Состојба на несвесност од која личноста може да биде разбудена со сензорни или други стимули со одреден интензитет спиење (vs.

Различни состојби на мозочна активност будност, спиење, возбуда, различно расположение... Состојба на несвесност од која личноста може да биде разбудена со сензорни или други стимули со одреден интензитет спиење (vs. кома) 1

На некој начин, спијат сите животни дури и мали инвертебрати како винските мушички Унихемисферно спиење акватични цицачи (пр. китови), птици, рептили (?) Должина на спиење лилјаци (18-20h); жирафи (3-4h)... Луѓе 1/3 од животот во спиење Спиење vs. хибернација Типови на спиење Спиење со бавни бранови најголем дел од времето Спиење со брзо движење на очите (REM) епизоди од 5-30 min, на секои 90 min (~25% од времето) 2

Спиење со бавни бранови Различни фази според длабочината (за 30-45 min од фаза 1 до фаза 4 4 до 1 REM; ~4х во ноќта) Промени во вегетативните функции (благи редукции), присутен тонус Сонување (vs. REM) REM спиење (парадоксално; десинхронизирано) Активно сонување и нерегуларни движења на очите ( гледање на сонот?) Нерегуларни вегетативни функции Потешко будење Инхибиран тонус Висока активност на мозокот ( неканализирана ) 3

Основни теории за спиењето (заспивањето) Пасивна теорија за спиењето Активен инхибиторен процес 4

Неврални центри и супстанци кои може да предизвикаат спиење - n. raphe и серотонин; n. tractus solitarius Главна улога - области во меѓумозокот (хипоталамус; таламус) Последици од лезии во овие области Други супстанци поврзани со спиењето аденозин (се акумулира и дејствува врз неврони во VLPO; кофеинот ги блокира неговите рецептори), мурамил пептид... Причина за REM спиење улога на ацетилхолинсекретирачки неврони од ретикуларната формација; неврони од хипоталамусот 5

Циклус помеѓу будност и спиење (теории) Заспивање Хомеостатски нагон за спиење неврони во предоптичката област на хипоталамусот (+ сигнали од емотивни и когнитивни центри) Инхибиторни невротрансмитери (и други молекули) до ексцитаторниот RAS + Циркадијален систем (неврони на супрахијазматичното јадро во хипоталамусот; clock genes; биолошки часовник, синхронизиран и со надворешни стимули светлина и исхрана; мелатонин) Циклус помеѓу будност и спиење Будење асцендентен систем за будење од мозочното стебло Холинергични неврони од понсот кои активираат делови од таламусот задолжени за трансфер на сензорни информации Други неврони кои излачуваат моноамино невротрансмитери (пр. норадреналин) и завршуваат во церебралниот кортекс; минуваат низ хипоталамусот, добиваат инпут од неврони од задниот дел на хипоталамусот кои излачуваат пептиди (пр. орексин) 6

Серотонин, аденозин, PGD 2 (пр. Locus coeruleus) SCN Циклус помеѓу будност и спиење Центрите за спиење не се активни Ексцитаторните јадра во горниот дел на понсот и средниот мозок формираат позитивна повратна врска со кортексот и ПНС Замор на активирачките неврони и надвладување на ефектот на центрите за спиење (инхибиторни јадра во долниот дел на понсот) Истата теорија може да ја објасни појавата на несоница од мислење или физичка активност Улога на хипоталамусот во циклусот 7

Физиолошка функција и ефекти на спиењето Sleep is by the brain and for the brain Промена во активноста на мозокот (не неактивност) Потреба од спиење - регенерирање на енергетските нивоа, репарација на оштетувања од слободни радикали, обновување на сензитивноста на невроните, пауза за синаптичка пластичност, подобрување на имунолошкиот одговор, консолидација на меморија, хипотеза за синаптичка хомеостаза (намалување на јачината на синапсите )? >90 типови нарушувања на спиењето Мозочни бранови електрична активност на мозокот (симултано генерирање на акциони потенцијали од илјадници/милиони неврони во кортексот брановидно алтернирачки електрични потенцијали) Амплитуда 0-200 μv Фрекфенција 1-50 Hz и повеќе Карактеристики на брановите во зависност од степенот на активност (состојбата) на церебралниот кортекс 8

