Obecná neurofyziologie

Prezentace na téma: "Obecná neurofyziologie"— Transkript prezentace:

1 Obecná neurofyziologie
Axonální transport Regenerace nervové tkáně Transdukce nervového signálu na buněčné úrovni Reflexní oblouk Buněčné sítě

2 Axonální transport (axoplasmatický, axonový transport) Anterográdní
Proteosyntéza v buněčném těle (ER, Golgiho komplex) Retrográdní Přenos chemických signálů z periferie

3 Anterográdní transport
Anterográdní transport rychlý ( mm/d) MAP kinesin/mikrotubuly neurotransmitery ve vezikulách a mitochondrie   pomalý (0,5 – 10 mm/d) mechanismus neznámý komponenty cytoskeletu (aktin, myosin, tubulin), metabolické komponenty   Retrográdní transport rychlý ( mm/d) MAP dynein/ mikrotubuly staré mitochondrie, vezikuly (pinocytóza, receptorem zprostředkovaná endocytóza, transport např. růst. faktorů),

4 Axonální transport v patogenezi nemocí
Vzteklina  replikace viru - ve svalových buňkám - v nervových buňkách - v buňkách slinných žláz Tetanotoxin (Clostridium tetani) toxin je transportován regtrográdně vyloučen z těla nervové buňky vychytáván zakončeními okolních buněk

5 Axonální transport ve výzkumu NS
Zkoumání nervových zapojení Anterográdní transport Radioaktivně značené AK (inkorporace do proteinů, transport, detekce autoradiograficky) Injekce do oblasti těla neuronu, identifikuje se distribuce axonů Retrográdní transport Křenová peroxidáza proniká do axonálních zakončení, transportuje se do těla neuronu, je možno ji vizualizovat. Injekce do oblasti axonálního zakončení neuronu, identifikuje se tělo neuronu.

6 Degenerace a regenerace nervové tkáně
Diferencované neurony se již nedělí Výjimky : - čichový epitel - gyrus dentatus (hypotézy – paměť, potlačení neurogeneze  deprese) Trauma CNS Proliferace astrocytů – gliální jizva

7 Myelinizace axonu v periferním NS
Schwannova buňka

8 Myelinizace axonu v periferním NS
Bazal lamina

9 Myelinizace axonu v centrálním NS

10 Poškození axonu v PNS Komprese, rozdrcení, přetětí – degenerace distální části (walleriánská degenerace, odstranění makrofágy) Zůstávají Schwannovy buňky a bazální lamina (Büngnerův proužek) Proximální pahýl dorůstá (axonal sprouting) Prognosis quo ad functionem Komprese, rozdrcení – dobrá, nalezení správného cíle na periferii Přetětí – horší, regenerace méně pravděpodobná

11 Poškození axonu v CNS Oligodendrocyty netvoří Büngnerův proužek
Regenerace není možná

12 Poškození axonu v PNS při amputaci
Proximální pahýl vrůstá do pojivové tkáně (není navazující Schwannova buňka) Slepý konec tvoří neurom – fantómová bolest

13 Transdukce nervového signálu na buněčné úrovni
Axonální část –akční potenciál, šíření bez dekrementu, zákon vše nebo nic (Membrána vzrušivá, vodivá) Somatodendritická část – pasivní propagace signálu, s dekrementem (Membrána dráždivá, nevodivá)

14 Axon – šíření signálu bez dekrementu

15 Dendrit a soma – šíření signálu s dekrementem

16 Přenos signálu: dendrit – iniciální segment

17 Vznik akčního potenciálu
elektrický stimulus neurotransmiter na synapsi

18 Axonální část AP – Ca2+ kanály – vylití neurotransmiteru

19 Somatodendritická část
Receptory na postsynaptické membráně Excitační – otevření kanálu pro Na+, Ca2+ depolarizace membrány Inhibiční - otevření kanálu pro K+, Cl- hyperpolarizace membrány EPSP – excitační postsynaptický potenciál IPSP – inhibiční postsynaptický potenciál

