Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Chemické smysly Chuť Čich Vnitřní chemorecepce Obecný chemický smysl.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Chemické smysly Chuť Čich Vnitřní chemorecepce Obecný chemický smysl."— Transkript prezentace:

1 Chemické smysly Chuť Čich Vnitřní chemorecepce Obecný chemický smysl

2 Chuť Vnímá chemické látky rozpuštěné ve vodě Receptory shloučeny v chuťových pohárcích v papilách Na jazyku Volně na patře Člk – 3 typy papil Houbovitá papila (1-5 pohárků) Listovitá papila (tisíce pohárků) Hrazená papila (velké, okrouhlé, tisíce pohárků)

3 Chuťový pohárek obratlovců Pór Pokožka Podpůrné a bazální buňky nové receptory a trofická funkce Receptory Nerv Aferentní vlákna Mikrovilli Místo trandukce-

4 Základní modality chuti Specifická chuť vzniká kombinací základních modalit –Hořko –Slano –Kyselo –Sladko Topografie –sladko/slano – špička jazyka, –kyselo – laterální části, –hořko – kořen jazyka

5 Charakteristika Hořko spojeno s nebezpečnými stimuly –Chemicky heterogenní látky –Sladko – nejsladší pro lidi jsou proteiny thaumatin a monellin –Strukturálně odlišné – krát sladší než glukosa Kyselo – kyseliny Slano

6 Chemická transdukce a buněčná biochemie Odpovědi chemoreceptorů extrémně variabilní –Od přímého působení na iontové kanály –Přes zapojení vnitrobuněčných přenašečů –Bohatá škála neuronálních odpovědí –Využitelné i na jiných úrovních komunikace neuronů

7 Transdukce chuťových stimulů Molekuly slané a kyselé chuti –Přímo otvírají iontové kanály receptorů Molekuly sladké a hořké chuti –Působí prostřednictvím vnitrobuněčného přenašeče Existují výjimky pro některé hořké chuti Transdukce aminokyselin – přímo i přes přenašeče

8 Slaná a kyselá transdukce Kyseliny pronikají membránou chuťových receptorů přímo bez intervence receptorů Slano vzniká průchodem iontů přes napěťově nezávislé kationtové kanály Nevyžaduje přítomnost specifických receptorů

9 Transdukce na slaných a kyselých receptorech K+K+ V klidu H+H+ Uzavření kanálu Hromadění K + v ICT Depolarizace V klidu Na + Depolarizace A B

10 Sladká transdukce Navrženy dva mechanismy sladké transdukce Otevření napěťově nezávislých Na + kanálů Zavření napěťově nezávislých K + kanálů –Není jasné, zda oba mechanismy mohou existovat na jednom receptoru

11 Hořká transdukce Přímý vliv na kanály Receptory řízená iontová pumpa Receptory aktivovaný G protein (gustducin) Uzavření K + kanálů Aktivace Cl - pumpy Aktivace PIP a IP 3, zvýšení Ca + a uzavření K + kanálů Inhibice PDE a snížení cAMP hladiny Barium Quinin Strychnin Denatonium Působeni Mechanismus Látka

12 Hořký ligand Receptor G protein (gustducin) Fosfolipáza C (PDC) PIP 2 DAG IP 3 Vnitřní membrána Ca ++ zásoby Ca ++ uvolnění A - uvolnění mediátoru bez depolarizace Proteinkináza C K+K+ B – uzavření kanálu – depolariz. B DAG=diacylglycerol PIP=fosfatidylinositoldifosfát

13 Chuťové dráhy Chuťové info se nekříží První synapse na chuťových receptorech –Jedno aferentní vlákno inervuje více receptorů –Vzniká komplexní receptivní pole –Pole se překrývají Aferentní vlákna vstupují hlavovými VII, IX a X nervy Druhá synapse je v chuťovém jádře (solitary nuclear complex a parabrachiální jádro mostu) Pak v thalamu Kůra Modality segregovány v průběhu všemi analyzačními centry

14 Prodloužená mícha Chuťové jádro Somatosensorická kůra Chuťová oblast I Insula Chuťová oblast II Thalamus Chuťový systém člověka