Неправилност на брановите (без специфична шема) Типови на мозочни бранови во нормален електроенцефелограм Алфа 8-13 Hz; будна, нормална состојба; исчезнуваат за време на длабок сон; индуцирани од ексц. рет. јадра Бета вискофрекфентни, асинхрони; замена на алфа при фокусирање на специфичен тип на ментална активност Тета 4-5 Hz; при емотивен стрес, разочарување, фрустрација Делта - < 3,5 Hz; високоволтажни; многу длабок сон, доење 9

Потекло на мозочните бранови (стр. 742) промени во ЕЕГ, епилепсија, психотично однесување, шизофренија, депресија, Алцхајмерова болест... (стр. 747) (прочитај информативно) 11

Автономен нервен систем (АНС) контрола на срцевиот, мазните мускули, повеќето егзокрини и некои ендокрини жлезди и масното тк. одржување хомеостаза Способност за рапидна промена на параметрите (акутно) Центри во рбетниот мозок, мозочното стебло и хипоталамусот Делови од мозочната кора Сигнали до пониските центри Висцерални рефлекси Симпатички и парасимпатички систем 12

(Recall that a ganglion is a cluster of neuronal cell bodies outside the CNS) 13

Физиолошка анатомија на симпатичкиот нервен систем (симпатикус) Два паравертебрални симпатички синџири од ганглии (sympathetic trunk) и периферни ганглии Нерви од ганглиите до внатрешните органи Симпатички нерви предганглиски и постганглиски неврони Клеточно тело во интермедиолатералниот рог на рбетниот мозок Аксон до предниот рог на рбетниот мозок и излез со соодветниот спинален нерв Одвојување кон гаглии во симпатичкиот синџир (бела гранка) Синапси со постганглиски симпатички неврони во истата ганглија Нагоре/надолу низ синџирот и синапса со неврони од друга ганглија Минуваат низ синџирот, излегуваат и формираат синапса со периферна ганглија Постсинаптички влакна од ганглиите на симпатичкиот синџир или од периферните ганглии Контролирани органи 14

Симпатички нервни влакна во спиналните нерви (8% од влакната во нервот) Сива гранка од симпатичкиот синџир на ганглии Контрола на крвните садови, потните жлезди и пилоерекциските мускули 17

Сегментна дистрибуција на симпатичките нервни влакна (прочитај информативно) Симпатички влакна од интермедиолатералниот рог без прекин (без синапси), низ синџирите од ганглии до медулите на надбубрежните жлезди Стимулација на модифицирани нервни кл. во медулите, кои секретираат адреналин (80%) и норадреналин (20%) во крвта (Адреналната медула е модифицирана симпатичка ганглија од која не излегуваат постганглиски влакна постганглиските неврони-хромафински кл., немаат аксони) 18

Физиолошка анатомија на парасимпатичкиот нервен с-тем (парасимпатикус) Парасимпатички влакна низ кранијални и спинални нерви (75% од парасимпатичките влакна се во гранките на X кранијален нерв n. vagus - wanders like a vagabond ) Парасимпатичка инервација до органите во тораксот и абдоменот, очите, солзни жл., плункови жл., гениталии... 19

Најголем дел од парасимпатичките предганглиски влакна поминуваат без прекин до органот кој го контролираат Постганглиските парасимпатички неврони се сместени во ѕидовите на органите или пак во мал бр. ганглии близу органите (затоа постганглиските влакна се многу кратки) Споредба: клеточните тела на симпатичките постганглиски неврони се главно во ганглиите на симпатичкиот синџир (близу рбетниот мозок, далеку од органите); предганглиските симпатички влакна се многу кратки 21

Генерално, сите нервни завршетоци на парасимпатичкиот систем лачат ацетилхолин (холинергични), а повеќето симпатички завршетоци лачат норадреналин (адренергични); други трансмитери Само два невротрансмитери, а толку многу функции! (други трансмитери и невромодулатори влијаат врз нивното излачување) Симпатикус и парасимпатикус Ach Холинергични неврони Сите предганглиски неврони во симпатичкиот и парасимпатичкиот систем Скоро сите постганглиски влакна на парасимпатичкиот систем Постганглиски симпатички влакна за потните жлезди, пилоерекциските мускули и некои крвни садови Адренергични неврони Поголемиот дел од постганглиските симпатички неврони 22

