Biologiczne mechanizmy zachowania

Podobne dokumenty
Potencjał spoczynkowy i czynnościowy

Błona komórkowa grubość od 50 do 100 A. Istnieje pewna różnica potencjałów, po obu stronach błony, czyli na błonie panuje pewne

Błona komórkowa grubość od 50 do 100 A. Istnieje pewna różnica potencjałów, po obu stronach błony, czyli na błonie panuje pewne

Budowa i zróżnicowanie neuronów - elektrofizjologia neuronu

Tkanka nerwowa. Komórki: komórki nerwowe (neurony) sygnalizacja komórki neurogleju (glejowe) ochrona, wspomaganie

Droga impulsu nerwowego w organizmie człowieka

biologia w gimnazjum OBWODOWY UKŁAD NERWOWY

Fizjologia człowieka

Krwiobieg duży. Krwiobieg mały

Tkanka nerwowa. neurony (pobudliwe) odbieranie i przekazywanie sygnałów komórki glejowe (wspomagające)

Właściwości błony komórkowej

Dr inż. Marta Kamińska

ZAJĘCIA 1. uczenie się i pamięć mechanizmy komórkowe. dr Marek Binder Zakład Psychofizjologii

Biologiczne mechanizmy zachowania - fizjologia. zajecia 1 :

FIZJOLOGIA ZWIERZĄT prof. dr hab. Krystyna Skwarło-Sońta rok akad. 2012/2013

Czynności komórek nerwowych. Adriana Schetz IF US

Fizjologia człowieka

SIECI NEURONOWE Liniowe i nieliniowe sieci neuronowe

Rozdział 4. nierównomierne rozmieszczenie jonów?

biologiczne mechanizmy zachowania seminarium + laboratorium M.Eng. Michal Adam Michalowski

Diagnostyka i protetyka słuchu i wzroku. Układ nerwowy człowieka. Przygotowała: prof. Bożena Kostek

Transport przez błony

Neurologia dla studentów wydziału pielęgniarstwa. Bożena Adamkiewicz Andrzej Głąbiński Andrzej Klimek

DZIAŁ I. Zalecane źródła informacji Fizjologia człowieka. Podręcznik dla studentów medycyny. Red. Stanisław J. Konturek, Elservier Urban&Partner 2007

Elektrofizjologia neuronu

Podstawowe zagadnienia. Mgr Monika Mazurek Instytut Psychologii Uniwersytet Jagielloński

Dywergencja/konwergencja połączeń między neuronami

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU HALO, NEURON. ZGŁOŚ SIĘ.

Tkanka mięśniowa pobudliwość kurczliwość Miofilamenty nie kurczą się, lecz przesuwają względem siebie ( główki miozyny kroczą po aktynie)

Modelowanie pewnych aspektów czynności mózgu

ROLA WAPNIA W FIZJOLOGII KOMÓRKI

Wykład I. Komórka. 1. Bioczasteczki : węglowodany, białka, tłuszcze nukleotydy

biologiczne mechanizmy zachowania seminarium + laboratorium M.Eng. Michal Adam Michalowski

Wstęp do sztucznych sieci neuronowych

MODELOWANIE RZECZYWISTOŚCI

Elektrofizjologia komórki nerwowej

Co to są wzorce rytmów?

Sztuczna inteligencja

Tkanka nerwowa. pobudliwość przewodnictwo

Dr inż. Marta Kamińska

Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów

Tkanka nerwowa. pobudliwość przewodnictwo

grupa a Klasa 7. Zaznacz prawidłowe zakończenie zdania. (0 1)

Transportowane cząsteczki CO O, 2, NO, H O, etanol, mocznik... Zgodnie z gradientem: stężenia elektrochemicznym gradient stężeń

FIZJOLOGIA CZŁOWIEKA

TEST - BIOLOGIA WERONIKA GMURCZYK

Wykłady z anatomii dla studentów pielęgniarstwa i ratownictwa medycznego

Fizjologiczne podstawy badań elektrofizjologicznych obwodowego układu nerwowego

Budowa i funkcje komórek nerwowych

Od neuronu do sieci: modelowanie układu nerwowego

TKANKA NERWOWA NEURONY

Tkanka nerwowa. pobudliwość przewodnictwo

biologiczne mechanizmy zachowania seminarium + laboratorium M.Eng. Michal Adam Michalowski