15 Kůra Parabrachiální jádro Most Tektum Mozeček Komora SacharinNaCl HClQuinin

16 Chuťové kódování 4 separátní kanály pro hlavní chutě existují i v mozkovém kmeni Separace však není absolutní Většina receptorů odpovídá na více než jednu látku Ve směsích jedna látka může modulovat působení látky jiné

17 Chemosensila bezobratlých Otvůrek na vrchu Sensila Dendrity receptorů Kutikula Dendrity Receptorová lymfa Podpůrná buňka Smyslový neuron Axony Sůl Cukr Voda Specifické molekuly

18 Čich Fylogeneticky nejstarší Emoce a paměť Receptory odpovídají na diskrétní těkavé látky Nosní sliznice v nosní dutině Receptory Bb podpůrné a bazální

19 Receptory Bipolární neurony Dendrity tvoří cilie, ty zanořeny v mukoze nosní dutiny Axony končí v čichovém laloku –Zpočátku nemyelinizované, –později tvoří svazky obalené myelinem, –pronikají cribriformní destičkou Receptory savců kontinuálně obnovovány –Problematika prorůstání axonů

20 Cilie Sliznice Podůrné buňky Receptory Nerv Čichové receptory obratlovců

21 Vůně Komplexní směsi těkavých látek Kvalita dána přítomností různých látek a jejich poměry Lipofilní látky málo rozpustné ve vodě Velká variabilita struktur a funkčních skupin Společný jmenovatel – nízká molekulová hmnotnost

22 Transdukce Vůně nejprve absorbovány mukozou Přítomnost odorant binding proteinu –Různé teorie o jeho funkci Interakce vůně s receptorem – depolarizace G protein aktivace adenylylcyklázy nebo IP 3 Na + Kanály přímo kontrolovány cAMP Ca IP 3

23 Diversifikace vnitřních přenašečů Vůně mohou aktivovat různé přenašeče Vede se diskuze, zda jeden receptor může využívat alternativních drah k ovládání iontových kanálů Receptory nedávno identifikovány –7 transmembránových smyček –Spřažené s G proteinem –Extrémně citlivé –Jeden receptor exprimuje jeden gen

24 Vůně Receptor G protein ATP Adenylylcykláza cAMP Na + Vůně Receptor G protein Fosfolipáza C IP 3 Ca ++ PIP 2 A B Čichová transdukce obratlovců

25 Ligand Receptor G protein Adenylyl cykláza ATP cAMP PKA Fosforylace Desensitizace čichových receptorů

26 Rozpoznávání kvality chemického stimulu Čich a chuť kódují odlišně –Chuť Identifikuje relativně málo látek Používá labeled lines –Čich Identifikace extrémního množství látek Používá across fiber pattern –Oba systémy principy kombinují

27 Kódování vůní Živočichové rozlišují tisíce vůní Across fiber pattern –Neurony odpovídají na více než jednu látku –Jedna látka je vnímána více než jedním neuronem U obratlovců se zdá, že čichové neurony tvoří 4 skupiny a 4 odlišné kanály čichové informace jsou odděleny i v čichovém laloku Identifikace čichových receptorů a genů

28 Čichové receptory 1000 genů u člověka a krysy –Bílkoviny se 7 transmembránovými smyčkami –Schopné reagovat s G proteiny –Jeden receptor exprimuje jeden gen –Vůně aktivuje populaci neuronů schopných interakce –Informace je dále vedena jako populační kód –Interpretace ve vyšších mozkových centrech

29 Čichový lalok Glomeruly Receptory Periglomerulární buňky Granulární buňky Mitrální buňky Chomáčkovité buňky Čichový lalok člověka

30 Princip čichového kódování – chemotopické uspořádání Glomeruly Receptorové typy Mitrální buňky – projekční neurony Kolik glomerulů tolik receptorových typů

31 Čichový lalok a glomeruly Čichové laloky obratlovců, členovců, měkkýšů, červů mají podobnou organizaci – glomeruly (savci glomerulů) –Hustě propletená dendritická a axonová zakončení Buněčné typy : –Receptory –Mitrální buňky – výstup –Chomáčové buňky - výstup –Periglomerulární buňky Interglomerulární komunikace - inhibiční –Granulární buňky Nevstupují do glomerulů - inhibiční

32

33 Amylacetát Limonene Etyl-n-butyrát Optické zobrazení glomerulární aktivity v čichovém laloku pomocí Ca sensitivního fluorescenčního barviva

