Připomenutí známých faktů - funkce NS - funkce jejich elementů Membrána - biopotenciály elektrické vlastnosti - klidový MP Biologické vodiče - kabelové vlastnosti - šíření signálu Neuron jako A-D převodník - synaptický potenciál - akční potenciál Registrace el. aktivity NS - intr- a extra- celulární - biopolární – monopolární Modulace a zpracování signálů Paměť

Vývoj nervové soustavy Hlavní funkce NS - zajistit přežití jedince a druhu tj. umožnit uspokojení základních životních potřeb - interakce organismu s okolím Složitosti organismů odpovídá složitost nervového systému (NS) Vývoj nervové soustavy difúzní nervová soustava nezmara (síť konstantně spojených nervových buněk) žebříčkovitá nervová soustava ploštěnců (2 nervové pruhy spojené příčnými komisurami, ganglia) nervová soustava kroužkovců (s párovými mozkovými zauzlinami a břišním nervovým pruhem s ganglii) gangliová nervová soustava členovců centrální nervová soustava obratlovců obojživelníci, plazi, ptáci, savci (Homo sapiens, Homo erectus Copyright@Vyskočil 2006

Základní funkce nervové soustavy Příjem informací - vstup z vnějšího (PNS) a vnitřního prostředí (autonomní NS - vegetativní) Vstupy - receptory: vnější (receptory oka, sluchu, kůže…) + vnitřní (šlachová tělíska, svalová vřeténka, chemoreceptory) Přenos informace receptor - aferentní dráhy – CNS – eferentní dráhy – efektor (žláza, sval –hladký, kosterní) Zpracování informací – CNS – modulace signálu v neuronových sítích, více úrovňové - úroveň míchy, prodloužené míchy, středního mozku, mezimozku, mozečku, mozkové kůry (hrubé až jemné zpracování) Ukládání informací – CNS – učení, paměť Výstupní odpověd motorická nejrychlejší - jednoduché reflexní dráhy– míšní úroveň; nejpomalejší – centrální úroveň ; - humorální (chemická) pomalá – sekrece žláz, hormonů…. Plasticita (přizpůsobivost) NS -velmi důležitá vlastnost - různá reakce v závislosti na biologickém významu vstupního signálu

Typy buněk v CNS - kódování, vedení a přenos výstupní informace NEURONY - v CNS asi 100 miliard Funkce - příjem a zpracování vstupních informací, - kódování, vedení a přenos výstupní informace GLIE - důležitá součást CNS - jejich počet několikanásobně převyšuje počet neuronů Funkce - udržení stálosti vnitřního prostředí v CNS - ovlivnění vývoje a funkčního stavu nervových buněk, uvolňují tzv. neuromodulátory a růstové faktory, které, ale nepůsobí jako neuropřenašeče. Ependymové buňky - mozkové blány, výstelky komor Nediferencované buňky (kmenové) - schopny proliferace, diferenciace po celý život, v tzv. germinálních zónách (vnitřní strana ependymové výstelky hlavně laterálních mozkových komor). Význam nejasný, uplatňují se zřejmě při některých paměťových procesech a při obnově malých poškození CNS.

Typy neuronů Podle tvaru a velikosti např.: Pyramidové – velké, dlouhý myelinizovaný axon – vedou signál na větší vzdálenosti Interneurony – malé – jsou vloženy mezi velké neurony, většinou inhibiční Košíčkové - střední, hodně rozvětvený axon – přenášejí signál na více neuronů Hipokampus Podle funkce Inhibiční – hyperpolarizují membránu následné buňky (-) Excitační – depolarizují membránu další buňky (+) Podle typu mediátoru (přenašeče) Glutamátové (+) Cholinergní (+) Dopaminergní Serotoninergní (+) GABAergní (-) Aktivační(excitační) neuropřenašeče - ligandem je ACh, glutamát či serotonin, tekou jimi Na+ a K+, někdy i Ca2+ Inhibiční neuropřenašeče – ligandem je GABA, glycin (tekou jimi Cl- nebo K+) Golgi silver impregnation - obarven každý 50tý neuron

