν την ιδιότητα να έλκουν μικρά αντικείμενα. 2) Οι ηλεκτρικές

Διαβάστε περισσότερα

δ. έχουν πάντα την ίδια διεύθυνση.

δ. έχουν πάντα την ίδια διεύθυνση. Διαγώνισμα ΦΥΣΙΚΗ Κ.Τ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΖΗΤΗΜΑ 1 ον 1.. Σφαίρα, μάζας m 1, κινούμενη με ταχύτητα υ1, συγκρούεται μετωπικά και ελαστικά με ακίνητη σφαίρα μάζας m. Οι ταχύτητες των σφαιρών μετά την κρούση α. έχουν

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Μεμβρανική Βιοφυσική. Το δυναμικό ενέργειας Διδάσκων: Λεκ. Χαράλαμπος Λαμπρακάκης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Μεμβρανική Βιοφυσική. Το δυναμικό ενέργειας Διδάσκων: Λεκ. Χαράλαμπος Λαμπρακάκης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Μεμβρανική Βιοφυσική Το δυναμικό ενέργειας Διδάσκων: Λεκ. Χαράλαμπος Λαμπρακάκης 1 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς Φυσική για Μηχανικούς Χωρητικότητα Εικόνα: Όλες οι παραπάνω συσκευές είναι πυκνωτές, οι οποίοι αποθηκεύουν ηλεκτρικό φορτίο και ενέργεια. Ο πυκνωτής είναι ένα είδος κυκλώματος που μπορούμε να συνδυάσουμε

Διαβάστε περισσότερα

«ΝΕΥΡΟΕΠΙΣΤΗΜΕΣ» Λειτουργία Νευρικού Συστήματος

«ΝΕΥΡΟΕΠΙΣΤΗΜΕΣ» Λειτουργία Νευρικού Συστήματος ΠΑΝ/ΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ «ΝΕΥΡΟΕΠΙΣΤΗΜΕΣ» Λειτουργία Νευρικού Συστήματος Κώστας Παπαθεοδωρόπουλος Αναπληρωτής Καθηγητής * Εργαστήριο Φυσιολογίας 2013 Ομοιόσταση Ορισμός: Το σύνολο των φυσιολογικών

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΑΤΑΡΑΧΩΝ ΣΕ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΑΤΑΡΑΧΩΝ ΣΕ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΑΤΑΡΑΧΩΝ ΣΕ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Α. Καραντώνης, Δ. Κουτσαύτης, Ν. Κουλουμπή Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών, Σχολή Χημικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο,

Διαβάστε περισσότερα

Λύση Α. Σωστή η επιλογή α. Β.

Λύση Α. Σωστή η επιλογή α. Β. 1) Αρνητικά φορτισμένο σωμάτιο κινείται σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο μεγάλης έκτασης. Να επιλέξετε τη σωστή πρόταση. Αν η κατεύθυνση της κίνησης του σωματίου παραμένει σταθερή, τότε: α. Συμπίπτει με την

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς Φυσική για Μηχανικούς Ρεύμα και Αντίσταση Εικόνα: Οι γραμμές ρεύματος μεταφέρουν ενέργεια από την ηλεκτρική εταιρία στα σπίτια και τις επιχειρήσεις μας. Η ενέργεια μεταφέρεται σε πολύ υψηλές τάσεις, πιθανότατα

Διαβάστε περισσότερα

ηλεκτρικό ρεύµα ampere

ηλεκτρικό ρεύµα ampere Ηλεκτρικό ρεύµα Το ηλεκτρικό ρεύµα είναι ο ρυθµός µε τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο από µια περιοχή του χώρου. Η µονάδα µέτρησης του ηλεκτρικού ρεύµατος στο σύστηµα SI είναι το ampere (A). 1 A =

