University of Cyprus Biomedical Imaging and Applied Optics ΗΜΥ 370 Εισαγωγή στη Βιοϊατρική Μηχανική Διεγέρσιμοι Ιστοί (Καρδιαγγειακό και Νευρικό Σύστημα)
Διεγέρσιμοι (Excitable) Ιστοί Διεγέρσιμοι ιστοί = ιστοί με ηλεκτρική δραστηριότητα Νευρικός ιστός Μυϊκός ιστός Όλα τα κύτταρα διαθέτουν ηλεκτρικό δυναμικό Εξωκυτταρικό υγρό = 0 mv (η γείωση ) Το εσωτερικό του κυττάρου είναι αρνητικό Ερυθρά αιμοσφαίρια = - 9 mv Σκελετικοί Μύες = -100 mv Νευρώνες = - 70 mv 2
Δυναμικό της Μεμβράνης (Membrane Potential) Αντίθετα φορτία έλκονται και όμοια απωθούνται Δυναμικό της μεμβράνης αντίθετα φορτία κατά μήκος της μεμβράνης Ίδιος αριθμός + και - σε κάθε πλευρά ηλεκτρικά ουδέτερη Διαχωρισμός φορτίων (περισσότερα + στη μία πλευρά, περισσότερα - στην άλλη) ηλεκτρικό δυναμικό Μετράται σε V Περισσότερα φορτία V Σημείωση: Μόνο ένας πολύ μικρός αριθμός φορτίων εμπλέκεται πλειοψηφία του ECF και να ICF εξακολουθεί να είναι ουδέτερη 3
Δυναμικό της Μεμβράνης (Membrane Potential) Ροή ιόντων μέσα από τα διαύλους διαρροής Διαφορά Συγκέντρωσης εναντία σε Διαφορά Δυναμικού Δυναμικό Ηρεμίας της μεμβράνης Στη σταθερή κατάσταση είναι αποτέλεσμα της επιλεκτικής περατότητας της κυτταρικής μεμβράνης Συνεισφορά όλων των ιόντων Τείνουν να φτάσουν σε μια ισορροπία (Πίνακας) Ion Concentration (millmoles/liter) Extracellular Intracellular Relative Permeability Na + 150 15 1 K + 5 150 50-75 A - 0 65 0 4
Δυναμικό της Μεμβράνης (Membrane Potential) Ροή ιόντων μέσα από τα διαύλους διαρροής Κάθε ιόν τείνει να φτάσει στο δυναμικό ισορροπίας του (=δυναμικό στο οποίο δεν υπάρχει ροή ιόντων) Εξίσωση Nerst Ε Na+ +30 mv Ε K+ -90MV Δυναμικό Ηρεμίας της μεμβράνης Συνολικό δυναμικό σε σταθερή κατάσταση συνδυασμός όλων των ιόντων (~ 70 mv) Α- παγιδευμένες μόνο μέσα στα κύτταρα Na+ και Κ+ δεν βρίσκονται σε ισορροπία συνεχής διάχυση μέσα από τους διαύλους διαρροής (Κ+ > Na+) Η συγκέντρωση του Na+ και Κ+ συντηρείται από αντλίες Na+/K+ (πολύ κρίσιμος ρόλος) απαιτεί συνεχή κατανάλωση ενέργειας Nerst Equation E E RT zf ln C C o i GHK (Goldman-Hodgkin-Katz) eq. (for monovalent molecules) RT P [ C ] o P [ A ] C A i ln F P [ C ] P [ A ] C i R: gas constant = 8.314472 (Volts Coulomb)/(Kelvin mol) F: Faraday constant = 96 485.3383 (Coulomb)/(mol) z: Valance (Σθένος) T: Absolute temperature = 273.16 + o C (Kelvin) Na + channel (Passive) K + channel ECF (Passive) Na + K + pump (Active) (Active) A o ICF 5