Gliové buňky FUNKCE (NEUROGLIA) důležité pro výživu a činnost neuronů CNS ASTROCYTY OLIGODENDROCYTY MIKROGLIE EPENDYMOCYTY PNS SCHWANNOVY BUŇKY GANGLIOVÉ SATELITNÍ BUŇKY FUNKCE udržování stálého vnitřního prostředí CNS (homeostáza) (astrocyty). vytváření hematoencefalické bariéry (HEB) (astrocyty). skladování zásobních látek – výživa neuronů - převádějí metabolity z kapilár do neuronů (perivaskulární nožky) (astrocyty). produkce růstových a trofických faktorů (astrocyty). myelinizace – tvorba myelinové pochvy axonů (oligodendrocyty) fagocytóza (mikroglie) - při opškození CNS migrují, vytvářejí gliovou jizvu (ochrana), součást hematoencefalické bariéry Produkce mozkomíšního moku (výstelka mozkových komor) (ependymocyty)

Astrocyty int les Podle uložení a tvaru se dělí na : vláknité astrocyty - uloženy v bílé hmotě CNS , dlouhé, tenké a málo se větvící výběžky protoplazmatické astrocyty převažují v šedé hmotě a mají kratší a bohatě se větvící výběžky. Mnoho astrocytových výběžků končí rozšířeními (nožkami) na povrchu kapilár a na těle neuronů Další funkce odstraňují přebytek draslíkových iontů z extracelulárního prostoru (činností Na-K-ATPázové membránové pumpy) podílejí se na vazbě mediátorů uvolňovaných v synapsích - obklopují synaptické kontakty (modifikace synaptického přenosu) modifikují práci neuronů (zpracování informačních signálů) int les Při poškození CNS (traumatická, infekční, neurodegenerativní) se množí, stávají se fibrózní, zvýšují produkci trofických a růstových faktorů.

Vedení a předávání informací Základem je membrána schopná reagovat na změny chemických a elektrické gradientů a generovat a vést tzv. akční potenciály (AP)

Elektrické signály v NS LOKÁLNÍ POTENCIÁLY NEBO PROUDY- gradované, (stupňované), šířící se s úbytkem (generátorové nebo receptorové potenciály) - na sensorických zakončeních - reakce na sílu podnětu, přeměna energie např mechanické - při ohnutí lokte či vlásků v Cortiho orgánu nebo tepelné na elektrickou -na synapsích - (post)synaptický potenciál (proud), stupňovaný podle počtu vyloučených kvant neuropřenašečů: inhibiční (hyperpolarizace po několik ms postsynaptické membrány - otevírání Cl kanálů) aktivační (depolarizace - otevírání Na kanálů nebo Na-K kanálů) 2. AKČNÍ POTENCIÁLY (impulsy) aktivně se udržují otevíráním Na-kanálů

BUNĚČNÁ MEMBRÁNA – lipidová tekutá dvojvrstva ve které jsou mozaikovitě zabudovány proteiny integrální (spojují vnitřek s vnějškem) – pumpy a iontové kanály periferní (zakotvené) neprostupující membránu Dvě velké skupiny integrálních proteinů - transportéry - např. membránové pumpy, iontové kanály - receptory- ionotropní - otevírající cestu iontům po změně el. potenciálu či vazbě ligandu - metabotropní - spřažené se systémy druhých a dalších poslů. Fluidita (tekutost) membrány dána stupněm uspořádanosti (order parametr) a rotačně-relaxačním časem (např. fluorescenční sondy – spektrofluorimetricky). Dynamická struktura - jednotlivé složky membrány se stále pohybují, obnovují a mění. Pohyb bílkovin v membráně: v její rovině pomocí dsifuse; rhodopsin v membránách vnějších segmentů tyčinek difunduje rychlostí asi 0,1 mm2/s, jiné proteiny až o tři rády pomaleji rotací kolem některé ze svých os (milisekundy) změna konformace (na dobu řádově v ms, např. otevření iontových kanálů ) „chvěním“ části polypetidových molekul (segmentů) v membráně (nano- až pikosekundy).