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΝΕΥΡΙΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΣΥΝΑΠΤΙΚΗ ΔΙΑΒΙΒΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ ΧΗΜΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΝΕΥΡΙΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΣΥΝΑΠΤΙΚΗ ΔΙΑΒΙΒΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ ΧΗΜΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΝΕΥΡΙΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΣΥΝΑΠΤΙΚΗ ΔΙΑΒΙΒΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ ΧΗΜΙΚΕΣ ΣΥΝΑΨΕΙΣ ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΤΕΣ ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗ ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΤΩΝ ΥΠΟΔΟΧΕΙΣ ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΤΩΝ 1 Ηλεκτρικές και Χημικές Συνάψεις 2 Ηλεκτρικές

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ: MΕΤΡΗΣΗ ΜΕΤΑΣΥΝΑΠΤΙΚΩΝ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΣΕ ΤΟΜΕΣ ΙΠΠΟΚΑΜΠΟΥ ΑΡΟΥΡΑΙΟΥ.

ΑΣΚΗΣΗ: MΕΤΡΗΣΗ ΜΕΤΑΣΥΝΑΠΤΙΚΩΝ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΣΕ ΤΟΜΕΣ ΙΠΠΟΚΑΜΠΟΥ ΑΡΟΥΡΑΙΟΥ. ΑΣΚΗΣΗ: MΕΤΡΗΣΗ ΜΕΤΑΣΥΝΑΠΤΙΚΩΝ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΣΕ ΤΟΜΕΣ ΙΠΠΟΚΑΜΠΟΥ ΑΡΟΥΡΑΙΟΥ. Η μετάδοση σημάτων μεταξύ των νευρώνων επιτυγχάνεται μέσω χημικών συνάψεων. Κατά τη χημική συναπτική διαβίβαση απελευθερώνεται από

Διαβάστε περισσότερα

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ε π α ν α λ η π τ ι κ ά θ έ µ α τ α 0 0 5 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 1 ΘΕΜΑ 1 o Για τις ερωτήσεις 1 4, να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που

Διαβάστε περισσότερα

ΣΧΟΛΗ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ Ι * ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΣΧΟΛΗ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ Ι * ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ Ι * ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Υπεύθυνος: Κων/νος Παπαθεοδωρόπουλος, Αναπληρωτής καθηγητής ΑΣΚΗΣΗ 1. ΕΞΑΣΚΗΣΗ

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος. Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος. Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Πανεπιστήμιο Κρήτης Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος Άνοιξη 2008 Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Ηλεκτρικό ρεύμα Το ρεύμα είναι αποτέλεσμα της κίνησης

Διαβάστε περισσότερα

13. Μεµβρανικοί δίαυλοι και αντλίες

13. Μεµβρανικοί δίαυλοι και αντλίες 13. Μεµβρανικοί δίαυλοι και αντλίες 5/09 Ενεργός και παθητική µεταφορά µορίων/ιόντων µέσω µεµβρανών (αντλίες και δίαυλοι). Αντλίες ιόντων που δρουν µέσω υδρόλυσης ΑΤΡ και φωσφορυλίωσης. Αντλίες µε περιοχές

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική Γ Λυκείου Κατεύθυνσης. Προτεινόμενα Θέματα

Φυσική Γ Λυκείου Κατεύθυνσης. Προτεινόμενα Θέματα Φυσική Γ Λυκείου Κατεύθυνσης Προτεινόμενα Θέματα Θέμα ο Ένα σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση πλάτους Α. Η φάση της ταλάντωσης μεταβάλλεται με το χρόνο όπως δείχνει το παρακάτω σχήμα : φ(rad) 2π π 6

Διαβάστε περισσότερα

ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΣΑΣ ΚΙ 2014

ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΣΑΣ ΚΙ 2014 ΤΟ ΥΛΙΚΟ ΕΧΕΙ ΑΝΤΛΗΘΕΙ ΑΠΟ ΤΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟΥ ΠΑΙΔΕΙΑΣ http://wwwstudy4examsgr/ ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ

Διαβάστε περισσότερα

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Οι Βιολογικές Μεμβράνες Είναι δυναμικές και όχι στατικές δομές που επιτελούν πολλές λειτουργίες στα κύτταρα. Πρέπει να γνωρίζετε Τη σύσταση βιολογικών μεμβρανών Τι προβλέπει το μοντέλο του ρευστού μωσαϊκού