Διεγέρσιμοι (Excitable) Ιστοί Αλλαγές στο δυναμικό της μεμβράνης χρησιμεύουν ως σήματα Νευρώνες και μύες είναι διεγέρσιμοι ιστοί Αλλαγές στο δυναμικό της μεμβράνης τους παράγουν ηλεκτρικά σήματα Νευρώνες πληροφορία Μύες συστολή Πόλωση Όταν ένα δυναμικό (είτε + ή -) υπάρχει κατά μήκος μιας μεμβράνης Εκπόλωση Μείωση του πλάτους του δυναμικού (π.χ. -70 mv -50 mv) Επαναπόλωση Επιστροφή στο δυναμικό ηρεμίας Υπερπόλωσης Αύξηση του πλάτους του δυναμικού (π.χ. -70 mv -90 mv) 6
Διεγέρσιμοι (Excitable) Ιστοί Οι αλλαγές στο δυναμικό αρχικοποιούνται από Αλληλεπίδραση χημικού αγγελιοφόρου με υποδοχείς και διαύλους Άλλο ερέθισμα (π.χ. φως, ρεύμα, κλπ) Αυτόματη μεταβολή του δυναμικού από εγγενείς διαρροές ιόντων Οι αλλαγές προκαλούνται από την κίνηση ιόντων Δίαυλοι διαρροής (ανοιχτοί συνεχώς) Ελεγχόμενοι (gated) δίαυλοι (Κλειστοί, αλλά μπορούν να ανοίξουν) Τάσεο-, χημικά-, μηχανικά- ή θερμικάελεγχόμενοι Ηλεκτρικά σήματα Βαθμιδωτά Δυναμικά (Graded Potentials) Δυναμικά Ενεργείας (Action Potentials) 7
Βαθμιδωτά Δυναμικά (Graded Potentials) Τοπικές μεταβολές στο δυναμικό της μεμβράνης Περιορισμένα σε μια μικρή περιοχή Το υπόλοιπο κύτταρο είναι ακόμη στο δυναμικό ηρεμίας Προκαλούνται από συγκεκριμένα γεγονότα Π.χ. αισθητήρια ερεθίσματα, δυναμικά βηματοδότη, κλπ. Ανοίγουν δίαυλοι (συνήθως Na +) Πλάτος και διάρκεια ανάλογα με το ερέθισμα Graded potential (change in membrane potential relative to resting potential) Magnitude of stimulus Time Stimuli applied Resting potential 8
Βαθμιδωτά Δυναμικά (Graded Potentials) Τα βαθμιδωτά δυναμικά εξασθενούν σε μικρές αποστάσεις Απώλεια φορτίου Το πλάτος μειώνεται καθώς το δυναμικό απομακρύνεται από το αρχικό σημείο Εξαφανίζονται εντελώς σε λίγα mm Portion of excitable cell Loss of charge Direction of current flow from initial site Initial site of potential change r m r i Loss of charge Direction of current flow from initial site V 0 V e x r r m i * Numbers refer to the local potential in mv at various points along the membrane. r i αντιστρόφως ανάλογη με το εμβαδόν διατομής διάμετρος r i r m μεγαλύτερο λ Περισσότερη ροή κατά μήκος του άξονα, εξαιτίας της μειωμένης απώλεια ιόντων μέσω της μεμβράνης 9
Δυναμικά Ενεργείας (Action Potentials) Μεγάλες (~ 100 mv) μεταβολές στο δυναμικό της μεμβράνης Μπορούν να ξεκινήσουν από βαθμιδωτά δυναμικά Σε αντίθεση με τα βαθμιδωτά δυναμικά τα δυναμικά ενεργείας (ΔΕ) ταξιδεύον σε μεγάλες αποστάσεις Μετάδοση πληροφοριών Na + equilibrium potential K + equilibrium potential Σταθερή διάρκεια και πλάτος για κάθε συγκεκριμένο τύπο κυττάρου "όλα ή τίποτα«(binary!) 10
Δυναμικά Ενεργείας (Action Potentials) Μεταβολές κατά τη διάρκεια ενός δυναμικού ενέργειας Σταδιακή εκπόλωση μέχρι ένα κατώφλι δυναμικού (-50 ως -55 mv) Λόγω βαθιδωτών δυναμικών Εάν δεν επιτευχθεί δεν θα υπάρξει ΔΕ Ταχεία εκπόλωση (+30 mv) Ανοίγουν τασεοελεγχόμενοι δίαυλοι Na+ Ταχεία επαναπόλωση οδηγεί σε υπερπόλωση (-80 mv) Απενεργοποίηση των διαύλων Na+ Ανοιγμα τάσεοελεγχόμενων δίαυλων Κ+ Αποκαθήστατε το δυναμικό ηρεμίας (-70 mv) Όλοι οι τασεοελεγχόμενοι δίαυλοι είναι κλειστοί Na + equilibrium potential K + equilibrium potential 11