Typy iontových kanálů stále otevřené - 2P draslíkové kanály se 2 funkčními podjednotkami, (spolu s Cl- kanály jsou základní pro klidový MP) řízené napětím (napěťově ovládané) – Na+,Ca2+, K+, Cl-, H+ - mají napěťový sensor a otevírají se (někdy zavírají - např. K+ kanály v dendritech neuronů) depolarizací, podrážděním řízené chemicky – receptor-kanál; mají vazebné místo pro ligand (receptor), většinou pro neuropřenašeče: receptory ionotropní - kanál pro ionty receptor metabotropní - spřažený s G-proteiny. řízené změnou pH - (bolest), fosforylačním stavem aj. řízené mechanicky - kanály vláskových buněk v uchu řízené jinými formami energie – např. tepelnou energií Zajímavost: trepka – náraz mechanicky se otevírají kanály pro Ca+2, depolarizují membránu – změna v pohybu brv - zpětný pohyb popostrčení otevření kanálů pro K+ - hyperpolarizace – zrychlení pohybu vpřed

Podstata biopotenciálů PAMATOVAT: vnitřek buňky minus, vnějšek plus; hlavní kationty uvnitř K+, vně Na+. Vnitřek je vzhledem k vnějšku elektricky záporný. Na polaritě se podílí hlavně záporně nabité molekuly, které nemohou volně procházet membránou a jsou drženy uvnitř buňky (ATP, záporně nabité zbytky postranních aminokyselin proteinů aj.). A- Na+ K+ Cl- + - V klidu je membrána propustná pro draslík, je otevřeno mnoho draslíkových kanálů různého typu - elektrochemická rovnováha = klidový membránový potenciál Při akčním potenciálu se otevírají dosud zavřené sodíkové kanály, sodík vstupuje dovnitř buňky Copyright@Vyskočil 2006

Elektrochemický potenciál Na rozhraní dvou prostředí - membráně probíhá přesun elektricky nabitých chemických částic - iontů . Na rozhraní se ustaví elektrochemický potenciál mi, jehož velikost je určena dvěma členy. První, logaritmický člen, je odvozen z difusní (osmotické) práce, druhý představuje práci elektrickou, přesun určitého množství nábojů z jednoho do druhého roztoku. Rozdíl elektrochemického potenciálu na membráně pro daný iont: mi = RT ln + nFD [xi]II [xi]I ~ [xi] je koncentrace (obecného) iontu xi v roztocích I a II, F je Faradayova konstanta (náboj jednoho molu elektronů , asi 96 000 coulombů/mol), a n (nebo z) je valence iontu (např. n=+1 pro K+ a –1 pro Cl-).  je rozdíl elektrických potenciálů ve voltech, tj. MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL. dynamický rovnovážný stav = vyrovnání elektrického a chemického gradientu (elektrochemická rovnováha)

(elektrochemická rovnováha) Ustavení klidového MP Na rozhraní dvou prostředí - membráně probíhá přesun elektricky nabitých chemických částic - iontů Membrána propustná v klidu jen pro K+ ionty (propustnost pro Cl- a Na+ zanedbatelná) K+ ionty tendenci k difúznímu pohybu do místa své nízké koncentrace komplementární A- nemohou provázet z buňky unikající K+ vnitřek buňky začíná být záporný vzhledem k vnějšku potenciálový rozdíl (náboj) začne brzdit pohyb K+ iontů ven (Coulombův zákon) + - je vyrovnána difúzní síla (chemický gradient) ženoucí K+ z buňky po koncentračním spádu opačnou silou, rozdílem elektrických potenciálů, bránícím tomuto pohybu dynamický rovnovážný stav = vyrovnání elektrického a chemického gradientu (elektrochemická rovnováha) http://www2.biomed.cas.cz/d331/vade/ … trošku více počítání… :o) Copyright@Vyskočil 2006

Klidový membránový potenciál Při klidovém membránovém potenciálu je difúze iontů do a ven z buňky v rovnováze, takže elektrogenní tok iontů se vzájemně ruší - teoreticky je nulový. Potenciál na membráně je dán chemickým gradientem (rozdílem koncentrací). Potenciál = rozdíl napětí mezi dvěma elektrolyty (intr- extracelulární prostředí) oddělenými izolační vrstvou (membránou). NaCl K+ + HCO3- Na+ + Cl- KHCO3 out in Haines, Fundamentel Neuroscience, 1997, p. 33