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα. Τσιριγώτης Γεώργιος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕΙ Ανατολικής Μακεδονίας & Θράκης

Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα. Τσιριγώτης Γεώργιος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕΙ Ανατολικής Μακεδονίας & Θράκης Τεχνητά Τσιριγώτης Γεώργιος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕΙ Ανατολικής Μακεδονίας & Θράκης Ο Βιολογικός Νευρώνας Δενδρίτες Συνάψεις Πυρήνας (Σώμα) Άξονας 2 Ο Βιολογικός Νευρώνας 3 Βασικά Χαρακτηριστικά

Διαβάστε περισσότερα

Λείος μυς. Ε. Παρασκευά Αναπλ. Καθηγήτρια Κυτταρικής Φυσιολογίας Τμήμα Ιατρικής Π.Θ. 2017

Λείος μυς. Ε. Παρασκευά Αναπλ. Καθηγήτρια Κυτταρικής Φυσιολογίας Τμήμα Ιατρικής Π.Θ. 2017 Λείος μυς Ε. Παρασκευά Αναπλ. Καθηγήτρια Κυτταρικής Φυσιολογίας Τμήμα Ιατρικής Π.Θ. 2017 1 Λείοι μύες Τοιχώματα κοίλων οργάνων Νεύρωση από ΑΝΣ Ακούσιες κινήσεις Λείες μυϊκές ίνες Ατρακτοειδή κύτταρα (μονοπύρηνα)

Διαβάστε περισσότερα

Β ΛΥΚΕΙΟΥ - ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Β ΛΥΚΕΙΟΥ - ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ - ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Ποια η σημασία των παρακάτω μεγεθών; Αναφερόμαστε στην κυκλική κίνηση. Α. Επιτρόχια επιτάχυνση: Β. Κεντρομόλος επιτάχυνση: Γ. Συχνότητα: Δ. Περίοδος: 2. Ένας τροχός περιστρέφεται

Διαβάστε περισσότερα

K. I. Boυμβουράκης Αν. Καθηγητής Νευρολογίας Β Νευρολογική Κλινική Πανεπιστημίου Αθηνών Π.Γ.Ν. ΑΤΤΙΚΟΝ

K. I. Boυμβουράκης Αν. Καθηγητής Νευρολογίας Β Νευρολογική Κλινική Πανεπιστημίου Αθηνών Π.Γ.Ν. ΑΤΤΙΚΟΝ K. I. Boυμβουράκης Αν. Καθηγητής Νευρολογίας Β Νευρολογική Κλινική Πανεπιστημίου Αθηνών Π.Γ.Ν. ΑΤΤΙΚΟΝ κατάσταση ετοιμότητος του μυός ενός βαθμού μόνιμης σύσπασης που διατηρούν οι μύες στην ηρεμία αποτελεί

Διαβάστε περισσότερα

1.Η δύναμη μεταξύ δύο φορτίων έχει μέτρο 120 N. Αν η απόσταση των φορτίων διπλασιαστεί, το μέτρο της δύναμης θα γίνει:

1.Η δύναμη μεταξύ δύο φορτίων έχει μέτρο 120 N. Αν η απόσταση των φορτίων διπλασιαστεί, το μέτρο της δύναμης θα γίνει: ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΕΠΙΛΟΓΩΝ Ηλεκτρικό φορτίο Ηλεκτρικό πεδίο 1.Η δύναμη μεταξύ δύο φορτίων έχει μέτρο 10 N. Αν η απόσταση των φορτίων διπλασιαστεί, το μέτρο της δύναμης θα γίνει: (α)