Καρδιαγγειακό (Cardiovacular) Σύστημα Λειτουργικά μέρη του καρδιαγγειακού συστήματος: Καρδιά αντλία Αιμοφόρα αγγεία σωλήνες Αίμα υγρό Λειτουργίες Διανομή του αίματος Μεταφέρει O 2 και θρεπτικά συστατικά στα κύτταρα και απομακρύνει τα απόβλητα Ρυθμίζει τη θερμοκρασία, την οξεοβασική ισορροπία (ph), και τον όγκο των υγρών (H 2 O) Διεγέρσιμοι Ιστοί Καρδιακός μυς Ερεθυσματαγωγό δίκτυο 12
Ανατομία 4 κοιλότητες(2 Κόλπους - 2 Κοιλίες) 4 βαλβίδες (2 Κολποκοιλιακές 2 μηνοειδείς (semilunar)) 2 κυκλοφορίες (Πνευμονική - Συστηματική) 13
Καρδιακός Κύκλος Καρδιακός Κύκλος Σειρά από γεγονότα Το αίμα εισέρχεται στους κόλπους βγαίνει από τις κοιλίες ξανά από την αρχή Φάσεις Συντονισμένες εναλλασσόμενες περίοδοι συστολής και διαστολής Συστολή = περίοδος της σύσπασης Διαστολή = περίοδος χαλάρωσης Συγχρονισμός Σύσπασης Εγγενές ερεθυσματαγωγό δίκτυο Φλεβόκομβος (SA node) = βηματοδότης Κύτταρα που παράγουν ρυθμικά ΔΕ λόγω ροής από διαύλους διαρροή Κόλποι Κολποκοιλιακός κόμβος (δευτερεύον βηματοδότης) Κολποκοιλιακή δέσμη Δεμάτιο του His 14
Καρδιακός Κύκλος 1. Τέλος διαστολής και οι 4 κοιλότητες είναι χαλαρές και γεμίζουν με αίμα 5. Κοιλιακή διαστολή υπό σταθερό όγκο Διαστέλλεται η καρδιά, αίμα περνά μέσα στους κόλπους (οι ΚΚΒ είναι κλειστές), η πίεση μέσα στις κοιλίες σταδιακά μειώνεται. 2. Συστολή των κόλπων Οι κόλποι συσπώνται πράγμα που αναγκάζει ακόμα μια μικρή ποσότητα αίματος να περάσει στις κοιλίες 3. Κοιλιακή εξώθηση Οι κοιλίες συνεχίζουν να συσπώνται, ανεβαίνει οι πίεση, ανοίγουν οι ΜΒ και αίμα ωθείται προς τα έξω. 3. Κοιλιακή συστολή υπό σταθερό όγκο Πρώτη φάση της συστολής των κοιλιών. Οι ΚΚΒ βαλβίδες είναι κλειστές και δεν υπάρχει ακόμα αρκετή πίεση για να ανοίξουν οι ΜΒ. 15
Καρδιακή Παροχή (Cardiac Output - CO) Καρδιακή παροχή (CO) = ο όγκος που αντλείται από την αριστερή κοιλία κάθε λεπτό CO = SV x HR = 70 ml / παλμό Χ 72bpm = 5040 ml / min; = 5.04 L / min Όγκος παλμού (SV) SV = EDV - ESV 135ml - 65ml = 70ml Καρδιακός Ρυθμός (HR) 70-80 bmp Μεταβάλλεται για να ανταποκριθεί σε μεταβαλλόμενες συνθήκες (άσκηση, ασθένειες, άγχος...) Παράγοντες που επηρεάζουν: Αυτόνομο Νευρικό Σύστημα (ΑΝΣ) Εξωγενείς παράγοντες (εκτός από το ΑΝΣ) περιλαμβάνουν Αιμοφόρα αγγεία (αντίσταση) και αρτηριακή πίεση Όγκος και το ιξώδες του αίματος Διάχυση στα τριχοειδή και λεμφική επιστροφή Καρδιαγγειακή νόσος ESV: Τελοσυστολικός όγκος (End Systolic Volume) EDV: Τελοδιαστολικός όγκος (End Diastolic Volume) 16