Elektrické vlastnosti membrány odpor kapacita Napětí (volty V) Kapacita (farady F) C=Q/V (culomb \ volt ) odpor kondenzátor Kapacita buněčného kondensátoru C = množství elektrického náboje Q (v koulombech) nahromaděného v čase na deskách kondensátoru (z obou stran membrány), když je spojíme se dvěma póly zdroje proudu. Vzniká přitom kapacitní proud Ic = dQ/dt Q – množství náboje; t - čas Kapacita kondensátoru je tím větší, čím je dielektrikum (isolační vrstva) mezi dvěma vodiči užší, izolačně kvalitnější (nevodivé) a čím větší je plocha membrány (destiček) vodič - intracelulární a extracelulární tekutina; dielektrikum - cca 7 nm tenká buněčná membrána.

Modifikace pulsu Membrána je schopna vázat určitý náboj a měnit ho (nabíjet se či vybíjet) při aplikaci elektrického pulsu (kondenzátor) Po aplikaci pravoúhlého pulsu kondensátor se nabíjí => napěťová forma pulsu se mění z pravoúhlé na postupně rostoucí a klesající => zkreslení (zpomalení a zmenšení) velmi rychlých pulsů (akční i synaptické potenciály). U délkových vodičů je uspořádání odporů i kondenzátorů podélné cm = 2πa Cm, a - poloměr vodiče. cm - kapacita délková F/cm Cm –kapacita na plochu F/cm2

Proud na membráně dVdt =iC V=iR V = q/C iR + iC = i

KABELOVÉ VLASTNOSTI BIOLOGICKÝCH VODIČŮ jsou dány - přímo měřeným vstupním odporem Ri - časovou konstantou t - prostorovou konstantou l U kabelových vodičů membránový odpor i kapacita jsou rozloženy podél vlákna, nutno kapacitu vztáhnout na délku (cm jako F/cm) a na plochu (Cm jako F/cm2). Kapacita pak je: cm = 2πa Cm, kde a je poloměr vodiče

Časová konstanta τ τ = rmcm Je to doba, za kterou po aplikaci pravoúhlého proudu přes membránu dosáhne velikosti (1-1/e) výsledného potenciálového pulsu, tj. asi 63%. Určuje rychlost, se kterou se po aplikaci pravoúhlého pulsu kondensátor v určitém místě nabíjí τ = rmcm cm = 2πa Cm a - poloměr vodiče Časové konstanty t nervů a svalů: 1 – 20 ms iracionální Eulerovo číslo e = 2.7182818284590 - základ přirozeného logaritmu

Prostorová konstanta lambda λ λ je vzdálenost od místa aplikace proudu, kde poklesne napěťová odpověď na 1/e, tj. na 37 % odpovědi v místě aplikace (Vo). udává, kam až podél axonu či svalového vlákna může signál dospět pasivně, bez zesílení; čím větší l, tím lepší vodivost Záleží na odporu vnějšího roztoku Ro, odporu membrány Rm odporu uvnitř axonu či svalového vlákna Ri. λ bude delší čím větší bude Rm (zvýšení plochy, vyšší specifický odpor -méně kanálů –menší únik proudu přes M-nu) a čím menší bude odpor proudu uvnitř axonu Ri a okolí Ro.

Pasivní šíření signálu podél axonu - vždy dochází k poklesu až vymizení signálu v určité vzdálenosti od místa podráždění => šíření signálu s dekrementem (úbytkem) Část proudu (iontů) postupně uniká ze vnitř axonu ven - méně se ho šíří uvnitř axonu Důvod – špatná elektrická izolační schopnost membrány - „únik“ iontů - otevřeny různé kanály pro K a Cl, spontánně se otevírají kanály řízené napětím (Na, K, Cl, Ca) a kanály pro neuropřenašeče (receptory) zvýšená propustnosti pro vodu a ionty (fluidita M-ny), přítomnost akvaporinů. => menší odpor membrány (v klidu) - se vzdáleností více klesá napěťová odpověď membrány na podprahový proudový impuls – větší dekrement ALE menší vnitřní odpor axonu a větší průměr– rychlejší vedení (0,5 m/s až 100 m/s) Nemyelizovaná vlákna s dekrementem (ztráta signálu) pomalé vedení v NS asi 40% axonů

