Fizjologia zmysłów Jacek Francikowski Katedra Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii Uniwersytet Śląski w Katowicach
Bodziec zmiana energii zarejestrowana przez odpowiednie receptory. Receptory: - białka -pojedyncze komórki - zakończenia obwodowe nerwów czuciowych - wielokomórkowe wyspecjalizowane struktury
Zmysł zdolność organizmów do odbioru określonych kategorii bodźców
Receptory [podział wg Sherringtona] Eksteroreceptory - dotyku - bólu - temperatury Interoreceptory - chemoreceptory - baroreceptory - osmoreceptory Telereceptory - węch - wzrok - słuch Proprioreceptory - pozycji ciała - napięcia mięśni mechanoreceptory fotoreceptory termoreceptory chemoreceptory
Białka G
CHEMORECEPTOR Funkcja receptorów to przetworzenie energii bodźca na sygnał elektryczny. Zmiany potencjału powstające w receptorze pod wpływem działającego bodźca to potencjał generujący. Potencjał ten może mieć charakter hiperpolaryzacji bądź depolaryzacji wyzwalającej potencjał czynnościowy komórki nerwowej MECHANORECEPTOR FOTORECEPTOR depolaryzacja hiperpolaryzacja
Cechy receptorów 1. Swoistość możliwość reagowania receptora na wybrany rodzaj bodźca 2. Próg pobudliwości najmniejsza zmiana energii, która wyzwala potencjał generujący receptora 3. Adaptacja zanik odpowiedzi na bodziec o stałej energii - receptory wolnej adaptacji (toniczne) (baroreceptory) - receptory szybkiej adaptacji (fazowe) (receptory ucisku) - receptory nie adaptujące się (receptory bólowe)
Receptor toniczny Receptor fazowy
4. Kodowanie informacji a) potencjał generujący wzrasta wraz z intensywnością bodźca, która zakodowana jest w częstotliwości potencjału czynnościowego Prawo Webera-Fechnera: S = k log I + ΔI/Ip e = k(log I log Ip) Wzór Stevensa Ψ = k(φ Φ o ) n e wielkość pobudzenia receptora Ip siła bodźca progowego (= Φ o ) I siła bodźca nadprogowego (= Φ) k współczynnik proporcjonalności S intensywność czucia (= Ψ) n różny dla różnych układów sensorycznych: 0,33 (bodźce świetlne); 0,67 (b. dźwiękowe) 1,0 (czucie zimna); 1,5 (czucie ciepła) 1,45 (czucie ciężaru)
b) lokalizacja bodźca kodowana poprzez umiejscowienie projekcji czuciowej w korze mózgowej tzw. reprezentacja topograficzna Wzgórze Sygnał sensoryczny z lewej części ciała
https://www.google.pl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=imgres&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahukewitlqtjtzhlahwjqpokhzohbb0qjrwibw&url=http%3a%2f%2fwww.ecopsych.com%2fcouns eling.html&psig=afqjcnenfjsvyckvr2c7zhmfe4sj3ku2sg&ust=1456438344328044
c) jakość bodźca - mechanizm oznaczonej linii drażnienie określonej drogi neuronalnej przez określone receptory - wzorzec aktywności w obrębie drogi nerwowej kodowanie czasowe ten sam neuron może przenosić dwa typy informacji czuciowej w zależności od wzorca aktywności skórne receptory zimna temperatura poniżej 30ºC pot. czynnościowy w postaci salw temperatura powyżej 30ºC pot. czynnościowy ciągły
Przepływ informacji
Percepcja a recepcja
Wzrok
Budowa oka Wzrok
Okulary
Bieg promieni przez siatkówkę oka Wzrok
Budowa siatkówki Wzrok
Pręciki Czopki Wzrok
Nabłonek barwnikowy Zewnętrzny segment pręcika Wzrok
http://biologia.opracowania.pl/narz%c4%85dy_zmys%c5%82%c3%b3w/oko_narz%c4%85d_wzroku/8
Depolaryzacja Hiperpolaryzacja Wzrok Toniczne uwalnianie glutaminianu Hamowanie uwalniania glutaminianu
Wytworzenie potencjału generującego Wzrok
Widzenie barwne Wzrok
Pola recepcyjne Fotoreceptory Komórka horyzontalna Wzrok Komórka dwubiegunowa
Hamowanie oboczne i wzmacnianie kontrastu Bodziec Odległość Sieć neuronów Rozkład aktywności neuronów względem spoczynku Odległość Siła Częstotliwość Wzrok
Policz czarne punkty Wzrok Czy między kwadratami znajdują się niebieskie punkty?