Διαβάστε περισσότερα

Συνάψεις Απ. Χατζηευθυμίου Αν. Καθηγήτρια Ιατρικής Φυσιολογίας Φεβρουάριος 2018

Συνάψεις Απ. Χατζηευθυμίου Αν. Καθηγήτρια Ιατρικής Φυσιολογίας Φεβρουάριος 2018 Συνάψεις Απ. Χατζηευθυμίου Αν. Καθηγήτρια Ιατρικής Φυσιολογίας Φεβρουάριος 2018 Σύναψη Σύναψη είναι μια ανατομικά εξειδικευμένη σύνδεση μεταξύ δύο νευρώνων. Σύναψη Στη σύναψη η ηλεκτρική δραστηριότητα

Διαβάστε περισσότερα

Νωτιαία αντανακλαστικά

Νωτιαία αντανακλαστικά Νωτιαία αντανακλαστικά ΝΕΥΡΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ M. Duchamp (1912) for E-J Marey (κυμογράφος) ΑΝΤΑΝΑΚΛΑΣΤΙΚΑ Η σωματική κινητική δραστηριότητα εξαρτάται από το μοτίβο και τον ρυθμό εκπόλωσης των κινητικών

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτροφυσιολογία της Κυτταρικής Μεμβράνης

Ηλεκτροφυσιολογία της Κυτταρικής Μεμβράνης ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ - ΠΑΝ/ΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ Ι Ηλεκτροφυσιολογία της Κυτταρικής Μεμβράνης Κων/νος Παπαθεοδωρόπουλος Αναπληρωτής Καθηγητής * Εργαστήριο Φυσιολογίας 2015 Φυσιολογία Πλαίσιο γνώσης Σημαντικότητα

Διαβάστε περισσότερα

Στο μαγνητικό πεδίο του πηνίου αποθηκεύεται ενέργεια. Το μαγνητικό πεδίο έχει πυκνότητα ενέργειας.

Στο μαγνητικό πεδίο του πηνίου αποθηκεύεται ενέργεια. Το μαγνητικό πεδίο έχει πυκνότητα ενέργειας. Αυτεπαγωγή Αυτεπαγωγή Ένα χρονικά μεταβαλλόμενο ρεύμα που διαρρέει ένα κύκλωμα επάγει ΗΕΔ αντίθετη προς την ΗΕΔ από την οποία προκλήθηκε το χρονικά μεταβαλλόμενο ρεύμα.στην αυτεπαγωγή στηρίζεται η λειτουργία

Διαβάστε περισσότερα

Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας.

Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ Ο πυκνωτής Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας. Η απλούστερη μορφή πυκνωτή είναι ο επίπεδος πυκνωτής, ο οποίος

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Μεμβρανική Βιοφυσική. Δίαυλοι: απο το γονίδιο στην εξέλιξη Διδάσκων: Λεκ. Χαράλαμπος Λαμπρακάκης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Μεμβρανική Βιοφυσική. Δίαυλοι: απο το γονίδιο στην εξέλιξη Διδάσκων: Λεκ. Χαράλαμπος Λαμπρακάκης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Μεμβρανική Βιοφυσική Δίαυλοι: απο το γονίδιο στην εξέλιξη Διδάσκων: Λεκ. Χαράλαμπος Λαμπρακάκης Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε

Διαβάστε περισσότερα

Βιολογία. Θετικής κατεύθυνσης. Β λυκείου. ΑΡΓΥΡΗΣ ΓΙΑΝΝΗΣ Βιολόγος 3 ο λύκ. ηλιούπολης

Βιολογία. Θετικής κατεύθυνσης. Β λυκείου. ΑΡΓΥΡΗΣ ΓΙΑΝΝΗΣ Βιολόγος 3 ο λύκ. ηλιούπολης Βιολογία Β λυκείου Θετικής κατεύθυνσης ΑΡΓΥΡΗΣ ΓΙΑΝΝΗΣ Βιολόγος 3 ο λύκ. ηλιούπολης 1. Εισαγωγή Το κύτταρο αποτελεί τη βασική δομική και λειτουργική μονάδα των οργανισμών. 1.1 Το κύτταρο. 3ο λύκ. ηλιούπολης

Διαβάστε περισσότερα

ΝΕΥΡΟΕΠΙΣΤΗΜΕΣ. Μηχανισμός Αγωγής του Δυναμικού Ενεργείας. Βασικές Έννοιες στην Μεμβρανική Ηλεκτροφυσιολογία ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ - ΠΑΝ/ΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ

ΝΕΥΡΟΕΠΙΣΤΗΜΕΣ. Μηχανισμός Αγωγής του Δυναμικού Ενεργείας. Βασικές Έννοιες στην Μεμβρανική Ηλεκτροφυσιολογία ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ - ΠΑΝ/ΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ - ΠΑΝ/ΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΝΕΥΡΟΕΠΙΣΤΗΜΕΣ Βασικές Έννοιες στην Μεμβρανική Ηλεκτροφυσιολογία Μηχανισμός Αγωγής του Δυναμικού Ενεργείας Κων/νος Παπαθεοδωρόπουλος Αναπληρωτής Καθηγητής * Εργαστήριο Φυσιολογίας

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ηλεκτρικό Ρεύμα Μέρος 1 ο

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ηλεκτρικό Ρεύμα Μέρος 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ηλεκτρικό Ρεύμα Μέρος 1 ο Βασίλης Γαργανουράκης Φυσική ήγ Γυμνασίου Εισαγωγή Στο προηγούμενο κεφάλαιο μελετήσαμε τις αλληλεπιδράσεις των στατικών (ακίνητων) ηλεκτρικών φορτίων. Σε αυτό το κεφάλαιο

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ ΘΕΜΑ 1 Α. Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής 1. Σώμα εκτελεί Α.Α.Τ με περίοδο Τ και πλάτος Α. Αν διπλασιάσουμε το πλάτος της ταλάντωσης τότε η περίοδος της θα : α. παραμείνει

Διαβάστε περισσότερα

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 5 η : Ομοιοπολικοί δεσμοί & μοριακή δομή. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 5 η : Ομοιοπολικοί δεσμοί & μοριακή δομή. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 5 η : Ομοιοπολικοί δεσμοί & μοριακή δομή Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Ο Ομοιοπολικός Δεσμός 2 Ο δεσμός Η Η στο μόριο Η

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς Φυσική για Μηχανικούς Ρεύμα και Αντίσταση Εικόνα: Οι γραμμές ρεύματος μεταφέρουν ενέργεια από την ηλεκτρική εταιρία στα σπίτια και τις επιχειρήσεις μας. Η ενέργεια μεταφέρεται σε πολύ υψηλές τάσεις, πιθανότατα

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ 1. Οι δυναμικές γραμμές ηλεκτροστατικού πεδίου α Είναι κλειστές β Είναι δυνατόν να τέμνονται γ Είναι πυκνότερες σε περιοχές όπου η ένταση του πεδίου είναι μεγαλύτερη δ Ξεκινούν

Διαβάστε περισσότερα

ΛΑΝΙΤΕΙΟ ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΣΧΟΛIKH ΧΡΟΝΙΑ ΒΑΘΜΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ. Αριθμητικώς:... Ολογρ.:... Υπογραφή:... ΓΡΑΠΤΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΙΟΥ - ΙΟΥΝΙΟΥ 2017

ΛΑΝΙΤΕΙΟ ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΣΧΟΛIKH ΧΡΟΝΙΑ ΒΑΘΜΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ. Αριθμητικώς:... Ολογρ.:... Υπογραφή:... ΓΡΑΠΤΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΙΟΥ - ΙΟΥΝΙΟΥ 2017 ΛΑΝΙΤΕΙΟ ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΣΧΟΛIKH ΧΡΟΝΙΑ 2016-2017 ΒΑΘΜΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Αριθμητικώς:... Ολογρ.:... Υπογραφή:... ΒΑΘΜΟΣ ΦΥΣΙΚΑ Αριθμητικώς:... Ολογρ.:... Υπογραφές:...... ΓΡΑΠΤΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΙΟΥ - ΙΟΥΝΙΟΥ

Διαβάστε περισσότερα

Ηλίας Ηλιόπουλος Εργαστήριο Γενετικής, Τµήµα Γεωπονικής Βιοτεχνολογίας, Γεωπονικό Πανεπιστήµιο Αθηνών