Útlum vedení lze snížit snížením měrného odporu R; tj. zvětšením průměru vodičů (axonů) zmenšením měrné kapacity C - zvýšením vzdálenosti vodičů (axonů), což je v kabelu (nervu) možné jen ve velmi omezené míře - použitím izolační hmoty s nízkou hodnotou efektivní permitivity (příroda vyřešila myelinovou pochvou)

Šíření signálu bez dekrementu Zlepšení izolace = zvýšení odporu membrány = minimální dekrement Myelinová pochva = navinutí mnoha vrstev membrány oligodendrocytů v CNS a Schwannových buněk v periferii (regenerace) Ranwierovy zářezy -proud „přeskočí“ (saltatorní vedení ) do dalšího až 1-2 mm vzdáleného Ranwierova zářezu (minimální ztráta), tam velká hustota Na-kanálů - zesílení- otevření Na kanálů, vznik AP (proudu) elektromagnetické pole + + + _ _ _ in out out Myelizovaná vlákna - bez dekrementu, rychle, v NS asi 60%

Elektroneurogram smíšeného nervu NM M Průřez nervem, zv. 57 tis.x M-myelinizovaný, NM - nemyelinizovaný axon (Piters a spol. 1972) Dělení vláken podle Erlangera a Gassera (číselné podle Lloyda) Vlákna kategorie A –myelinizovaná, 4 podskupiny Vlákna kategorie B –myelinizovaná pregangliová vegetativní Vlákna kategorie C –nemyelinizovaná postgangliová vlákna sympatiku (CS), dostředivá vlákna pro bolest Cd.r. – dorsal roots

Funkce a charakteristika vláken

Neuron je analogově-digitální převodník: vyhodnocuje jednotlivé analogové vstupy (příspěvky jednotlivých synapsí). Výsledkem je aktivní odpověď neuronu – akční potenciál. Ten buď vznikne (1), nebo ne (0)  je to digitální výstup, odpověď „všechno nebo nic“. Kóduje výstupní informaci (latence, frekvence, amplituda AP)

Synaptický potenciál – sumace „kanálových“ potenciálů Haines, Fundamentel Neuroscience, 1997, p. 45

Akční potenciál  je aktivní odpověď buňky na dráždění, depolarizační vlna, která se šíří membránou vzrušivé buňky Vzrušivá membrána - schopna generovat a vést vzruch, akční potenciál (AP) Pomocí AP buňka kóduje a přenáší informaci o celkové délce a síle podráždění (suma jednotlivých signálů): odpověď „vše nebo nic“ (kód 0 1) Latence – doba od počátku dráždění do vzniku AP (daná silou a délkou dráždění, synaptickým „zdržením“) Frekvence AP na časové ose (0111100011010001….)   Práh vzrušivosti membrány (excitabilita) = velikost změny napětí nutné pro vznik AP (změna elektrochemického potenciálu membrány) depolarizace membrány - práh nižší (membrána vzrušivější) hyperpolarizace membrány - práh vyšší (zvýšený práh dráždivosti, snížená citlivost)

Hoorweg-Weissova křivka - závislost intensity proudu a času potřebného pro vybavení vzruchu Aby elektrický podnět vyvolal vzruch, musí působit po určitou dobu - membrána se chová jako kondensátor, ke změně napětí je třeba přivést nebo odvést určitý náboj. Účinek elektrického proudu by měl být úměrný přenesenému elektrickému množství, tedy součinu intensity proudu a doby jeho působení. ALE Proudy velmi nízké intensity - nevzniká vzruch - napětí na membráně klesá tak pomalu, že dojde ke vplížení podnětu (uzavření inaktivačních hradel napěťově řízených sodíkových kanálů - akomodace). Rheobase - prahová intensita pravoúhlého elektrického pulsu o dlouhém trvání Chronaxie - čas, při kterém dochází ke vzniku vzruchu při zvýšení intensity tohoto podnětu na dvojnásobek– charakterizuje vzrušivost