34 Čichový lalok Konvergence – 5-10 tisíc receptorů Podnět aktivuje specifickou kombinaci glomerulů Z glomerulu vychází cca 35 mitrálních a 80 chomáčových buněk Oscilace projekčních neuronů Svazování signálů, přestavba synaptických dendrodendritických recipročních spojů – čichová paměť? Korové kombinační detektory

35 Dráhy čichového systému člověka Čichový nerv Čichový lalok Primární čichová kůra (piriformní a entorhinální kůra) –Bez přepojení v THALAMU!! Důkaz evolučního stáří smyslu Další projekce do –Limbického systému (vůně – emoce) –Mediodorsálního jádra thalamu Z thalamu projekce do orbitofrontální kůry (vědomé rozpoznávání vůní)

36 Čichové mapy 2 čichové mapy – čichový lalok Vyšší centra?? Jak kůra porovnává signály z 1800 glomerulů?

37 Čichový lalok Orbitofrontální kůra Pyriformní kůra Entorhinální kůra Mozeček Thalamus Kalózní těleso

38 Čichový lalok Čichový nerv Pyriformní kůra Entorhinální kůra Orbitofrontální komplex Frontální lalok Z thalamu Do thalamu

39 Čichový neuron obratlovců Čichový neuron hmyzu Čichový neuron červů Tekutina Tělo Axon Nosní dutina Vzduch Tekutina Tělo Axon A B C Dendrit Póry Pór

40 Dendrity Pór Kutikula tykadla Sensila Tykadlo švába

41 Čelní pohled na mozek švába Tykadlový nerv čichový lalok Glomeruli MGC Nerv Zrakový lalok Houbovitá tělesa Jícen

42 Psychofyzika čichu Extrémní citlivost Adaptace Absence modalit slovníku popisující vůně Klasifikace vůní podle chemických struktur Některé vůně se při správném smíchání vyruší Některé vůně voní jinak při různých koncentracích (indol – psí exkrementy v nízkých koncentracích voní květinově) Schopnost rozpoznávání optických izomerů Neschopnost rozlišení čisté látky a směsi Směsi látek nepříjemných mohou dát příjemnou vůni

43 Somatický smysl Povrch těla Bolest, tlak, teplo, chlad, vibrace, šimrání

44 Somatický smysl - charakteristika Není soustředěn do specializovaného orgánu Uvnitř a po celém povrchu těla –2 anatomické dráhy –1 mozková oblast Mediuje více modalit –Kvalita stimulu (měkký, tvrdý, ostrý, horký, studený…) –Lokalizace

45 Volná zakončení Receptory chlupových váčků Maissnerova tělíska Merkelův komplex Paciniho tělíska Ruffiniho tělíska Mechanoreceptory savčí kůže SLOW /* FAST SLOW FAST SLOW /* ADAPTACE

46 Merkelův komplex Volná zakončení Paciniho tělíska Potní žláza Meissnerovo tělísko Receptor chlupového váčku Ruffiniho tělísko Paciniho tělísko Smyslové neurony savčí kůže Neochlupená kůže Ochlupená kůže Merkelův komplex Volná zakončení

47 Svalové vřeténko Svalové vlákno Paciniho tělísko Šlacha Golgiho šlachové tělísko Ruffiniho tělísko Mechanoreceptory svalu a šlach

48 Somatosensorické receptory obratlovců Různé aferentní dráhy –Rozdílná rychlost vedení vzruchu Myelinizované aferenty –A  m/s (6-12  m) - dotek, chlad, ostrá bolest –A  – 5-30 m/s (1-5  m) – teplo, neohraničená bolest, šimrání Nemyelinizované aferenty –C – 0,5-2 m/s (0,2-2  m) Aferentní signály z vnitřních orgánů –často podvědomá signalizace –Přispívají k vnímání těla v prostoru – kinestéze Vegetativní NS Receptory natažení svalů a šlach

49 Transdukce Specifické iontové kanály – ukotvené k cytoskeletu buňky K externímu skeletu – uhlovodíkové řetězce –Natažením aktivované Otevírají se na začátku stimulu –Natažením inhibované Zavírají se na začátku stimulu Externí struktury „tvarují“ odpověď mechanoreceptoru Transdukce na volných nervových zakončeních neznám