Ασθένειες & Διαταραχές Περισσότερο από 50% των θανάτων στις ΗΠΑ διασυνδέονται με καρδιαγγειακή νόσο! Καθαρό κόστος περίπου 450 δισεκατομμύρια δολάρια Ποιοι είναι οι παράγοντες κινδύνου για καρδιαγγειακή νόσο; Ελεγχόμενοι Κάπνισμα και παχυσαρκία Επίπεδο φυσικής δραστηριότητας Μη ελεγχόμενη υπέρταση Μη ελεγχόμενοι Οικογενειακό ιστορικό (γενετική) Ηλικία και Φύλο Νωρίς οι άνδρες σε μεγαλύτερο κίνδυνο, αργότερα στη ζωή εξίσου 17
Νευρικό (Nervous) Σύστημα Λειτουργικά μέρη του καρδιαγγειακού συστήματος: Εγκέφαλος (brain) Νωτιαίος Μυελός (spinal cord) Νεύρα (nerves) Εξειδικευμένα όργανα αισθήσεων Λειτουργίες Ηλεκτροχημικοί επικοινωνία (είσοδοι αισθητήρες και έξοδοι - όργανα) Ανιχνεύει, ερμηνεύει και ανταποκρίνεται σε αλλαγές στο περιβάλλον Διεγέρσιμοι ιστοί Νευρώνες 18
Κύτταρα του Νευρικού Συστήματος Οι δύο κύριες κατηγορίες κυττάρων είναι: Νευρώνες (Neurons) Διεγέρσιμα κύτταρα Επικοινωνούν με Δυναμικά Ενεργείας και Χημικές Συνάψεις Γλοιακά Κύτταρα (Glial cells or neuroglia) Γλοιακά Κύτταρα 90 % των κυττάρων του ΚΝΣ (50 % του όγκου) Επικοινωνούν χημικά (χωρίς ηλεκτρικούς παλμούς) Ρόλος Υποστηρίζουν δομικά και μεταβολικά τους νευρώνες Διαμορφώνουν την συναπτική λειτουργία (σημαντικός ρόλος στη μνήμη και την μάθηση) Παρέχουν ανοσοποιητική κάλυψη Συνθέτουν το Εγκεφαλονωτιαίο Υγρό (ΕΝΥ) Οι περισσότεροι καρκίνοι του νευρικού συστήματος προέρχονται από τα γλοιακά κύτταρα. Οι νευρώνες δεν διαιρούντα 19
Νευρώνες Δομή του Νευρώνα Ζώνη εισόδου Δενδρίτες (έως και 400 000) Έχουν υποδοχείς που λαμβάνουν χημικά σήματα Σώμα του κυττάρου Ζώνη αγωγιμότητας Άξονας ή νευρική ίνα (από τον εκφυτικό κώνο μέχρι και την απόλυξη) <1 mm έως> 1m Ζώνη εξόδου Απόληξη του άξονα Είσοδοι Βαθμιδωτά Δυναμικά Παράγονται στους δενδρίτες ως απόκριση σε χημικά σήματα ή ερεθυσματα Μπορούν να προκαλέσουν ΔΕ στον άξονα που κατευθύνονται προς την απόλυξη 20
Σύναψη (Synapse) και Ολοκλήρωση (Integration) Ένας νευρώνας εννευρώνει (καταλήγει ή παρέχει σήμα) σε Άλλους νευρώνες, μύες, αδένες Σύναψη (Synapse) Μια σύνδεση μεταξύ δύο νευρώνων ή νευρώνα και άλλου κυττάρου Προσυναπτικός νευρώνας Κυστίδια με νευροδιαβιβαστή (χημικό αγγελιοφόρο) Συναπτική σχισμή Μετασυναπτικός νευρώνας/κύτταρο Υποδοχείς για τον νευροδιαβιβαστή Οι περισσότερες είσοδοι είναι πάνω σε δενδρίτες Δεν υπάρχει άμεση ροή ιόντων Χημική επικοινωνία Επικοινωνία προς μια κατεύθυνση Synaptic inputs (presynaptic axon terminals) Myelinated Axon Cell body of postsynaptic neuron Axon hillock Dendrites 21