Synapse - neuropřenašeče (transmitery) Synapse rozdělujeme Podle typu neuropřenašeče: aktivační (excitační) - depolarizace membrány (Na+ kanály) inhibiční - hyperpolarizace membrány (Cl-) Podle místa: axo-somatické axo-dendritické axo-axonální Aktivační(excitační) neuropřenašeče - ligandem je ACh, glutamát či serotonin, tekou jimi Na+ a K+, někdy i Ca2+ Inhibiční neuropřenašeče – ligandem je GABA, glycin (tekou jimi Cl- nebo K+) inhibiční synapse excitační synapse neuron Váží se na ligandem řízené iontové kanály, které otevírají.

Iontová propustnost membrány během AP (iniciální segment) akční potenciál opačný směr iontových toků vodivost 1 – podprahový EPSP 2 – prahový EPSP 3 – akční potenciál (AP) 4 - AP – kratší latence – nadprahový EPSP Prázdná šipka – práh – stoupající vodivost pro Na+ začíná převyšovat vodivostí pro K+ Plná šipka – vrchol AP - stoupající vodivostí pro K+ začíná převyšovat klesající vodivost pro Na+ Haines, Fundamental Neuroscience, 1997, p. 37

Spontánní aktivita neuronu - intracelulární registrace

Intra- a extracelulární registrace Copyright@Vyskočil 2006

Bipolární registrace akčního potenciálu Elektrody v těsné blízkosti vlákna.. Elektroda, ke které vzruch dorazí dříve je negativní a potom positivní vzhledem ke druhé elektrodě. Vzdalujeme-li obě elektrody od vlákna, amplituda registrované vlny se zmenšuj, vlna zůstává stále bifayická. Pokud vzdálíme-li jednu elektrodu mnohem více než druhou, yměny potenciálu se pak na vzdálenější elektrodě projevují mnohem méně než na elektrodě v blízkosti vlákna => monopolární registrace

Monopolární registrace pokud je vzdálená elektroda dostatečně daleko (U minimální) - dostáváme snímání monopolární. Vzdálená elektroda - indiferentní nebo referenční, blízká - aktivní Monopolární záznam - aktivní elektroda je positivní, pokud je v místě, kde proud vytéká z buňky ven (vyšší membránový potenciál než průměrný membránový potenciál sousedních míst na membráně) je negativní v místě, kde proud vstupuje membránou dovnitř vlákna. Průchod vzruchu pod aktivní elektrodou - trifázická vlna out in proud

Extracelulární záznam Bifásická vlna napřed positivní a pak negativní znamená příchod vzruchu do blízkosti elektrody a jeho zánik v této oblasti. Bifázická vlna napřed negativní a potom positivní by se objevila tehdy, kdyby depolarisace vznikla přímo pod elektrodou a šířila se od ní.

Modulace a zpracování informace (signálů) Presynaptická úroveň: presynaptická inhibice, excitace Postsynaptická úroveň: časová (frekvenční) a prostorová interference všech informačních signálů Modulace příjmu informačního signálu krátkodobá (změna polohy a citlivosti receptorů v postsynaptické membráně; senzitace a inhibice kanálů – dočasné konformační a konfigurační změny) dlouhodobá (proteosyntéza, proteolýza, enzymy = > strukturální změny (např. ztluštění dendritických trnů - nové receptory, atd.)

Výsledný informační signál = interference celkových změn napětí v cytoplasmě (kanálový přenos na membránách; neuropřenašeče) s biochemickými procesy v neuronu ovlivněné modulačními a trofickými faktory z extracelulárního prostředí (receptory - druhý posel; neuromodulátory, trofické faktory) Výsledný informační signál inhibiční excitační časové prostorové dendritická, somatická membrána = > cytoplasmatický transport = > organely synaptický knoflík = > retrográdní axonový transport = > signalosomy = > organely (lyzosom) trofické a růstové faktory - GLIE??? Neuron glie

Časová a prostorová sumace signálů Časová sumace synaptických potenciálů Prostorová sumace synaptických potenciálů podprahový excitačních nadprahový excitačních + inhibičních