Механизми на лачење и отстранување на трансмитерите на ниво на постганглиските нервни завршетоци Секреција на ацетилхолин и норадреналин во варикозитетите калциум-индуцирана егзоцитоза Дифузното ослободување на трансмитерот и постоењето на електрични синапси во мазното мускулно тк. ќе доведе до промени на ниво на целите органи Отстранување на невротрансмитерите 23

Синтеза на ацетилхолин во завршетоците на холинергичните нервни влакна Разградување под дејство на ацетилхолинестераза и рециклирање на холинот Траење на дејството неколку s по излачувањето 24

Синтеза на норадреналин и адреналин (во аксоплазмата и везикулите; во медулата на адреналките) Отстранување на норадреналинот Активна ресорпција (50-80%) Дифузија во ткивните течности/крвта Ензимски моноаминооксидаза, катехол-ометилтрансфераза Траење на дејството неколку s (во ткивата); 10-30 s при излачување од адреналката во крвта Рецептори во ефекторните органи протеини на површината на клеточните мембрани Поврзување на лиганд (трансмитер) Конформациска промена на рецепторниот протеин Стимулација или инхибиција на клетката преку: Промена во пропустливоста на мембраната отворање/затворање на специфични јонски канали (Na +, K +, Ca 2+ ) Активација/инхибиција на ензими асоцирани за цитоплазматичната страна на рецепторниот систем ангажирање на секундарни гласници 25

Рецептори за ацетилхолин (холинергични) Мускарински рецептори поврзани за G-протеин; активирани од мускарин и ацетилхолин; застапени во сите кл. контролирани од холинергични постганглиски неврони Никотински рецептори-јонски канали; активирани од никотин и ацетилхолин; застапени во синапсите помеѓу предганглиските и постганглиските неврони на симпатичкиот и парасимпатичкиот систем; во моторните плочи Адренергични рецептори поврзани за G-протеин α рецептори (α 1 во повеќето ткива, α 2 во дигестивните органи...) β рецептори (β 1 во срцето, β 2 во ѕидовите на артериолите и бронхиолите...) Норадреналинот главно дејствува врз α рецепторите, а помалку врз β рец.; Адреналинот ги активира двата типа рецептори подеднакво Релативното дејство на трансмитерот ќе зависи од типот на рецептор во органот и сигналните механизми Инхибиторна или стимулаторна функција различно, во конкретни ткива 26

Аферентните информации од висцералните органи обично не стигнуваат до свесното ниво овој инпут се користи за да се насочи активноста на еферентниот излез на АНС, кој исто така функционира под свесното ниво и без можност за самоволна контрола Повеќето, но не сите висцерални органи поседуваат двојна инервација од двата оддели на АНС (пр. артериолите и вените примаат само симпатичка инервација, исклучок се садовите кои ги снабдуваат пенисот и клиторисот; потните жл. имаат само холинергична симпатичка инервација... ) 29

Симпатичката стимулација ексцитира одредени органи, а инхибира други; На ист принцип е и дејството на парасимпатикусот Двојната инервација на органите и активноста на двата система е континуирана, но во даден момент може да преовладува дејството на еден од системите (симпатичка или парасимпатичка доминација) Која е предноста од присуството на двојна инервација? Двата система главно дејствуваат антагонистички (исклучоци! пр. и симпатикусот и парасимпатикусот ги стимулираат плунковите жлезди, само волуменот и содржината на продуцираниот секрет се разликува) 30