50 Myelinizovaný axon Vnější lamely Vnitřní lamely Nemyelinizované nervové zakončení Stimulus Generátorový potenciál bez obalu Paciniho tělísko

51 Diskriminace dotyku Jak rychle a kterým směrem se stimulus pohybuje –Fast adapting receptory (FA) pálí více při vyšší rychlosti než slow adapting (SA) –Směrově specifické mechanoreceptory Míra rozlišení – 1,5 mm vzdálené stimuly

52 Rozlišování detailů kožními mechanoreceptory prstu opice Kůra SA receptory FA receptory Odpovědi receptorů na stimulaci

53 Zadní míšní kořen Mícha Prodloužená mícha Střední mozek Střední lemniskus Primární somatosensorická kůra Thalamus Kalózní těleso Jádra zadních míšních provazců Somatosensorické dráhy

54 Mícha Spinothalamický trakt Prodloužená mícha Střední mozek Primární somatosensorická kůra Thalamus Kalózní těleso Zadní míšní ganglia

55 Korová reprezentace somatosensorické informace Spánkový lalok Most Prodloužená mícha Mozeček Primární somatosensorická kůra Druhotná somatosensorická kůra v postranním záhybu SI SII

56 Organizace SS kůry SI –Topografické uspořádání –Vstupy odděleny ve sloupcích SII –Hrubé topografické uspořádání –Vstupy z thalamu a z SI –Abstrakce povrchových vlastností ze složitých podnětů –Ne zcela známo

57 Bolest Komplexní vjem s výraznou emocionální složkou Receptory – nociceptory – info o poškození tkání Volná nervová zakončení bez periferních struktur, mono i polymodální, různé transdukční mechanismy, lze selektivně blokovat Transdukční mechanismus není znám

58 Centrální zpracování – dráhy bolesti Bolestivé podněty se přepojují –V mozkovém kmeni –Thalamu –Somatosensorické kůře –Neví se, jak je bolest v kůřč zpracovávána Na všech centrálních synapsích dochází k modulaci –Somatosensorickými vstupy – vrátková teorie bolesti –Descendentní kontrolou z mozku Modulace vede ke změnám citlivosti na bolest –Fyziologické –Patofyziologické změny hyperalgesie

59 Kontrola vnímání bolesti Somatosensorická –Aktivace somatosensorických aferentních vláken s receptivními poli sousedícími s nociceptorem inhibuje nocicepční neurony v thalamu a v kůře – synaptické interakce Centrální sestupné dráhy –Opiátová – uvolňuje endogenní opioidní peptidy –Distribuce opiátových receptorů v mozku ukazuje naúčast nejen v modulaci bolesti –Serotoninová –Norepinefrinová

60 Tělo neuronu nocicepční dráhy Post-synaptická modulace Modulační neuron Pre-synaptická modulace Nociceptor Spinothalamický trakt Sestupný trakt modulace bolesti Info z nociceptoru

61 Somatický smysl bezobratlých Somatosensorické info zpracovávány v gangliích dané úrovně U hmyzu prokázáno topografické uspořádání

62 Vnímání rovnováhy U všech živočichů –Statocysty se statolity Vestibulární aparát - obratlovci Otolitový orgán (párový) –utrikulus a –sakulus makula – oblast s mechanoreceptory 3 polokruhovité chodby – ortogonálně orientované

63 Polokruhovité chodby Utrikulus (váček) Hlemýžď Sakulus Scala tympani Scala media Scala vestibuli Vestibulární aparát člověka

64 Mechanoreceptory Vláskovité buňky –Anaxonální nespikující neurony –Uvolňují mediátor nepřetržitě na aferentní neurony vestibulárních jáder Orgán rovnováhy – utrikulus a sakulus Poloha – horizontálně orientovaná makula utrikulu Pohyb – vertikálně orientovaná makula sakulu

65 Polokruhovité chodby Vestibulární nerv Utrikulus Otolity Makula v kliduÚklon hlavy stranou Vliv úklonu hlavy na stereocilie utrikulu Stereocilie

66 Polokruhovité chodby Rotace hlavy Vyplněny tekutinou –Detekce vzájemného pohybu tekutiny a sten kanálů Kontrola polohy očí při pohybu hlavy Každá chodba má ztluštěninu – ampula –Vláskovité bb zanořeny do gelatinozní kupuly