Σύναψη (Synapse) και Ολοκλήρωση (Integration) Συναπτική Επικοινωνία ΔΕ φτάνει στην απόληξη Ανοίγουν τασεοελεγχόμενοι δίαυλοι Ca 2+ Ρέει Ca 2+ από το ECF μέσα στην απόλυξη Το Ca 2+ προκαλεί εξωκυττάρωση των κυστιδίων και απελευθέρωση νευροδιαβιβαστή Διάχυση του νευροδιαβιβαστή στη συναπτική σχισμή μέχρι τον μετασυναπτικό νευρώνα και πρόσδεση σε εξειδικευμένους υποδοχείς Η πρόσδεση ανοίγει δίαυλους ιόντων Προκαλεί αλλαγές στην περατότητα των ιόντων βαθμιδωτα δυναμικά Η σύναψη μπορεί να είναι Διεγερτική (excitatory): ροή κατιόντων (cations) εκπόλωση, ή Ανασταλτική (inhibitory): ροή ανιόντων (anions) υπερπόλωση Τα βαθμιδωτά δυναμικά όταν είναι ταυτόχρονα αθροίζονται 22
Σύναψη (Synapse) και Ολοκλήρωση (Integration) Νευροδιαβιβαστές (Neurotransmitters) και Υποδοχείς (Receptors) Πολλά είδη νευροδιαβιβαστών Κάθε νευροδιαβιβαστής μπορεί να συνδεθεί με διαφορετικά είδη υποδοχέων Κάθε συγκεκριμένος νευρώνας απελευθερώνει ένα συγκεκριμένο νευροδιαβιβαστή και κάθε σύναψη έχει ένα συγκεκριμένο υποδοχέα Κάθε συνδυασμός νευροδιαβιβαστή υποδοχέα παράγει την ίδια απόκριση Οι νευροδιαβιβαστές σε συνδυασμό με διαφορετικούς υποδοχείς μπορούν να παράγουν διαφορετικές αποκρίσεις (σε διαφορετικές συνάψεις) Εκκαθάριση του νευροδιαβιβαστής Αφαίρεση ή αδρανοποίηση, ώστε να σταματήσει το σήμα Αδρανοποίηση με ειδικά ένζυμα εντός της μετασυναπτικής μεμβράνης Επαναπρόσληψη πίσω στο άξονα ανακύκλωση 23
Σύναψη (Synapse) και Ολοκλήρωση (Integration) Μετασυναπτική Ολοκλήρωση ΔΕ αρχικοποιούνται ανάλογα με το συνδυασμό των εισόδων Ο νευρώνας είναι ένα πολύπλοκο υπολογιστικό σύστημα Συνάψεις = είσοδοι Δενδρίτες = επεξεργαστές Άξονες/ΔΕ = έξοδοι Παρουσία και συχνότητα των ΔΕ είναι αποτέλεσμα συνδυασμού (ολοκλήρωσης) πληροφοριών από διάφορες πηγές Πληροφορίες που δεν είναι σημαντικές δεν μεταδίδονται καθόλου Οι νευρώνες είναι συνδεδεμένοι σε ένα πολύπλοκο δίκτυο (10 11 νευρώνες και 10 14 συνάψεις μόνο στον εγκέφαλο!) Συγκλίνουσες (Converging) Αποκλίνουσες (Diverging) Μαζικά παράλληλη επεξεργασία Presynaptic inputs Postsynaptic neuron Presynaptic inputs Postsynaptic neurons Convergence of input (one cell is influenced by many others) Divergence of output (one cell influences many others) Arrows indicate direction in which information is being conveyed. 24
Σύναψη (Synapse) και Ολοκλήρωση (Integration) Επιδράσεις φαρμάκων και ασθενειών Δράσεις μπορεί να περιλαμβάνουν Αλλοίωση της σύνθεσης, αξονικής μεταφοράς, αποθήκευσης, ή απελευθέρωσης ενός νευροδιαβιβαστή Τροποποίηση της αλληλεπίδρασης του νευροδιαβιβαστή με τον μετασυναπτικό υποδοχέα Επίδραση στον ή καταστροφή του νευροδιαβιβαστή Αντικατάσταση ενός νευροδιαβιβαστή με ένα υποκατάστατο, είτε περισσότερο ή λιγότερο ισχυρό Παραδείγματα Κοκαΐνη εμποδίζει την επαναπρόσληψη του νευροδιαβιβαστή δοπαμίνη κέντρα ευχαρίστησης στον εγκέφαλο παραμένουν ενεργοποιημένα Τοξίνη του τετάνου εμποδίζει την απελευθέρωση του ανασταλτικού νευροδιαβιβαστή GABA ανεξέλεγκτη μυϊκή διέγερση ανεξέλεγκτοι μυϊκοί σπασμοί παράλυση Στρυχνίνη μπλοκάρει τον υποδοχέα του ανασταλτικού νευροδιαβιβαστή γλυκίνη σπασμοί, μυϊκή σπαστικότητα παράλυση 25
