Zmysły i czucie DR ROBERT MERONKA ZAKŁAD EKOLOGII INSTYTUT ZOOLOGII WYDZIAŁ BIOLOGII UNIWERSYTET WARSZAWSKI

Transkrypt

1 Zmysły i czucie DR ROBERT MERONKA ZAKŁAD EKOLOGII INSTYTUT ZOOLOGII WYDZIAŁ BIOLOGII UNIWERSYTET WARSZAWSKI

2 Pięć zmysłów

3 Po co są zmysły Odbieranie i przetwarzanie informacji z otaczającego środowiska z wnętrza organizmu

4 Jak działają zmysły Zarejestrowanie energii specyficznej dla bodźca Przekształcenie tej energii do formy w jakiej jest przetwarzana informacja w organizmie sygnału elektrycznego potencjału czynnościowego Działanie proporcjonalne do siły działającego bodźca

5 Receptory

6 Receptory budowa BODZIEC wolne zakończenia nerwowe zamknięte zakończenia nerwowe niezmielinizowane włókno nerwowe ciało komórki nerwowej warstwy tkanki łącznej specjalizowana komórka receptorowa synapsa neurotransmiter neuron czuciowy zmielinizowane włókno nerwowe ciało komórki nerwowej ciało komórki nerwowej

7 Receptory źródło bodźców eksteroreceptory bodźce pochodzące z zewnątrz interoreceptory bodźce z wnętrza organizmu proprioreceptory bodźce, których źródłem jest sam organizm

8 Receptory rodzaje energii Typ Energia termoreceptory energia cieplna mechanoreceptory energia mechaniczna chemoreceptory cząsteczki chemiczne fotoreceptory fotony elektroreceptory pole elektryczne magnetoreceptory pole magnetyczne nocyceptory czynniki uszkadzające

9 Czucie złożone Nie ma receptorów wilgoci Czucie wilgoci to czucie temperatury, dotyku i nacisku Centralna integracja informacji z różnych receptorów

10 Podstawy działania receptorów

11 Generowanie sygnału dendryty rejon wyzwalania akson ciało komórki mielina zakończenia aksonu

12 potencjał receptorowy (mv) akson bodziec siła bodźca mielina potencjał czynnościowy (mv) Kodowanie sygnału Czas (sek)

13 Adaptacja receptor fazowy reakcja na wyłączenie siła bodźca siła bodźca potencjał receptorowy potencjał receptorowy receptor toniczny czas początek bodźca czas koniec bodźca początek bodźca koniec bodźca

14 Pola recepcyjne pole recepcyjne pole recepcyjne pole recepcyjne

15 Rozróżnianie dwóch punktów percepcja dwóch punktów dotyku percepcja jednego punktu dotyku

16 Dokładność czucia

17 Homunkulus somatosensoryczny

18 Hamowanie oboczne skóra pierwszorzędowe neurony czuciowe częstotliwość potencjałów czynnościowych ostrze bodziec neurony trzeciorzędowe częstotliwość potencjałów czynnościowych neurony drugorzędowe

19 Termorecepcja

20 Termoreceptory

21 Recepcja ciepła Impulsy na sekundę Mroźne zimno Brak Zimno Chłód rozróżnie- Ciepło Gorą- Palące co gorąco nia receptory ciepła ciepło - ból zimno - ból receptory zimna Temperatura

22 Mechnorecepcja

23 Mechanorecepcja komórki rzęsate ruch w tym kierunku pobudza komórkę kinocilium ruch w tym kierunku hamuje komórkę stereocilia komórka rzęsata komórka wspierająca neuron czuciowy

24 Działanie komórek rzęsatych stereocilia kanały zamknięte kanały otwarte neurotransmitery 160 imp./sec. Pobudzenie 90 imp./sec. Spoczynek 20 imp./sec. Hamowanie

25 Mechanorecepcja Orientacja w przestrzeni

26 Linia boczna ryb i płazów kanał linii bocznej kanał linii bocznej osklepek komórki czuciowe por wymiana wody epiderma komórki czuciowe nerwy nerwy linii bocznej komórki czuciowe

27 Aparat przedsionkowy otolity błona otolityczna błona otolityczna grawitacja małżowina błona bębenkow a przewód eustachiusz a stereocilia komórek rzęsatych ucho środkowe kanał słuchowy plamka łagiewki plamka woreczka ucho wewnętrzne

28 Kanały półkoliste ampułka endolimfa osklepek kinocillium endolimfa komórka rzęsata nerwy ek nerwy komórki wspierające wk a grzebień w or ec z osklepek komórka rzęsata stereocilia ła gi e ampułka kanały półkoliste kanał półkolisty osklepek ampułki ślimak

29 Działanie kanałów półkolistych

30 Mechanorecepcja Recepcja fal dźwiękowych

31 Budowa ślimaka Zwój spiralny ślimaka Błona przedsionkowa Okienko owalne Błona przedsionkowa Schody środkowe Schody przedsionka Nerw ślimakowy Błona pokrywowa Narząd Cortiego Błona podstawna Błona pokrywowa Stereocilia Zewnętrzne k. rzęsate Komórki towarzyszace Błona podstawna Wewnętrzna k. rzęsata Aksony neuronów czuciowych

