Olga Vajnerová 2. LF UK Praha Hypothalamus http://neurology4medics.com/Tutorial_1.html Olga Vajnerová 2. LF UK Praha

Hypothalamus, součást limbického systému Cortex Thalamus Temporal lobe Basal ganglia Septum Paraolfactory area cingulate gyrus Parahippocampal gyrus Orbitofrontal cortex Anterior nuclei Hippocampus Amygdala

Funkce hypothalamu HOMEOSTÁZA Biologické rytmy Regulace tělesných tekutin (žízeň) Regulace příjmu potravy Regulace tělesné teploty Přenos emocí z limbického systému na viscerální a somatické reakce Sexuální funkce Paměť

Způsob řízení Endokrinní Prostřednictvím ANS Behaviorální Řízení sekrece předního laloku hypofýzy Řízení sekrece zadního laloku hypofýzy Prostřednictvím ANS Sympatikus, parasympatikus Behaviorální Vliv na chování

Paměť http://instruct.uwo.ca/anatomy/530/530notes.htm

Řízení autonomního nervového systému

Řízení autonomního nervového systému visceromotorická jádra CNS - Parasympatikus – - Ncl. Oculomotorius accessorius (Edinger-Westphalovo jádro) n. Oculomotorius (III), m. sphincter pupillae, m. ciliaris - Ncl salivatorius superior n. Facialis (VII), gl. Subling , gl. Submadib. - Ncl salivatorius inferior N glossopharingeus (IX), gl. Parotis - Ncl dorsalis n vagi N vagus (X) Ncl intermediolateralis v rozsahu S2 – S4 Sympatikus Ncl intermediolateralis v rozsahu C8 – L3

Postgangliová vlákna sympatiku Mediátory ANS Postgangliová vlákna sympatiku Noradrenalin Výjimka potní žlázy ACH Postgangliová vlákna parasympatiku ACH Neuropeptidy (VIP), NO Sympatikus má větší rozsah, též kůže, svaly a klouby končetin, svaly tělní stěny Parasympatikus – GIT, respirace, urogenitální systém, žlázy s vnitřní sekrecí, oční bulbus

Viscerosenzitivní vlákna Mechanoreceptory – napětí nebo kontrakce stěn orgánů Chemoreceptory – např. PO2, PCO2 Bolest – orgánová, viscerální bolest Náhlé rozepětí dutých orgánů Silný, křečovitý stah – koliková bolest Nedostatek kyslíku – ischemická bolest (angina pectoris, infarkt myokardu) Často jdou cestou sympatických, méně často parasympatických vláken, gangliem procházejí a jdou z orgánu do své unipolární buňky

Přenos emocí z limbického systému Emoční stavy Hněv, strach, smutek a radost Jsou spojeny s viscero a somatomotorickou reakcí organismu Např. srdeční frekvence, dechová frekvence, vasodilatace či konstrikce (zvláště v kůži – zčervenání, zblednutí), produkce potu, motilita i sekrece gastrointestinálního traktu, svalový třes, stimulace nadledvin

Biologické rytmy Opovědná struktura: Nucleus suprachiasmaticus afferentace z tractus retinohypothalamicus Řízené funkce: - Střídání spánku a bdění - Sekrece ACTH - Sekrece melatoninu - Rytmus tělesné teploty Střídání aktivity a odpočinku u laboratorních zvířat Doba příjmu potravy

Centrum žízně (zvýšená osmolarita) Regulace tělesné vody Centrum žízně (zvýšená osmolarita) Laterální hypothalamus Osmoreceptory – jestliže je ET příliš koncentrovaná – rozvíjí se intenzivní potřeba napít se vody 2. Antidiuretický hormon (zvýšená osmolarita) 3. Angiotenzin II (hypovolémie, hypotenze) Subfornikální orgán, organum vasculosum laminae terminalis; baroreceptory přenos nervovou cestou do centra žízně

Otupení pocitu žízně Rychlá dehydratace Poškození hypothalamu Snížené vědomí, změněné vědomí (psychóza, demence) Rychlá dehydratace

Regulace příjmu potravy Centrum hladu Laterální oblast hypothalamu Stimulace – extrémní hlad, chuť k jídlu, motivace vyhledávat potravu Zničení této oblasti – letální hladovění Je trvale aktivní Centrum sytosti Ventromediální jádra Stimulace – zastavuje příjem potravy Zničení – převáží aktivita centra hladu, obezita, Je přechodně aktivní, tlumí aktivitu centra hladu