Стимулација на медулата на надбубрежната жлезда Ослободување на катехоламини Ефекти кои траат 2-4 min (продолжено дејство на симпатикусот фактор на сигурност; достава на симпатички ефекти до сите клетки преку крвта) Норадреналинот во голема мера го зголемува периферниот отпор односно крвниот притисок, а адреналинот има помал ефект врз периферниот отпор, но значително го зголемува минутниот вол. на срцето Адреналинот е посебно ефикасен во зголемување на клеточниот метаболизам (пр. гликогенолиза) Симпатичкиот и парасимпатичкиот систем се континуирано активни тонус Тонус предизвикан од базално лачење на адреналин и норадреналин од медулата на надбубрежната жлезда Значење на тонусот можност за промени на активноста во две спротивни насоки (пр. d на артерии) Последици од губење на тонусот после денервација Внатрешна компензација преку бројот на рецептори Денервациска пречувствителност (прочитај информативно) 32

Автономни рефлекси кардиоваскуларни (пр. барорецепторски), гастроинтестинални (пр. мирис на храна саливација; празнење на колон), празнење на мочниот меур, полови рефлекси (ерекција парасимпатичка функција, ејакулација симпатичка функција), потење... Симпатикусот обично одговара со масовно празнење (сигнали преку сите нерви), а парасимпатичкиот систем обично предизвикува специфични локални одговори Ментален и физички стрес Симпатикус Симпатичка стрес реакција (пр. емотивни состојби активација на хипоталамусот масовно симпатичко празнење fight or flight reaction) - артериски притисок, дотур на крв до активните мускули, клеточен метаболизам, ниво на глукоза во крвта, ментална активност, потење... 33

fight or flight rest and digest Контрола на автономниот нервен систем од страна на продолжениот мозок, понсот и средниот мозок јадра за различни автономни функции Поважни контрола на артерискиот притисок (долен дел на понсот), срцевата фрекфенција, дишењето (центри во продолжениот мозок и понсот) Влијание на сигнали од повисоките центри (хипоталамус, други региони од големиот мозок) врз активноста на автономните центри и рефлексите во мозочното стебло и рбетниот мозок (пр. визуелните стимули може да влијаат врз АНС) (пр. автономно-индуциран улцер на желудникот) 35

Фармакологија на автономниот нервен систем (прочитај информативно; потребно за лабораториските вежби) 36

Заштитен апарат на ЦНС, проток на крв низ мозoкот, цереброспинална течност (CSF) и метаболизам во мозокот Нервното ткиво е деликатно Оштетените нервни кл. во ЦНС не може да бидат заменети Заштита: Череп и рбетен столб Заштитни и негувачки обвивки (менинги) CSF Хемато-енцефална бариера Мека обвивка (pia mater) тенок слој од сврзно ткиво, залепено за мозочното ткиво и присутно како облога на крвните садови кои од тврдата обвивка навлегуваат низ мозочното ткиво Мрежеста обвивка (arachnoid) го изолира CSF во субарахноидниот простор (одвоен од крвните садови во тврдата обвивка над неа); трабекули Тврда обвивка (dura mater) цврста, нееластична; два слоја кои се одвојуваат за да формираат венозни синуси 37

90% oд клетките во ЦНС се глија клетки (невроглија); ½ од волуменот на мозокот; Физичка и метаболичка поддршка на невроните Не генерираат/спроведуваат нервни импулси Хоместатски го регулираат составот на екстрацелуларната средина и ја модулираат синаптичката функција Астроцити, олигодендроцити, микроглија и епендимални клетки 39

Проток на крв низ мозокот нормално: 750-900 ml/min; 15% од минутниот волумен во мирување (на мозокот отпаѓа 2% од телесната маса) Регулација на протокот на крв во зависност од метаболизмот на мозочното ткиво (конц. на CO 2, O 2, H + ) Ацидоза Намалена активност на невроните Локални механизми за вазодилатација 41

Мерење на протокот на крв низ мозокот и ефекти на мозочната активност врз протокот 42

Авторегулација на мозочниот проток на крв при промена на артерискиот притисок 43

Мозочна микроциркулација 4 пати повеќе капилари, проток на крв и поинтезивен метаболизам кај сивата во споредба со белата маса Многу ниска пропустливост на мозочните капилари; поддршка од глијалните стапала ; заштита од едем Мозочен удар настанува при блокирање на мозочните крвни садови (прочитај информативно) Систем на CSF течност во коморите на големиот мозок, централниот канал на рбетниот мозок, субарахноидниот простор 4 мозочни комори, поврзани помеѓу себе и со субарахноидниот простор со помош на канали (foramina) Волумен на мозочната празнина (1600-1700 ml) = 150 ml CSF + голем мозок и рбетен мозок CSF е примарно механичка заштита на мозокот ( Контраудар ) 44