Οργάνωση του Νευρικού Συστήματος Περιφερικό Νευρικό Σύστημα Προσαγωγοί Νευρώνες (Afferent neurons) Σήματα, από το εξωτερικό και το εσωτερικό του σώματος, στο κεντρικό νευρικό σύστημα ή σε ανώτερα κέντρα επεξεργασίας Απαγωγοί Νευρώνες (Efferent neurons) Σήματα από το κεντρικό νευρικό σύστημα προς την περιφέρεια (όργανα και αδένες) ή προς κατώτερα κέντρα επεξεργασίας Περισσότερα στη διάλεξη για τις αισθήσεις Διάμεσοι Νευρώνες (Interneurons) Βρίσκονται μόνο στο ΚΝΣ Ευθύνονται για Ολοκλήρωση της προσαγόμενης πληροφορίας και σχηματισμό αντανακλαστικών αποκρίσεων Στον εγκέφαλο Ανώτερες διανοητικές (mental) λειτουργίες Κεντρικό Νευρικό Σύστημα Νωτιαίος Μυελός Εγκέφαλος 26
Εγκέφαλος Μέσα στο κρανίο Καλυμμένος από μεμβράνες (Μήνιγγα) που προστατεύουν και τρέφουν Κύρια μέρη του εγκεφάλου Τελικός Εγκέφαλος Δύο ημισφαίρια Μεσολόβιο Στέλεχος Παρεγκεφαλίδα 27
Στέλεχος και Παρεγκεφαλίδα Στέλεχος αναπνοή, ρυθμός της καρδιάς και σημαντικά αντανακλαστικά (βήχας) Παρεγκεφαλίδα ισορροπία και συντονισμός της κίνησης Τα πιο παλαιά παρέχουν τον ελάχιστο δυνατό έλεγχο που χρειάζεται για να διατηρηθεί ο άνθρωπος στην ζωή Στέλεχος (Αναπνοή, Συχνότητα Καρδιάς, Ανακλαστικά) Παρεγκεφαλίδα (Κίνηση, Ισορροπία, Στάση Σώματος) 28
Τελικός Εγκέφαλος Λοβοί (lobes) του Εγκεφαλικού Φλοιού Μετωπιαίος (Frontal) Στρατηγικός Σχεδιασμός (χαρακτήρας) Επεξεργασία της σκέψης Εκούσια (Voluntary) κίνηση Γλώσσα (παραγωγή ομιλίας) Βρεγματικός (Parietal) Σωματοαισθητική επεξεργασία Αισθητηριακή Ολοκλήρωση (Sensory Integration) Ανώτερη οπτική επεξεργασία (κίνηση) Γλώσσα (κατανόηση της ομιλίας) Κροταφικός (Temporal) Ακουστική και Οσφρητική επεξεργασία Συναισθήματα, Κίνητρα συμπεριφοράς Μνήμη/Μάθηση Ανώτερη οπτική επεξεργασία (αναγνώριση) Ινιακός (Occipital) Κύρια οπτική επεξεργασία 29
Τελικός Εγκέφαλος 30
Τελικός Εγκέφαλος Εγκεφαλικός Φλοιός Φαιά ουσία και Λευκή Ουσία Βασικά Γάγγλια Μεταβάλλουν την κινητική δραστηριότητα Ασθένεια Parkinson Διάμεσος Εγκέφαλος Θάλαμος (Thalamus) Σταθμός αναμετάδοσης (relay station) των αισθητήριων πληροφοριών καθ οδόν προς τον φλοιό Κατευθύνει την προσοχή (π.χ. αφύπνιση όταν κλαίει το μωρό) Υποθάλαμος (Hypothalamus) Ομοιοστατικός Έλεγχος (Homeostatic control) Κέντρο συντονισμού του ΑΝΣ Επηρεάζει συναισθηματικές και συμπεριφορικές μορφές έκφρασης Θάλαμος Υποθάλαμος Βασικά Γάγγλια 31