67 Kupula Endolymfa Zrychlení Odpověď neuronů

68 Odpověď vestibulárního receptoru opice na rotaci celého těla v rovině kanálu 0 pohyb Neměnná rychlost Zrychlení Čas (s) Frekvence AP Receptorový potenciál

69 Transdukce ve vestibulárních buňkách Receptory podobné buňkám kochlei –Anaxonální –Nespikující –Stereocilie různé velikosti Ohyb ve směru k nejvyšším - depolarizuje Ve směru k nejnižším – hyperpolarizuje –Morfologicky polarizované –Mechanické otvírání nebo zavírání nespecifických kationtových kanálů stereocilií

70 Vestibulární buňky ampulí –Řady pravidelně uspořádány endolymfa ohýbá všechny stejným směrem Buňky utrikulu a sakulu –Uspořádání do 2 zón –Různá orientace stereocilií Citlivost k akceleraci ve všech směrech

71 Polokruhovité chodby Utrikulus Vestibulární nerv Otolit Makula L P A M Šipky označují směr ohybu stereocilií, který depolarizuje

72 Vestibulární dráhy 4 vestibulární jádra v prodloužené míše (superior, lateral, medial, inferior) 2 sestupné trakty –Mediální vestibulospinální trakt –Laterální vestibulospinální trakt Vzestupné dráhy –Mozeček –Most nc. abducens – –Střední mozek Nc. trochlear Okulomotorické jádro –Kůra

73 Thalamus Superior colliculus Inferior colliculus Do mozečku Nc. abducens Postranní vestibulospinální trakt Střední vestibulospinální trakt Vestibulární jádra Superior Lateral Medial Inferior Trochleární jádro Okulomotorické jádro Vestibulární dráhy

74 Elektrický smysl

75 Vnímání elektrického pole –Pasivní (nekontrolují svoje) –Aktivní (elektrogenní) Obrana před predátory Elektrolokace (navigace nebo orientace) Evolučně odvozen z postranní čáry –Ampulární orgány Pod kůží - ampula spojená s povrchem –Tuberální orgány Pod kůží – nejsou spojeny s povrchem –Reagují na fluktuace napětí

76 Princip elektrolokace Nevodivý objekt Vodivý objekt

77 Elektroreceptory Kůže kůže Smyslový nerv Ampulární orgán Tuberální orgán Elektroreceptory Smyslový nerv

78 Aferenty: Prodloužená mícha Tektum Mozeček Kůra –Topografické uspořádání podle umístění receptoru na těle Extrémní citlivost receptorů –Elektrický gradient 0,005  V/cm »proud generovaný 1,5 V baterií v oceánu s póly 3000 km od sebe!!! Navigace v magnetickém poli země –Pohyb napříč pole vyvolává větší elektrický gradient než pohyb podél Vyhledávání kořisti –Svaly kořisti produkují el. potenciál

79 Elektrické pole vyvolává –Depolarizaci způsobenou vtokem Ca 2++ –Receptor se repolarizuje následným výtok K + Ampulární orgány –Receptory anaxonální, nespikují –Tonická odpověď –Kontinuální uvolňování mediátoru Tuberální orgány –Receptory anaxonální, SPIKUJÍ, »jiné? obratlovčí chuťové –Fázická odpověď (nekódují absolutní intenzitu) Některé přenášejí svou excitaci na neurony vyššího řádu elektricky

80 Magnetický smysl Vnímání přítomnosti a orientace magnetického pole zěmě –Bakterie magnetity – směsný oxid železa –Magnetity i u jiných druhů, mechanismus neznám Demagnetizace bez vlivu na chování (včely) Holub – magnety po stranách hlavy dezorientují –Zrakový systém – speciální fotoreceptory, které využívají Elektron Spin Resonance

81 Magnetity Uspořádání magnetitů v bakterii

82 Elektron Spin Resonance –Odpověď fotoreceptorů modulována orientací v magnetickém poli –Důsledkem je rozdílné vidění barev Behaviorální evidence Fyziologické evidence chybí Pravý magnetický smysl –Žraloci – detekce změn elektrického pole při pohybu magnetickým polem Jiné smysly –Vlhkost (hmyz) –Infračervené vlnění (hadi - zrak)


Stáhnout ppt "Chemické smysly Chuť Čich Vnitřní chemorecepce Obecný chemický smysl."

Podobné prezentace


Reklamy Google