Kanały jonowe i pompy błonowe

Fizjologia człowieka

ANALOGOWY MODEL TRANSMISJI SYNAPTYCZNEJ

Fizjologia czlowieka seminarium + laboratorium. M.Eng. Michal Adam Michalowski

STRUKTURA CENTRALNEGO UKŁADU NERWOWEGO (OUN)

Tadeusz Włostowski Instytut Biologii, Uniwersytet w Białymstoku

Biologiczne podstawy zachowania WYKŁAD 3

Czynność mózgu i metody jej badania. 500,000 neuronów kształtuje się w ciągu minuty? Neurony obraz w elektronowym skanerze.

Data utworzenia :30 Anna M. Czarnecka. 1. Budowa komórki nerwowej:

Model błony neuronowej

ZAKRES WIEDZY WYMAGANEJ PRZED PRZYSTĄPIENIEM DO ZAJĘĆ:

biologiczne mechanizmy zachowania seminarium + laboratorium M.Eng. Michal Adam Michalowski

Tkanka nerwowa. pobudliwość przewodnictwo

Tkanka nerwowa. pobudliwość przewodnictwo

Podręcznik. Mosty Królewca

Właściwości błony komórkowej

ZAJĘCIA 1. uczenie się i pamięć mechanizmy komórkowe. dr Marek Binder Zakład Psychofizjologii

Z47 BADANIA WŁAŚCIWOŚCI ELEKTROFIZJOLOGICZNYCH BŁON KOMÓRKOWYCH

Tkanka nerwowa. pobudliwość przewodnictwo

Homeostaza. Regulacja hormonalna i nerwowa środowiska wewnętrznego. Rozwój odporności organizmu

Dział II. TKANKI POBUDLIWE. UKŁAD NERWOWY. FIZJOLOGIA NARZĄDÓW ZMYSŁÓW.

Właściwości błony komórkowej

Biologiczne mechanizmy zachowania - fizjologia. zajecia 6 :

Sygnalizacja międzykomórkowa i wewnątrzkomórkowa

c stężenie molowe, V średnia prędkość molekuł

Profil metaboliczny róŝnych organów ciała

Sztuczne sieci neuronowe

UKŁAD NERWOWY I HORMONALNY - PRZYKŁADOWE PYTANIA POWTORZENIOWE

7. W warunkach prawidłowych stężenie jonów potasu w przestrzeni zewnątrzkomórkowej wynosi: A. 142 mmol/l B. 12 mmol/l C. 4 mmol/l D.

Fizjologia czlowieka seminarium + laboratorium. M.Eng. Michal Adam Michalowski

Mechanoreceptory (dotyk, słuch) termoreceptory i nocyceptory

V REGULACJA NERWOWA I ZMYSŁY

Tkanka mięśniowa. pobudliwość kurczliwość. Mięśnie gładkie

Praktyczne aspekty modelowania układu nerwowego

Biologiczne mechanizmy zachowania - fizjologia. zajecia 2 :

Tkanka mięśniowa. pobudliwość kurczliwość

GUIDELINES FOR THE MANAGEMENT OF THE SEVERE HEAD INJURY

Przemiana materii i energii - Biologia.net.pl

Wprowadzenie do neurofizjologii

Biologiczne mechanizmy zachowania - fizjologia. zajecia 8 :

Wstęp do sieci neuronowych, wykład 15, Neuron Hodgkina-Huxleya

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI. Ćwiczenie 3 ANALIZA TRANSPORTU SUBSTANCJI NISKOCZĄSTECZKOWYCH PRZEZ

Biofizyka

Regulacja nerwowo-hormonalna. 1. WskaŜ strzałkami na rysunku gruczoły i napisz ich nazwy: przysadka mózgowa, tarczyca, jajniki, nadnercza.