Νωτιαίος Μυελός (Spinal Cord) Εκτείνεται από το στέλεχος μέσω σπονδυλικού σωλήνα Κάτω από το L2 μετατρέπεται σε μια δέσμη των νεύρων Ιππουρίδα (Cauda equina) Οι οσφυονωτιαίες παρακεντήσεις γίνονται κάτω από αυτό το σημείο Δύο ζωτικές λειτουργιές Νευρωνική σύνδεση μεταξύ του εγκεφάλου και ΠΝΣ (αμφίδρομη ροή πληροφοριών) Κέντρο ολοκλήρωσης των νωτιαίων αντανακλαστικών Spinal cord Dorsal root ganglion Spinal nerve Vertebra Meninges (protective coverings) Intervertebral disk Sympathetic ganglion chain 32
Νωτιαίος Μυελός (Spinal Cord) Thermal pain receptor in finger Afferent Pathway Ascending pathway to brain Stimulus Hand withdrawn Biceps (flexor) contracts Triceps (extensor) relaxes Efferent pathway Integrating center (spinal cord) Response Effector organs = Inhibitory interneuron = Excitatory interneuron = Synapse = Inhibits = Stimulates 33
Αυτόνομο (Autonomic) Νευρικό Σύστημα Η ομοιόσταση συντονίζεται από τον υποθάλαμο και εκτελείται, μέσω του εγκεφαλικού στελέχους, από το αυτόνομο νευρικό σύστημα (ΑΝΣ) Τα περισσότεροι σπλαχνικά όργανα εννευρώνονται τόσο από το συμπαθητικό όσο και το παρασυμπαθητικό μέρος του ΑΝΣ Σε γενικές γραμμές παράγουν αντίθετα αποτελέσματα σε κάθε συγκεκριμένο όργανο Διπλή νεύρωση επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο της δραστηριότητας οργάνου Συμπαθητικό σύστημα Κυριαρχεί σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης ή αγχώδεις καταστάσεις ( φυγή-ή-πάλη ) Προωθεί αποκρίσεις που προετοιμάζουν το σώμα για έντονη σωματική δραστηριότητα Ο νευροδιαβιβαστής είναι η επινεφρίνη (γνωστή και ως αδρεναλίνη) Παρασυμπαθητικό σύστημα Κυριαρχεί σε ήσυχες, χαλαρές καταστάσεις ( ξεκούραση και πέψη ) Προωθεί δραστηριότητες συντήρησης του σώματος, όπως π.χ. η πέψη Ο νευροδιαβιβαστής είναι η ακετυλοχολίνη 34
Autonomic Nervous System Όργανο Καρδιά Αιμοφόρα αγγεία Πνεύμονες Πεπτικό Σύστημα Ουροδόχος Κύστη Μάτι Ήπαρ (αποθήκευση γλυκογόνου) Λιπώδη Κύτταρα Ενεργοποίηση ΣΝΣ Αυξημένος ρυθμός, Αυξημένη δύναμη σύσπασης Συστολή (εκτός από μύες διαστολή) Διαστολή βρογχιολίων (αεραγωγών), Μείωση παραγωγής βλέννας Μείωση κινητικότητας, Συστολή σφιγκτήρων (δεν επιτρέπουν κίνηση), Μείωση εκκρίσεων στο πεπτικό Χαλάρωση Διαστολή κόρης, Ρύθμιση για εστίαση μακριά Παραγωγή γλυκόζης Λιπόλυση (απελευθέρωση λιπιδίων) Ενεργοποίηση ΠΝΣ Μειωμένος ρυθμός, μειωμένη σύσπαση Διαστολή αγγείων πέους και κλιτορίδας Συστολή βρογχιολίων, Αύξηση παγωγής βλέννας Αυξημένη κινητικότητα, Χαλάρωση σφιγκτήρων, Αύξηση εκκρίσεων στο πεπτικό Σύσπαση (εκκένωση) Συστολή της κόρης, Ρύθμιση για εστίαση κοντά Τίποτα Τίποτα 35