Ηλίας Ηλιόπουλος Εργαστήριο Γενετικής, Τµήµα Γεωπονικής Βιοτεχνολογίας, Γεωπονικό Πανεπιστήµιο Αθηνών Χηµική Μεταβίβαση Σήµατος Ηλίας Ηλιόπουλος Εργαστήριο Γενετικής, Τµήµα Γεωπονικής Βιοτεχνολογίας, Γεωπονικό Πανεπιστήµιο Αθηνών 1 Η Επικοινωνία στα Ζωϊκά Κύτταρα 1. Δίκτυα εξωκυτταρικών και ενδοκυτταρικών

Διαβάστε περισσότερα

ΟΕΦΕ 2009 Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΟΕΦΕ 2009 Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 1 ΟΕΦΕ 2009 Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράμμα που

Διαβάστε περισσότερα

Σε έναν επίπεδο πυκνωτή οι μεταλλικές πλάκες έχουν εμβαδό 0,2 m 2, και απέχουν απόσταση 8,85 mm ενώ μεταξύ των οπλισμών του μεσολαβεί αέρας.

Σε έναν επίπεδο πυκνωτή οι μεταλλικές πλάκες έχουν εμβαδό 0,2 m 2, και απέχουν απόσταση 8,85 mm ενώ μεταξύ των οπλισμών του μεσολαβεί αέρας. ΠΥΚΝΩΤΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΤΡΑΠΕΖΑΣ ΘΕΜΑ Δ Σε έναν επίπεδο πυκνωτή οι μεταλλικές πλάκες έχουν εμβαδό 0,2 m 2, και απέχουν απόσταση 8,85 mm ενώ μεταξύ των οπλισμών του μεσολαβεί αέρας Υπολογίστε τη χωρητικότητα

Διαβάστε περισσότερα

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ 1 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑ 1 ο 1. Aν ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας ενός σώματος είναι σταθερός, τότε το σώμα: (i) Ηρεμεί. (ii) Κινείται με σταθερή ταχύτητα. (iii) Κινείται με μεταβαλλόμενη

Διαβάστε περισσότερα

Υλικά Ηλεκτρονικής & Διατάξεις

Υλικά Ηλεκτρονικής & Διατάξεις Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Υλικά Ηλεκτρονικής & Διατάξεις 2 η σειρά διαφανειών Δημήτριος Λαμπάκης ΜΟΡΙΑΚΗ ΔΟΜΗ Μεμονωμένα άτομα: Μόνο τα ευγενή αέρια Μόρια: Τα υπόλοιπα άτομα σχηματίζουν μόρια, γιατί

Διαβάστε περισσότερα

F el = z k e 0 (3) F f = f k v k (4) F tot = z k e 0 x f kv k (5)

F el = z k e 0 (3) F f = f k v k (4) F tot = z k e 0 x f kv k (5) Κίνηση των ιόντων υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου Αντώνης Καραντώνης 15 Μαρτίου 2011 1 Σκοπός της άσκησης Σκοπός της άσκησης είναι ο προσδιορισμός της οριακής ταχύτητας των ιόντων υπό την επίδραση ηλεκτρικού

Διαβάστε περισσότερα

Νωτιαία αντανακλαστικά

Νωτιαία αντανακλαστικά Νωτιαία αντανακλαστικά ΝΕΥΡΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ M. Duchamp (1912) for E-J Marey (κυμογράφος) ΑΝΤΑΝΑΚΛΑΣΤΙΚΑ Η σωματική κινητική δραστηριότητα εξαρτάται από το μοτίβο και τον ρυθμό εκπόλωσης των κινητικών

Διαβάστε περισσότερα

ΒΙΟ492: ΝΕΥΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ

ΒΙΟ492: ΝΕΥΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ Εισαγωγή ΒΙΟ492: ΝΕΥΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ Δρ. Κυριακή Σιδηροπούλου Λέκτορας Νευροφυσιολογίας Γραφείο: Γ316δ ΤΗΛ: 2810394071 (γραφείο), 2810394051, 2810394442 (εργ) E-MAIL: sidirop@imbb.forth.gr Σιδηροπούλου - Νευροβιολογία

