Εισαγωγή στις Νευροεπιστήμες ΔΙΔΑΣΚΩΝ: ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΜΟΥΤΟΥΣΗΣ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Εισαγωγή στις Νευροεπιστήμες ΔΙΔΑΣΚΩΝ: ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΜΟΥΤΟΥΣΗΣ"

Τερψιχόρη Μιχαλολιάκος
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Εισαγωγή στις Νευροεπιστήμες ΔΙΔΑΣΚΩΝ: ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΜΟΥΤΟΥΣΗΣ

2 Βιολογική Ψυχολογία (Kalat) Επικοινωνία

3 Τι είναι οι νευροεπιστήμες Νευροανατομία, Νευροφυσιολογία, Νευροφαρμακολογία, Αναπτυξιακή νευροβιολογία, Η επιστήμη ασχολείται με τη μελέτη του νευρικού συστήματος Φυσιολογία vs ανατομίας

4 Σύγχρονη Νευροεπιστήμη 1. Μοριακή: βιοχημεία του νευρικού συστήματος 2. Κυτταρική: κυτταρική βιολογία του ΝΣ, δομή + λειτουργία σε επίπεδο νευρώνα 3. Συστημική: πως λειτουργούν τα νευρωνικά δίκτυα-κυκλώματα; Αισθητηριακά, κινητικά, μνημονικά συστήματα 4. Συμπεριφορική: πως αλληλεπιδρούν τα συστήματα του εγκεφάλου μεταξύ τους για να παράγουν συμπεριφορά; Γιατί βλέπουμε όνειρα; 5. Γνωστική νευροεπιστήμη: Πως η λειτουργία του εγκεφάλου δημιουργεί τον νου; Γλώσσα, νοητικές εικόνες, συνείδηση, συνείδηση εαυτού (Descartes problem) 6. Υπολογιστική νευροεπιστήμη (μοντελοποίηση λειτουργιών, πρόβλεψη)

Συμπεριφορική: πως αλληλεπιδρούν τα συστήματα του εγκεφάλου μεταξύ τους για να παράγουν συμπεριφορά; Γιατί βλέπουμε όνειρα; 5.

5 Γιατί Νευροεπιστήμη; oπάρκινσον Αλτσχάιμερ - Εγκεφαλικά Νοητικές διαταραχές που συνδέονται με την καθημερινότητα ενός ανθρώπου oσχιζοφρένεια, Διπολική Διαταραχή, Κατάθλιψη Διαταραχές διάθεσης oκάπνισμα, αλκοολισμός, ναρκωτικά Εθιστικές διαταραχές Κύρια πρόκληση της Νευροεπιστήμης σήμερα είναι να κατανοήσει τις βιολογικές βάσεις των γνωστικών δυνατοτήτων του ανθρώπου, τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος παράγει δράση

αλκοολισμός, ναρκωτικά Εθιστικές διαταραχές Κύρια πρόκληση της Νευροεπιστήμης σήμερα είναι να κατανοήσει

6 Εγκέφαλος - Νους - Συμπεριφορά Βασικές αρχές/παραδοχές: Ο εγκέφαλος σαν υ π ο λ ο γ ι σ τ ή ς : όλα έχουν να κάνουν με τη μετάδοση και την επεξεργασία των πληροφοριών Κάθετι που είναι ψυχολογικό είναι βιολογικό φυσιολογία/βιολογία ψυχολογία Ο εγκέφαλος μπορεί να μελετηθεί μικροσκοπικά - μακροσκοπικά ανατομικά - λειτουργικά Σκοπός η σύνδεση δομής-λειτουργίας, χωρίς να σημαίνει αυτό ότι οδηγούμαστε σε νέα φρενολογία: λειτουργική εξειδίκευση, παράλληλη κατανεμημένη επεξεργασία, νευρωνικά κυκλώματα/δίκτυα

εγκέφαλος μπορεί να μελετηθεί μικροσκοπικά - μακροσκοπικά ανατομικά - λειτουργικά Σκοπός η σύνδεση δομής-λειτουργίας, χωρίς να