Widzenie stereoskopowe Wzrok
Ruchy gałek ocznych śledzenia skokowe zbieżno-rozbieżne mikroruchy: dryft mikroskoki tremor Wzrok
Plamka ślepa Wzrok
Drogi wzrokowe Wzrok
Kora wzrokowa Wzrok
Wzrok
Percepcja twarzy Prozopagnozja - niezdolność do rozpoznawania twarzy Wzrok
TEST UWAGI
Neuropsychologia kliniczna achromatopsja, ślepota barw, zanik zdolności do widzenia kolorów akinetopsja, widać statyczne migawki, ale nie ruch agnozja wzrokowa, niezdolność do świadomego rozpoznania przedmiotów Wzrok
Agnozje asocjacyjna apercepcyjna symultatywna
Jednostronne pomijanie (hemineglect)
Słuch
Cechy fali akustycznej Głośność dźwięku związana jest z amplitudą fali akustycznej bel = log natężenie dźwięku natężenie dźwięku wzorcowego Skala belowa (częściej decybelowa) stosowana jest m.in. przy badaniu wpływu sygnału lub zjawiska na układy biologiczne, które reagują zgodnie z prawem Webera-Fechnera.
Fala akustyczna niesie różne informacje Budowa narządu zmysłu słuchu oraz transdukcja sygnałów odbieranych przez niego warunkuje, która z informacji zostanie zauważona
Amplituda fali akustycznej nie ma wpływu na słyszalną przez organizmy wysokość dźwięku Częstotliwość fali akustycznej ma wpływ na odbieraną głośność dźwięku Dolny próg słyszalności ucha ludzkiego
Budowa narządu słuchu człowieka
Budowa ślimaka
Narząd Cortiego wewn. kom. rzęskowe 3 500 zewn. kom. rzęskowe 20 000 aksony w nerwie słuchowym 28 000 (aferentne i eferentne)
Hiperpolaryzacja Depolaryzacja
Neuropsychologia kliniczna głuchota korowa - uszkodzenia pierwotnej kory słuchowej agnozja słuchowa - zaburzenia słuchu fonematycznego, trudności w rozróżnianiu wyrazów zwykle w lewej w półkuli; słabsza percepcja melodii i rytmu zwykle w prawej półkuli afazja amnestyczna - zaburzenia pamięci słuchowowerbalnej afazje nazywania - brak skojarzeń miedzy wzrokowym rozpoznaniem a nazwą afazja akustyczna - zaburzenie rozpoznawania dźwięków niewerbalnych
Język i mowa Afazje: a. ekspresyjna a. recepcyjna a. kondukcyjna a. anomiczna
Zmysł równowagi Bańka (z grzebieniem) Łagiewka i woreczek
Kierunek obrotu głowy
Neuropsychologia kliniczna Allatopagnosia - niezdolnośc do wskazywania rzeczy. Heterotopagnosia - niezdolność do wskazywania osob w przestrzeni pozapersonalnej Stymulacje elektryczne prawej półkuli w okolicach zakrętu kątowego mogą wywołać różne wrażenia autoskopowe: oddzielenie od własnego ciała (out-of-body expierence); zmianę perspektywy widzenia, np. unoszenie się pod sufitem, zachowując perspektywę egocentryczną; wrażenie widzenia swojego ciała z perspektywy zewnętrznej; negatywna autoskopia, w której nie widzi się swojego odbicia w lustrze; wewnętrzna autoskopia: widzi się wewnętrzne organy ciała patrząc na swoje odbicie w lustrze
Chemorecepcja
Smak
Anatomia kubka smakowego człowieka
Depolaryzacja, wskutek wnikania Na + (mikrokosmki, pow. boczna kom. smakowej) otwiera kanały Ca 2+, który uwalnia neuroprzekaźnik. Repolaryzacja zachodzi dzięki otwarciu kanałów K +. Kwaśny smak wynika z obecności jonów H +, które wnikając do kom. blokują kanały K + oraz pobudzają dokomórkowe kanały dla innych kationów. Narastająca depolaryzacja powoduje uwolnienie mediatora. Bodźce słodkie (cukier, słodziki) nie wnikają do kom. smakowych, tylko wiążą się z receptorami powierzchniowymi. Prowadzi to do aktywacji białka G, wytworzenia wtórnego przekaźnika i zamknięcia kanałów K +.
Bodźce gorzkie (np. chinina) także oddziałują za pomocą białka G i wtórnych przekaźników. Jednak w tym przypadku powodują uwolnienie Ca 2+ z ER co prowadzi do depolaryzacji i uwolnienia neuroprzekaźnika. Smak umami wywołują reszty kwasowe aminokwasów (jak anion glutaminianowy), które łącząc się z receptorami aktywują wtórne przekaźniki. Etapy pośrednie między powstaniem wtórnych przekaźników a uwolnieniem neurotransmiterów nie są znane.
Drogi percepcji smaku
Węch
Transdukcja sygnału
Czucie somatyczne
Tabelka Receptor Występowanie Recepcja Adaptacja Wolne zakończenia nerwowe Ciałka Paciniego Krążki Merkela Ciałka Meissnera Zakończenia Ruffiniego Naskórek, skóra właściwa skóra właściwa Głęboka warstwa naskórka Naskórek/skóra właściwa Temperatura, ból Dotyk, wibracje 250-300Hz Dotyk, nacisk Dotyk, wibracje 30-40 Hz Bardzo wolno Bardzo szybko wolna Szybka Skóra właściwa Dotyk, nacisk wolna
Termoreceptory
Percepcja dotyku u gryzoni baryłki wibryssy simonslab.neurobio.pitt.edu
Synestezja
Dokąd zmierzamy?
Modele budowy kubków smakowych Model znaczonej ścieżki Model mieszany