20 Excitační a inhibiční postsynaptický potenciál

21 Potenciálové změny v oblasti iniciálního segmentu
Interakce všech synapsí Prostorová sumace – proudy z mnoha vstupů se sčítají Časová sumace – jestliže AP přichází v kratším intervalu, než je trvání EPSP Iniciální segment

22 Inerakce synapsí

23 Sumace prostorová a časová
Prostorová sumace Časová sumace

24 Transdukce nervového signálu na buněčné úrovni
EPSP IPSP Initial segment AP Ca2+ influx Neurotransmitter Neurotransmitter releasing

25 Ovlivnění přenosu signálu aktivitou jednotlivé buňky Discharge configurations (Pálící vzorce různých buněk) EPSP IPSP

26 Ovlivnění přenosu signálu aktivitou jednotlivé buňky
1. AP, napětím ovládané Na+ kanály na těle buňky v oblasti iniciálního segmentu 2. ADP, after depolarization (následná depolarizace), vysokoprahové Ca2+ kanály na dendritech, aktivované AP 3. AHP, after-hyperpolarization, Ca2+ ovládané K+ kanály 4. Rebound depolarizace nízkokoprahové Ca2+ kanály, deinaktivované během AHP, aktivované, když se hyperpolarizce zmenší, pravděpodobná lokalizace na těle neuronu Ovlivnění přenosu signálu aktivitou jednotlivé buňky Threshold RMP

27 Reflexní oblouk Patelární reflex (Knee-jerk reflex)

28 Výzkum reflexů Ivan Petrovich Pavlov Nobelova cena 1904                   

29 Výzkum reflexů Sir Charles Scott Sherrington Velká Británie
Nobel Lecture, December 12, 1932                                                                                                                  

30 Chování jako zřetězení reflexů?
KOBYLKA Dva páry křídel. Každý  pár mává synchronně, ale zadní křídla vedou přední křídla v cyklu posunutém asi o 10o Stále je dodržován správný odstup mezi kontrakcemi předních a zadních křídel.

31 Donald Wilson - experiment z roku 1961

32 To confirm the hypothesis
Identify the reflexes that are responsible for the flight pattern Deafferentaion = the elimination of sensory input into the CNS Remove sense organs at the bases of the wings Cut of the wings Removed other parts of locust s body that contained sense organs Unexpected result Motor signals to the flight muscles still came at the proper time to keep the wing beat correctly synchronized

33 Extreme experiment Reduced the animal to a head and the floor of the thorax and the thoracic nerve cord Elecrodes on the stumps of the nerves that had innervated the removed flight muscles Motor pattern recorded in the absence of any movement of part of animal – fictive pattern Locust flight systém did not require sensory feedback to provide timing cues for rhythm generation Network of neurons Oscillator, pacemaker, central pattern generator

34 Centrální generátor rytmu
(Central pattern generator CPG) Model CPG pro ovládání svalů během plavání u mihule.

35 Centrální generátory rytmu
Síť neuronů schopná produkovat správně časovaný vzorec motorických impulzů i za nepřítomnosti senzorické zpětné vazby. plavání mávání křídly chůze klus cval lízání škrábání dýchání

36 Shrnutí

37 Axonal transport (axoplasmatic transport) Anterográdní
Proteosyntéza v buněčném těle (ER, Golgiho komplex) Retrográdní Přenos chemických signálů z periferie

38 Degenerace a regenerace nervové tkáně
Zničené (diferencované) neurony nemohou být nahrazeny Trauma CNS – gliální jizva Axony v CNS Axony v PNS

39 Transdukce nervového signálu na buněčné úrovni
EPSP IPSP Initial segment AP Ca2+ influx Neurotransmitter Neurotransmitter releasing

40 Centrální generátor rytmu, pacemaker
Reflexní oblouk