Sygnalizacja międzykomórkowa i wewnątrzkomórkowa

Transkrypt:

Biologiczne mechanizmy zachowania Przekaźnictwo chemiczne w mózgu mgr Monika Mazurek IPs UJ

Odkrycie synaps Ramon y Cajal (koniec XIX wieku) neurony nie łączą się między sobą, między nimi jest drobna szczelina. Charles Scott Sherrington (1906) szczególny rodzaj komunikacji w szczelinie. Zaproponował pojęcie SYNAPSY.

Sherrington (1906) Studiowanie odruchów PROSTY ŁUK ODRUCHOWY

Sherrington (1906) Dlaczego komunikacja synaptyczna jest wyjątkowa? - Szybkość inicjowania odruchów - wolniejsza niż przewodzenie informacji przez akson (15 m/s do 40 m/s) - Kilka słabszych bodźców zadziała silniej niż jeden bodziec (sumowanie) - Gdy jedne synapsy są pobudzone inne rozluźnione

Sherrington (1906) Odruchy są wolniejsze niż przewodzenie informacji przez akson: OPÓŹNIENIE SYNAPTYCZNE UKŁUCIE ŁAPY receptor czuciowy rdzeń kręgowy receptor ruchowy ZGIĘCIE ŁAPY

Sherrington (1906) SUMOWANIE CZASOWE efekty nałożonych po sobie bodźców mogą się sumować Pojedyncze ukłucie łapy: brak reakcji Kilka ukłuć: reakcja Kilka szybkich ukłuć: wyraźna reakcja Po jednym ukłuciu pobudzenie neuronu postsynaptycznego było za niskie Po kilku ukłuciach sumowanie, wyzwolenie potencjału czynnościowego w neuronie postsynaptycznym

John Eccles (1964) Pierwszy opis zjawisk synaptycznych na poziomie molekularnym - mikroelektroda w neuronie służąca do pomiaru zmian potencjału błonowego - stymulacja aksonów z elektrodami i obserwacja neuronu - lokalna depolaryzacja błony neuronu postsynaptycznego

Potencjały postsynaptyczne Potencjały postsynaptyczne mogą mieć charakter: - Depolaryzacji (potencjał pobudzający) - Polaryzacji (potencjał hamujący) Potencjały czynnościowe zawsze depolaryzacja

Potencjały postsynaptyczne (stopniowane) Depolaryzacja postsynaptyczny potencjał pobudzający (EPSP, excitatory postsynaptic potential) Hiperpolaryzacja postsynaptyczny potencjał hamujący (IPSP, inhibitory postsynaptic potential)

EPSP Lokalna depolaryzacja Przybliża potencjał błonowy do progu wytworzenia potencjału czynnościowego Wywołany jest pobudzeniem kilku synaps Niewielki do 8mV Opóźnienie synaptyczne (0,5-1ms) Zanikają wykładniczo w przestrzeni Końcowy efekt sumowania wzgórek aksonalny

EPSP Otwarcie kanałów sodowych, wzrasta przepływ jonów sodu przez błonę Zdarzenie podprogowe inaczej niż potencjał czynnościowy Kolejne EPSP mogą się sumować, przekraczając próg potencjału czynnościowego (zależne od ilości EPSP, czasu następowania po sobie EPSP, progu komórki )

EPSP

IPSP Chwilowa hiperpolaryzacja błony - większa przepuszczalność dla jonów K + - większa przepuszczalność dla jonów Cl - Oddala potencjał błony komórkowej od progu wytworzenia potencjału czynnościowego

IPSP Oddziaływanie synapsy wybiórczo otwiera kanały dla potasu, który wypływa z komórki lub chloru, który napływa do komórki Potencjał postsynaptyczny hamujący aktywny mechanizm, nie doprowadza do pobudzenia

IPSP i EPSP Włókno hamujące zakończenie presynaptyczne neurotransmiter hamujący zakończenie presynaptyczne neurotransmiter pobudzający szczelina synaptyczna szczelina synaptyczna receptor Błona postsynaptyczna receptor Błona postsynaptyczna