Константен притисок на CSF Создавање, проток и апсорпција на CSF Дневна продукција 500 ml секреција од хороидните плексуси во четирите комори (+ епендималните површини на коморите + арахноидните мембрани + самиот мозок преку периваскуларниот простор мал удел) Тек на течноста низ мозочните структури, помогнат со цилијарни движења на епендималните кл. и премин во венозните синуси преку везикуларните отвори на арахноидните реси 46

Лачење на течноста од страна на хороидниот плексус (сноп/мрежа од крвни садови покриени со тенок слој од епителни кл., во ѕидовите на мозочните комори) Активен транспорт на Na + низ епителните кл. Повлекување на Cl -, вода, глукоза... во просторот на коморите 49

Крвни садови околу површината на мозокот Пенетрација во мозокот повлекувајќи околен слој од мека обвивка до ниво на артериоли/венули Просторот помеѓу крвниот сад и меката обвивка = периваскуларен простор Периваскуларните простори се еквивалентни на лимфен систем за мозокот (протеини, мртви леукоцити, некои продукти на метаболизмот... периваскуларен простор субарахноидни простори со CSF до арахноидните реси односно венскиот систем) 50

Притисок на цереброспиналната течност (мерење, папиледем, хидроцефалус) - прочитај информативно 51

Бариера помеѓу крвта и CSF = крвно-csf бариера (овозможена од хородидниот плексус односно арахноидеата) Бариера помеѓу крвта и интерстициелната течност во мозокот = крвно-мозочна бариера (хематоенцефална бариера) (BBB) (капилари стимулирани од астроцитите да формираат tight junctions; мозочната капиларна мрежа е долга околу 645 km) 52

Нема можност големите молекули (главно протеини) да поминат низ или помеѓу соседни ендотелни клетки во ѕидовите на капиларите + Мембрански транспортни механизми регулираат кои материи може да влезат во нервните клетки Непречен или специфично регулиран влез за гасови, липосолубилни материи, мали хидрофилни јони и молекули, глукоза, аминок-ни... Значење на бариерата заштита на невроните од хемиските флуктуации во крвта (пр. промени во конц. на K + ) и дејството на штетни супстанци 53

Полесен премин/присуство на специфични транспортни системи (заобиколување на бариерата) во некои делови на хипоталамусот, пинеалната жлезда, area postrema (circumventricular organs) важно за одржување на некои хомеостатски функции на центрите (пр. регулација на осмоларност, c(глукоза), апетит, жед...) (Хипоталамусот мора да го следи составот на крвта и да ослободува хормони кои треба да влезат во циркулацијата преку капиларите) 54

Мозочен едем нарушена CSF динамика односно пропустливост на капиларите појава на штетна позитивна повратна врска (vicious cycle) (прочитај информативно) Метаболизам на мозокот 7,5 пати поинтезивен од другите ткива; 20% - О 2 и 50% - глукоза од телесната потрошувачка во мирување за да се задоволат високите енергетски потреби на мозочното ткиво Поголем дел од ткивата до 30 min анаеробен метаболизам; Стапката на генерирање на енергија од анаеробниот метаболизам не може да ги задоволи потребите на нервното ткиво; Губење на свест по 5-10 s по престанокот на дотур на О 2 до мозокот Во нормални услови, најголем дел од енергетските потреби на мозокот се задоволени со метаболизмот на глукозата; Инсулинот нема директен ефект врз транспортот на глукоза низ мембраните на нервните кл. 55

За читање во слободно време Зевање, спиење, соништа, хронобиологија... Фармакологија на АНС Does Thinking Really Hard Burn More Calories? Мозочен удар Sleep paralysis 56

Линк до целиот текст: Does Thinking Really Hard Burn More Calories? http://www.scientificamerican. com/article/thinking-hardcalories/ 60