Kódování neuronové výstupní informace - AP Změna na postsynaptické membráně a na iniciálním segmentu = > ovlivnění paternu neuronové odpovědi Kódování frekvenční a/nebo časové (latence)

Modulace „spontánní“ aktivity neuronů

Neuronové sítě Sumace potenciálů vyvolává: = anatomický podklad základních dějů při zpracování informace Divergence signálu Konvergence signálu zpětná vazba Sumace potenciálů vyvolává: inhibici – ztížení průchodu signálu facilitaci – usnadnění

Ukládání signálů a jejich uchovávání - učení a paměť

UČENÍ Neuronální úroveň: habituace - nevýznamný stimul extrastimul - orientační reakce Nejjednodušší a fylogeneticky nejstarší formou učení - změna odpovědi na jediný podnět, tzv. neasociativní učení., i u jednobuněčných organismů . Např.: habituace = snižování odpovědi na opakující se biologicky nevýznamný podnět. Organismus se učí na tento podnět nereagovat (příkladem může být zánik změn pozornosti při opakovaném zvuku bicích hodin). senzitizace - opakující se biologicky významný podnět (např. bolest), odpověd' se může zvyšovat. Asociativní učení - odpověď na kombinaci podnětů - rychlejší (asociativní paměť - spojená s nějakým vjemem - vybavení) Latence a frekvence odpovědi jednoho neuronu na opakující se dráždění stimulem stejné velikosti (malé body) Extrastimul - jiná (i menší) velikost stimulu (větší body) LTP - frkvenční dráždění 6 min Tzv. populační akční potenciál - CA1 v hip.

Paměť je schopnost - ukládání - uchovávání - vybavování (zpřístupnění, nalezení) informace v nervovém systému V neuronální paměti se do nervového systému ukládají jednotlivé stopy (engramy), představující časové a prostorové kombinace podnětů. Klasifikace pamětí - deklarativní, procedurální, okamžitá, středně a dlouhodobá (non-REM spánek nutný pro uložení do dlouhodobé paměti). Na buněčné úrovni: LTP - long term potenciace a LTD - long term deprese. Kromě neuronální paměti existují v organismu ještě další způsoby uchovávání informace: pamět' genetická a imunitní.

Morrisovo vodní bludiště Garrud, Rawlins and O’Keefe, (1982) Place Navigation is Impaired in Rats with Hippocampal Lesions, Nature , 297 , 681-683

Hippocampal pathway (place cells) “Place-by-direction” cells Place cells-interneurons Head direction cells “Sensory-side” place cells “Motor-side” place cells Theta rhythm Theta cells

“Place cell” activity in hippocampus is a cellular manifestation of spatial cognition Hippocampal EEG Theta Rhythm 8 CA1 place cells map the arena

Poruchy paměti 1. Hypomnezie - snížení paměti - porucha vštípivosti, ukládání do dlouhodobé paměti. 2. Hypermnezie - tzv. „geniální“ paměť (kéž by…!!! :o) Porucha paměti nebo některé její složky- častý jev ve stáří. Úbytek paměti již po 40. roce (snížení paměti na jména, čísla atp.). Vždy spojeno s patologií!!! - byť v počáteční fázi Příčiny: - špatné prokrvení mozku - mozková ateroskleróza - nejčastější příčina změn paměti i osobnosti. - neurodegenerativní onemocnění (pozdější fáze) Alzheimerova nemoc - problémy s pamětí a orientací, rozpad osobnosti, typ demence, geneze neznámá, histologické změny v CNS, degenerace cholinergních neuronů (acetylcholin), cholinergní výběžky především z basálního n. Meinerti do mozkové kůry - - počáteční fáze velmi pomalá Porucha paměti (některé její složky) se projevuje v pozdějších fázích veškerých neurodegenerativních onemocněních

Některá dogmata v neurofyziologii… - mozkových buněk ubývá - ztráta paměti je přirozeným projevem stáří - CNS není schopen regenerace, veškerá poškození jsou nevratná Některá opodstatněná přísloví….. „Ve zdravém těle zdravý duch“ „Opakování matka moudrosti“

(viz semináře - studijní materiály) Doporučuji www2.biomed.cas.cz/d331/index.html (viz semináře - studijní materiály)