32 Działanie ślimaka perylimfa w schodach przedsionka młoteczek kowadełko strzemiączko w okienku owalnym błona bębenkowa fale dźwiękowe błona podstawna endolimfa w schodach środkowych perylimfa w schodach bębenka okienko okrągłe blaszka przedsionka stereocilia komórka rzęsata błona nakrywkowa błona podstawna nerw ślimakowy schody środkowe

33 Recepcja dźwięku błona podstawna szpara osklepka okienko owalne okienko okrągłe dźwięk o wysokiej częstotliwości dźwięk o niskiej częstotliwości blisko szpary osklepka błona podstawna jest szeroka i elastyczna blisko okienka owalnego błona podstawna jest wąska i sztywna blisko okienka owalnego blisko szpary osklepka częstotliwość drgań w różnych rejonach błony podstawnej

34 Mechanorecepcja Czucie powierzchniowe

35 Skóra jako narząd czuciowy włos otoczka dendryty mechanoreceptory typu I ciałko dotykowe Wolne zakończenia nerwów Ciałko buławkowate wolne zakończenia nerwów splot mieszka włosowego ciałko blaszkowate nerwy czuciowe skóra właściwa dendryty ciałko buławkowate Splot mieszka włosowego dendryty naskórek warstwy włókien kolagenu rozdzielonych płynem dyski czuciowe dendryty komórki towarzyszące otoczka Mechanoreceptory typu I Ciałko dotykowe skóra właściwa Ciałko blaszkowate

36 Receptory w skórze Nazwa Lokalizacja Bodziec Adaptacja wolne zakończenia nerwów Skóra właściwa, rogówka, język, torebki stawowe, narządy wewnętrzne Ból, temperatura, deformacja mechaniczna zależy od rodzaju ciałko buławkowate (ciałka Ruffiniego) Skóra właściwa, torebki stawowe, rozciągnięcie wolno mechanoreceptory typu I (dysk Merkela) Połączenie naskórkowo-skórne, błony śluzowe Wibracje o niskiej częstotliwości (5-15 Hz) wolno ciałko dotykowe (ciałka Meissnera) skóra z liniami papilarnymi, szczególnie opuszki palców i wargi Lekki dotyk, wibracje poniżej 50 Hz szybko ciałko blaszkowate (ciałka Paciniego) Głęboka skórka, tkanka podskórna Silny nacisk, wibracje o wysokiej częstotliwości (około 250 Hz) szybko splot mieszka włosowego Owinięty wokół mieszków włosowych w skórze właściwej Ruch włosów szybko wrzeciono nerwowomięśniowe Wzdłuż włókien mięśni szkieletowych Skurcz i rozciągliwość mięśni szybko narząd ścięgnisty (narząd ścięgnisty Golgiego) Wzdłuż ścięgien Rozciągnięcie ścięgien wolno

37 Mechanorecepcja Inne rozwiązania

38 Mechanorecepcja u owadów Typ I mechanoreceptorów związane z kutikulą trzy podtypy Typ II mechanoreceptorów wiele zakończeń dendrytycznych zakończenia czuciowe bez dodatkowych struktur łączą się ze strukturami wenętrznymi

39 Mechanoreceptory typu I włoski kopułki ciałko tubularne skolopidia połączenia limfa komórki osłonowe komórki osłonowe komórki osłonowe komórki osłonowe

40 Recepcja dźwięku u owadów ucho komara podstawa anteny Narząd skoloforowy skolofory ucho cykady rzęska komórki wspierające ciałko czuciowe membrana bębenka ucho konika polnego nerw komórka nerwowa skolofory akson ciałko czuciowe komórka podstawy membrana bębenka

41 Narząd tympalny

42 Zmysł równowagi bezkręgowców statolity urzęsione neurony czuciowe Statocysta homara

43 Chemorecepcja

44 Chemoreceptory kutikula ciecz warstwa śluzu por segment zewnętrzny segment rzęskowy segment wewnętrzny komórki receptorowe akson receptor węchowy kręgowców receptor węchowy owadów

45 Chemorecepcja Smak

46 Brodawki i kubki smakowe okolne otwór smakowy liściaste kubki smakowe komórka receptorowa grzybkowate

47 Recepcja smaków gorzki umami słony kwaśny słodki

48 Chemorecepcja - smak słony gorzki ligand kwaśny Chemorecepcja smaków oparta o działanie kanałów jonowych gorzki ligand sacharoza Chemorecepcja smaków oparta o działanie specyficznych receptorów sacharoza