Διαβάστε περισσότερα

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Το ιδανικό κύκλωμα LC του σχήματος εκτελεί αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις, με περίοδο

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Το ιδανικό κύκλωμα LC του σχήματος εκτελεί αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις, με περίοδο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Άσκηση 1. Ιδανικό κύκλωμα LC εκτελεί αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις. Να αποδείξετε ότι η στιγμιαία τιμή i της έντασης του ρεύματος στο κύκλωμα δίνεται σε συνάρτηση με το στιγμιαίο

Διαβάστε περισσότερα

Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα

Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΟΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Ένα σύστημα ηλεκτρονικής επικοινωνίας αποτελείται από τον πομπό, το δίαυλο (κανάλι) μετάδοσης και

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ-ΤΖΑΓΚΑΡΑΚΗΣ ΓΙΑΝΝΗΣ-KΥΡΙΑΚΑΚΗΣ ΓΙΩΡΓΟΣ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ-ΤΖΑΓΚΑΡΑΚΗΣ ΓΙΑΝΝΗΣ-KΥΡΙΑΚΑΚΗΣ ΓΙΩΡΓΟΣ ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 19-10-2014 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ-ΤΖΑΓΚΑΡΑΚΗΣ ΓΙΑΝΝΗΣ-KΥΡΙΑΚΑΚΗΣ ΓΙΩΡΓΟΣ ΘΕΜΑ Α Οδηγία: Στις ερωτήσεις Α1 Α4

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 5o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ - ΘΕΜΑΤΑ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 5o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ - ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 5o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ - ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Α Στις ημιτελείς προτάσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της πρότασης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί

Διαβάστε περισσότερα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα Η κίνηση των ατόμων σε κρυσταλλικό στερεό Θερμοκρασία 0 Θερμοκρασία 0 Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1η (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 21/10/12

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1η (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 21/10/12 ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1η (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 21/10/12 ΘΕΜΑ 1 ο Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράμμα

Διαβάστε περισσότερα

Διαγώνισμα Φυσική Κατεύθυνσης Γ Λυκείου

Διαγώνισμα Φυσική Κατεύθυνσης Γ Λυκείου Διαγώνισμα Φυσική Κατεύθυνσης Γ Λυκείου Ζήτημα 1 ον 1.. Ένα σώμα εκτελεί ταυτόχρονα τις ταλαντώσεις με εξισώσεις x1 A2 f1t και x1 A2 f2t. Οι ταλαντώσεις έχουν την ίδια διεύθυνση, την ίδια θέση ισορροπίας

Διαβάστε περισσότερα

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΕΚΠ. ΕΤΟΥΣ 03-0 ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α (ΛΥΣΕΙΣ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 0/0/03 ΘΕΜΑ Α Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α-Α

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ & ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ & ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ & ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ 1 ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ OHM (ΩΜ) Για πολλά υλικά ο λόγος της πυκνότητας του ρεύματος προς το ηλεκτρικό πεδίο είναι σταθερός και ανεξάρτητος από το ηλεκτρικό

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο: ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο: ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ. ΤΟ ΥΛΙΚΟ ΕΧΕΙ ΑΝΤΛΗΘΕΙ ΑΠΟ ΤΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟΥ ΠΑΙΔΕΙΑΣ http://www.study4exams.gr/ ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς Φυσική για Μηχανικούς Εικόνα: Μητέρα και κόρη απολαμβάνουν την επίδραση της ηλεκτρικής φόρτισης των σωμάτων τους. Κάθε μια ξεχωριστή τρίχα των μαλλιών τους φορτίζεται και προκύπτει μια απωθητική δύναμη

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα ΔΙΑΛΕΞΗ 17 Εισαγωγή στον Μαγνητισμό Μαγνητικό πεδίο ΦΥΣ102 1 Μαγνήτες και μαγνητικά πεδία

Διαβάστε περισσότερα