7 Πρόδρομοι της Νευροεπιστήμης γη 5 δις, ζωή 3.5 δις, άνθρ. εγκ. 100 χιλ (προσαρμοστική λύση) Descartes δυϊσμός Gall & Spurzheim (~1800): φρενολογία (εντοπιστική θεώρηση- αν θέλαμε να ελέγξουμε τη θεωρία του;) Flourens: ολιστική θεώρηση Jackson: επιληψία, χάρτης του σώματος, πάντα μερική απώλεια σε εγκεφαλικά Broca (1861): ο ασθενής tan Wernicke (1876): έλεγε ασυναρτησίες, δεν κατανοούσε γραπτό/προφορικό λόγο (συνδετιστικό πλαίσιο)

θέλαμε να ελέγξουμε τη θεωρία του;) Flourens: ολιστική θεώρηση Jackson: επιληψία, χάρτης του σώματος, πάντα

9 Εγκέφαλος και Ηλεκτρισμός ofritsch & Hitzig 1870 (φλοιός σκύλων) [ετερόπλευρος έλεγχος] ohess 1944 (πρόκληση ύπνου) openfield (ΒΠΠ): ασθενείς με επιληψία (ή όγκο σήμερα) oholst & St.Paul 1960 (υποφλοιώδεις περιοχές κοτόπουλων) [θέση ένταση παίζουν ρόλο oπάρκινσον, κατάθλιψη otrans-magnetic stimulation (TMS): διακρανιακός ερεθισμός

10 Το ανθρωπάριο του Penfield

11 Εγκέφαλος και Ηλεκτρισμός Μέτρησε πρώτος την ταχύτητα μετάδοσης του ηλεκτρικού σήματος στο νεύρο (ηλεκτρική αγωγιμότητα)

12 Ιταλία vs Ισπανίας: silver method + the neuron doctrine

13 Κυτταροαρχιτεκτονική (Brodmann) σύνδεση ανατομίας φυσιολογίας: για να έχουν διαφορετική μορφή θα πρέπει να επιτελούν διαφορετική λειτουργία

14 Το ανθρώπινο νευρικό σύστημα

15 Στο μικροσκόπιο Νευρώνας (neuron): η μικρότερη μονάδα επεξεργασίας των πληροφοριών Είναι κύτταρα θεμέλιοι λίθοι του νευρικού συστήματος (ΝΣ) Ο εγκέφαλος (μέρος του ΚΝΣ) περιέχει x10 9 νευρικά κύτταρα (nerve cells) Νευρώνας vs. Νεύρου: ο νευρώνας είναι ένα κύτταρο, νεύρο είναι σύνολο των προβολών (αξόνων) του νευρώνα: πολλές νευρικές ίνες σχηματίζουν ένα νεύρο, πολλές φορές χρησιμοποιούνται αδιαφοροποίητα

16 Παράδειγμα ζωϊκού κυττάρου oκυτταροπλασματική μεμβράνη (έλεγχος διακίνησης ουσιών) oπυρήνας (γενετικό υλικό) oμιτοχόνδρια (μεταβολισμός-παραγωγή ενέργειας) oριβοσώματα (σύνθεση πρωτεϊνών) oενδοπλασματικό δίκτυο (μεταφορά πρωτεϊνών) oλυσοσώματα (ένζυμα, αποδόμηση, επαναχρησιμοποίηση ουσιών) oσύμπλεγμα Golgi (σύνθεση έκκριση ορμονών)

oριβοσώματα (σύνθεση πρωτεϊνών) oενδοπλασματικό δίκτυο (μεταφορά πρωτεϊνών)

17 Δομικά στοιχεία του νευρώνα 1. κυτταρικό σώμα: ζωτικές λειτουργίες συντονισμός επεξεργασίας (πυρήνας, μιτοχόνδρια, ριβοσώματα) 2. δενδρίτες: δέχονται πληροφορίες (στην επιφάνεια υπάρχουν ειδικές συνδέσειςδενδριτικές ακάνθες-input, μάθηση-μνήμη) 3. νευράξονας: στέλνει πληροφορίες (εκφυτικός κώνος, προσυναπτικές απολήξεις, output) *μόνο ένας για κάθε κύτταρο Έλυτρο μυελίνης: ταχύτητα μετάδοσης σήματος (-σκληρυνση κατά πλάκας: απώλεια αισθητικότητας, τύφλωση, δυσκολία κινήσεων) νευρώνες κύτταρα Λευκή ουσία: άξονες Φαιά ουσία: κυτταρικά σώματα (φλοιός & βασικά γάγγλια)