Regulace příjmu potravy Důležitá role ncl. arcuatus (infundibularis) Další vlivy: Glukostatická hypotéza Lipostatická hypotéza Pankreatické hormony inzulin - Tuková tkáň leptin – Hormony GIT ghrelin + CCK, PYY, GLP-1 - Centrální vlivy – zkušenost (učení) + - (ncl. accumbens) Roztažení GIT (nervovou cestou) - Serotonin - Opiáty, kanabinoidy + Amfetamin – Kalcitonin – Horké prostředí – Chladné prostředí +

Regulace tělesné teploty Centrum regulující teplotu Receptory pro teplotu 1. Periferní Kožní receptory (teplo a chlad) Hluboké receptory tělesné teploty Mícha, břišní orgány a velké vény 2. Centrální Detekce teploty v hypothalamu Termoreceptory (neurony citlivé na teplo, neurony citlivé na chlad) Area praeoptica

Uchování tepla organismem Posteriorní hypothalamus integruje signály z centrálních a periferních čidel Řízení Produkce tepla Uchování tepla organismem Nastavená hodnota – kritická úroveň teploty 37.1ºC („termostat“) Zpětná vazba v řízení tělesné teploty

Mechanismy snižující teplotu Kožní vasodilatace Inhibice sympatických centrer v posteriorním hypothalamu Pocení Praeoptická area, prostřednictvím autonomních drah do míchy Sympatikus, ale cholinergní Snížení produkce tepla Inhibice třesu a termogeneze

Mechanismy snižující teplotu Kožní vasodilatace Inhibice sympatických center v posteriorním hypothalamu Pocení Praeoptická area, prostřednictvím autonomních drah do míchy Sympatikus, ale cholinergní Snížení produkce tepla Inhibice třesu a termogeneze

Mechanismy snižující teplotu Kožní vasodilatace Inhibice sympatických center v posteriorním hypothalamu Pocení Praeoptická area, prostřednictvím autonomních drah do míchy Sympatikus, ale cholinergní Snížení produkce tepla Inhibice třesu a termogeneze

Mechanismy zvyšující teplotu Jestliže je teplota těla příliš nízká 1. Vazokonstrikce kožních cév Stimulace sympatických center v posteriorním hypothalamu 2. Piloerection via autonomic pathways to the spinal cord Sympathetic stimulation causes arrector pili muscles to contract 3. Increase in heat production, thermogenesis Shivering, sympathetic excitation of heat production, Thyroxin secretion

3. Zvýšení produkce tepla, termogeneze Svalový třes Primární motorické centrum pro třes je v dorsomedialní části posteriorního hypothalamu Stimulace prostřednictvím signálu o chladu z receptorpů v kůži a v míše Tr hypothalamoreticularis, hypothalamospinalis do míšních motoneuronů Signál není rytmický, pouze zvyšuje tonus kosterní svaloviny Oscilace pravděpodobně vyvolány pomocí zpětné vazby (napínací reflex - svalová vřeténka, aferentní neuron, mícha, gama motoneuron jako eferentní) Produkce tepla chemickou termogenezíSympatická hetic excitation of heat production Zprostředkováná chemickou termogenezí, A and NA rozpojuje oxidativní fosforylaci, není formováno ATP, energie ve formě produkce tepla Sekrece hormonů štítné žlázy

Sympathetic excitation of heat production Chemical thermogenesis, E and NE uncouple oxidative phosphorylation, energy in the form of heat but do not cause ATP to be formed Thyroxin secretion

Jaké reakce zprostředkuje hypothalamus při zvýšení teploty ANS – přesun krve do kůže ANS – pocení Endokrinní reakce – zvýšení ADH – zachování vody pro pocení Chování -

Olga Vajnerová using Mital Patel presentation Hypothalamic-hypophysial system. Olga Vajnerová using Mital Patel presentation

Hypothalamic hormones Adenohypophysis

Adenohypophysis Linked to hypothalamus via hypophyseal-portal system in the infundibulum Connection allows hypothalamus to stimulate/inhibit 5 distinct pituitary cell types: 1. somatotropes -human growth hormone 2. corticotropes - adrenocortictropin 3. Thyrotropes - TSH 4. Gonadotropes – LH and FSH 5. Lactotropes - Prolactin

Negative feedback (autoregulation)

Blue – peptides yellow - steroids Light blue – glycoproteins orange – tyrosine derivates

Neurohypophysis Connected to the hypothalamus via infundibulum Hormones made in nerve cell bodies in the hypothalamus, are transported down the nerve to the neurohypophysis Secretes two peptide hormones: oxytocin – from paraventricular nucles ADH – from supraoptic nucleus Axons reach terminal on inf hypophyseal artery to enter general circulation

Hypothalamic hormones Neurohypophysis

Positive feedback