49 Lokalizacje receptorów smaku nabłonek jamy nosowej tchawica przewód żółciowy kubki smakowe żołądek jelita

50 Chemorecepcja Węch

51 Chemorecepcja węch Opuszka węchowa Nabłonek węchowy Małżowiny nosowe

52 Receptory węchowe Komórka podstawna Komórka podporowa (towarzysząca) Neuron czuciowy Śluz

53 Białka receptorowe Każdy neuron węchowy eksprymuje na swojej powierzchni jeden receptor węchowy U człowieka rodzina receptorów węchowych obejmuje ponad 1000 różnych receptorów Geny receptorów węchowych stanowią około 3% genomu

54 Narząd lemieszowo-nosowy VNO narząd lemieszowo-nosowy główny narząd komunikacji chemicznej odbiera bodźce węchowe, feromony seksualne i socjalne rozwinięty u płazów, gadów, ssaków drapieżnych i przeżuwaczy

55 Feromony Feromony substancje chemiczne przenoszące informacje między osobnikami jednego gatunku Feromony uwalniające powodują nagłe i duże zmiany w zachowaniu Feromony indukujące wywołują długotrwałe zmiany na przykład w rozwoju czy gospodarce hormonalnej U ludzi narząd lemieszowo-nosowy rozwija się w płodzie, ale degeneruje przed narodzinami

56 Chemorecepcja u owadów pory dendryty limfa kutikula neuron czuciowy komórka wspierająca

57 Fotorecepcja

58 Budowa oka siatkówka soczewka źrenica naczynia krwionośne dołek środkowy plamka żółta rogówka tęczówka

59 7. wewnętrzna warstwa splotowata 6. wewnętrzna warstwa jądrzasta komórki zwojowe wspierające komórki glejowe dołek środkowy komórki dwubiegunowe komórki amakrynowe 5. zewnętrzna warstwa splotowata komórki horyzontalne pręciki komórki zwojowe czopki 4. zewnętrzna warstwa jądrzasta 3. zewnętrzna błona graniczna 2. warstwa fotoreceptorowa 1. nabłonek barwnikowy komórki pigmentowe siatkówka naczyniówka nabłonek barwnikowy aksony na powierzchni siatkówki prowadzące do nerwu wzrokowego fotoreceptory 8. warstwa komórek zwojowych 10. wewnętrzna błona graniczna naczynia 9. warstwa włókien nerwowych komórki dwubiegunowe Komórki siatkówki

60 Pręciki i czopki pręciki czopki segment zewnętrzny trzon segment wewnętrzny ciało komórki mitochondria jądro synapsy

61 Fotoreceptory nabłonek barwnikowy swobodnie pływające dyski segment zewnętrzny pręcika trzon segment zewnętrzny czopka trzon segment wewnętrzny jądro trzon synapsa kierunek padania światła

62 Fotorecepcja Inne rozwiązania

63 Różne typy oczu proste oko soczewkowe proste oko rogówkowe oko złożone rogówka soczewka soczewki receptory kręgowce, głowonogi, ślimaki, pierścienice, widłonóg receptory pajęczaki, niektóre kręgowce, niektóre larwy owadów owady, skorupiaki, niektóre ślimaki, pierścienice

64 Oko złożone soczewka rogówka krystaliczny stożek komórka receptorowa rabdomer

65 Oczy proste pająków rogówka Oko główne komórki receptorowe siatkówki soczewka strefa szklista nerw wzrokowy macierz pigmentowa mięśnie ustawiające rabdomery siatkówkę soczewka drugorzędowa Oko drugorzędowe rogówka soczewka komórki szkliste komórki receptorowe rabdomery komórki pigmentowe warstwa wyściełająca nerw wzrokowy

66 Ewolucja oka komórki światłoczułe komórki światłoczułe zagłębienie wypełnione płynem przezroczywsta tkanka ochronna (rogówka) rogówka soczewka warstwa komórek światłoczułych (siatkówka) oko kubkowe włókna nerwowe włókna nerwowe oko nabłonkowe oko kubkowe pijawka uchowiec włókna nerwowe proste oko typu camera obscura łodzik siatkówka włókna nerwowe oko z prymitywną soczewką ślimak morski włókna nerwowe złożone oko z soczewką kałamarnica

67 Ból Szczególny przypadek

68 Recepcja bólu Lokalizacja Typ nocyceptora Aktywowane przez: Skóra mechano- silna stymulacja mechaniczna chemo- rozmaite chemiczne mediatory uwalniane podczas uszkodzenia tkanki termo- bodźce cieplne i mechaniczne wielomodalne bodźce różnych typów o dużym natężeniu ciche mechaniczna stymulacja podczas stanu zapalnego mechano- silna stymulacja mechaniczna chemo- rozmaite chemiczne mediatory uwalniane podczas uszkodzenia tkanki termo- bodźce cieplne i mechaniczne ciche mechaniczna stymulacja podczas stanu zapalnego mechano- silna stymulacja mechaniczna wielomodalne bodźce różnych typów o dużym natężeniu ciche mechaniczna stymulacja podczas stanu zapalnego Trzewia Stawy

69 Mniej znane zmysły

70 Elektrorecepcja

71 Termorecepcja kierunkowa

72 Magnetorecepcja

73 Dziękuję za uwagę