νευράξονας: στέλνει πληροφορίες (εκφυτικός κώνος, προσυναπτικές απολήξεις, output) *μόνο ένας για κάθε κύτταρο Έλυτρο μυελίνης: ταχύτητα

18 Νευράξονες vs δενδρίτες

19 Νευρωνική Επικοινωνία: σύναψη Η μετάδοση του σήματος πρέπει να γίνει στη «γλώσσα» του ΝΣ: ηλεκτροχημική. Οι νευρώνες επικοινωνούν μεταξύ τους με χημικά σήματα (νευροδιαβιβαστές). Η μετάδοση ωστόσο εντός του νευρώνα είναι ηλεκτρική (δυναμικό ενέργειας: σήμα). *Η μεταγωγή (transduction) = αναφέρεται ακριβώς στην μετατροπή της φυσικής ενέργειας στην γλώσσα του Ε.

Η μετάδοση ωστόσο εντός του νευρώνα είναι ηλεκτρική (δυναμικό ενέργειας: σήμα).

20 Νευράξονας: Σήμα Απολήξεις - τελικά κομβία : Απελευθέρωση νευροδιαβιβαστή στο κενό (Σύναψη) Δέσμευση από τους υποδοχείς του επόμενου νευρώνα (Δενδρίτες) Αναστολή ή διέγερση του κυττάρου [Επαναδέσμευση στον προσυναπτικό νευρώνα]

από τους υποδοχείς του επόμενου νευρώνα (Δενδρίτες)

21 Νευρωνική Επικοινωνία: σύναψη oδενδρίτες (INPUT) oκυτταρικό σώμα (επεξεργασία) oάξονας/νευράξονας (OUTPUT), σταθερή διάμετρο + ταχύτητα μετάδοσης σήματος oέλυτρο μυελίνης (με ή χωρίς) oμεταφέρουν το νευρικό σήμα σαν καλώδια oμορφολογική ποικιλία, ανάλογα με τη λειτουργία oποικιλία γενικότερα («συνήθως») oσυνάψεις (χημική επικοινωνία)

22 Κατηγορίες Νευρώνων (βάσει λειτουργίας) 1. Αισθητικοί (sensory neurons): κωδικοποιούν πληροφορίες από το εξωτερικό περιβάλλον ή το σώμα και τις μεταφέρουν είτε απευθείας είτε μέσω του νωτιαίου μυελού στον εγκέφαλο Υποδοχείς (receptors): επιλεκτικοί σε συγκεκριμένη μορφή φυσικής ενέργειας φωτοϋποδοχείς, μηχανοϋποδοχείς, χημειοϋποδοχείς (ανάλογα την αίσθηση) 2. Κινητικοί (motor neurons): μεταφέρουν σήματα από τον νωτιαίο μυελό στους μύες για να παραχθεί κίνηση (ή απευθείας από το κάτω μέρος του εγκεφάλου στους μύες του προσώπου). Ιδιαίτερα μακριοί νευράξονες 3. Ενδιάμεσοι (interneurons): συνδέουν κινητικούς με αισθητικούς νευρώνες ή άλλους ενδιάμεσους νευρώνες μεταξύ τους [η πλειοψηφία των νευρώνων του ΝΣ]

23 Κατηγορίες Νευρώνων (βάσει λειτουργίας) λειτουργία σχήμα

24 Αμυοτροφική πλάγια σκλήρυνση: η νόσος του κινητικού νευρώνα Amyotrophic lateral sclerosis: προσβάλλει αρχικά τους κινητικούς νευρώνες. Στην ALS οι νευρώνες πεθαίνουν (καταστρέφονται) και έτσι δεν μπορούν ποια να στείλουν παλμούς (ερεθίσματα) στις μυϊκές ίνες που κανονικά θα είχαν σαν αποτέλεσμα την κίνηση των μυών. Όταν ένας μύς δεν τρέφεται τότε ατροφεί και καταστρέφεται. Όταν αυτή η περιοχή καταστρέφεται, οδηγεί σε σκλήρυνση της περιοχής. Σταδιακά η ικανότητα του εγκεφάλου να προκαλέσει και να ελέγξει την κίνηση των μυών χάνεται και οδηγεί σε έλλειψη ελέγχου των κινήσεων των μυών, προκαλώντας αδυναμία των μυών και την ατροφία τους σε όλο το σώμα.

25 Νευρογλοία oνευρογλοία-νευρογλοιακά κύτταρα-κύτταρα της γλοίας (γλοιός=κόλλα) o10 φορές περισσότερα και 10 φορές μικρότερα (ίδιο χώρο στον ανθρώπινο εγκέφαλο) oδεν μεταδίδουν πληροφορίες σε άλλα κύτταρα oδημιουργία ελύτρου μυελίνης: - Ολιγοδενδροκύτταρα (+ διαχωρισμός αμύελων): εγκέφαλος και νωτιαίος μυελός -κύτταρα του Schwann: περιφέρεια

26 Νευρογλοία- Λειτουργίες Παρέχουν στήριξη στους νευρώνες Παρέχουν θρεπτικά υλικά στους νευρώνες Συμμετέχουν στη ρύθμιση της συναπτικής λειτουργίας Α. προσλαμβάνοντας ορισμένους νευροδιαβιβαστές π.χ. γλουταμικό, αφού αυτοί δράσουν στη σύναψη Β. ρυθμίζοντας την ιοντική ομοιόσταση Συμμετέχουν στην απάντηση του νευρικού ιστού στο τραύμα (αστρογλοίωση) Συμμετέχουν στη δημιουργία του αιματεγκεφαλικού φραγμού Καθοδηγούν τους νευράξονες κατά την ανάπτυξη (και αργότερα τους βοηθούν να κρατήσουν το σχήμα και τη θέση τους Κάνουν τη μυελινοποίηση

28 Αλλαγή στη δομή νευρώνων & νευρογλοίων ooι νευρώνες δεν αναπαράγονται αυτούς που έχεις θα τους έχεις για την υπόλοιπη ζωή σου oσπάνιες εξαιρέσεις: οσφρητικοί υποδοχείς αντικαθίστανται από διαίρεση και διαφοροποίηση (1/2) αδιαφοροποίητων νευρώνων oκαι στους αρουραίους σε κάποιες περιοχές oαλλάζουνε όμως μορφή (κυρίως δενδρίτες)- αλλάζουν οι συνδέσεις oοινόπνευμα: κακό για την ανάπτυξη των δενδριτών oστους ηλικιωμένους που δεν παρουσίασαν άνοια, οι δενδρίτες των εναπομεινάντων νευρώνων είχαν μεγαλώσει και σχηματίσει ευρύτερες διακλαδώσεις, ενώ σε άτομα που παρουσίασαν άνοια όχι oκαρκίνος: πολλαπλασιασμός νευρογλοίων

30 Αιματεγκεφαλικός Φραγμός= ένας μηχανισμός που εμποδίζει βλαβερές ουσίες (π.χ. ιούς) να περάσουν από το αίμα στον εγκέφαλο Γιατί τον χρειαζόμαστε: o«αυτοκτονία» κυττάρων μολυσμένων από ιό: ειδοποιούν το ανοσοποιητικό σύστημα oαφ: ιοί, βακτήρια κλπ. ΕΞΩ! (όμως μαζί έξω και τα θρεπτικά συστατικά) Πως δημιουργείται; oδημιουργείται από τη διάταξη ενδοθηλιακών κυττάρων (τοίχωμα τριχοειδών αγγείων), στενά συνδεδεμένων στον εγκέφαλο o+ αστροκύτταρα (αν απουσιάζουν πιο ασθενής ο φραγμός) oπως λειτουργεί; oμικρά, μη φορτισμένα μόρια περνάνε (0 2, CO 2 ) oλιποδιαλυτά μόρια περνάνε oηρωίνη, μορφίνη, νικοτίνη, μαριχουάνα περνάνε oέχουμε ενεργητική μεταφορά σημαντικών μορίων (για την πρόσληψη απαραίτητων στοιχείων!) oγλυκόζη και οξυγόνο (πολύ) για τον μεταβολισμό της (+Β 1 θειαμίνη, απαραίτητη για τον μεταβολισμό της γλυκόζης)

31 Αιματοεγκεφαλικός φραγμός

Σχετικά έγγραφα

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