Sumowanie przestrzenne Kilka synaps z różnych miejsc sumuje oddziaływanie na neuron Kłucie w łapę raz brak reakcji Kłucie w łapę raz w dwóch miejscach - reakcja

EPSP I IPSP Neuron rzadko wystawiony na działanie jednego mechanizmu Wiele synaps niektóre pobudzające, inne hamujące Docierające EPSP i IPSP konkurują ze sobą, od neuronu postsynaptycznego zależy czy potencjał czynnościowy wytworzy się czy nie Czynność spontaniczna okresowe wyzwalanie potencjału czynnościowego pod nieobecność stymulacji

Pobudzenie neuronu WSZYSTKO ALBO NIC dostatecznie silny bodziec wywoła zawsze tę samą reakcję; zbyt słaby - nawet jej nie zapoczątkuje.

EPSP i IPSP - im więcej EPSP, tym większe prawdopodobieństwo wygenerowania potencjału czynnościowego; - im więcej IPSP, tym mniejsze prawdopodobieństwo wygenerowania potencjału czynnościowego - inne czynniki: wielkość pojedynczego EPSP, skuteczność efektów sumowania, indywidualny próg pobudzenia neuronu - komórki spontanicznie generujące potencjał czynnościowy - dyzinhibicja (hamowanie hamowania)

SYNAPSY Synapsy mogą być tworzone w każdym miejscu na komórce odbierającej sygnał Lokalizacja stanowi podstawę ich klasyfikacji - większość tworzona jest na dendrytach Synapsy chemiczne i synapsy elektryczne Każda synapsa może być określana jako pobudzająca lub hamująca - synapsy pobudzające: pobudzanie pobudzenia lub pobudzanie hamowania - synapsy hamujące: hamowanie pobudzenia lub hamowanie hamowania (tzw. dyzinhibicja)

Otto Loewi (1920) Nerwy wysyłają informacje za pomocą substancji chemicznych - stymulacja nerwu błędnego serca żaby (obniżenie częstości skurczów) - płyn, w którym zanurzono serce przeniesiony do innego serca - obniżenie częstości skurczów także tego serca

Otto Loewi (1920)

-Aksodendrytyczne -Aksosomalne Lokalizacja synaps

Synapsy aksodendrytyczne Małe przejrzyste pęcherzyki synaptyczne zwierające neuroprzekaźniki wiele synaps zawiera wiele różnych pęcherzyków Liczne mitochondria w zakończeniu aksonu Szczelina synaptyczna (30nm), zawiera filamenty białkowe Błona komórkowa dendrytu w obszarze tworzącym synapsę jest pogrubiona i tworzy zagęszczenie poststnaptyczne Najczęściej są synapsami pobudzającymi

Synapsy aksosomalne Szczelina synaptyczna (20nm) Cienkie zagęszczenie postsynaptyczne Najczęściej są synapsami hamującymi

Podział synaps ze względu na rodzaj Elektryczne działania Chemiczne

Synapsy elektryczne Połączenia szczelinowe koneksony Konekson 6 podjednostek (koneksyn) Średnica kanałów 2-3nm Stanowią jedynie niewielką pulę synaps u dorosłych osobników

KONEKSON

Cechy przekaźnictwa elektrycznego Bardzo duża prędkość Wysoka wierność przekazu (bez zniekształceń) Działanie dwukierunkowe Połączenia szczelinowe mogą się zamykać Brak neuromodulacji ograniczony wpływ na modyfikację neuronu postsynaptycznego

Synapsy chemiczne Przeważająca liczba synaps Szczelina synaptyczna (20-500nm) Uwalnianie neuroprzekaźników z pęcherzyka synaptycznego Receptory na błonie postsynaptyczej

Synapsy elektryczne i chemiczne synapsa elektryczna synapsa chemiczna neuron presynaptyczny mikrotubule cytoplazma neuron presynaptyczny pęcherzyk synaptyczny mitochondria błona presynaptyczna połączenie szczelinowe (2 nm) neuron postsynaptyczny jony przepływają przez Kanały białkowe pęcherzyk synaptyczny ulega fuzji neuron postsynaptyczny neuromediator zostaje uwolniony błona presynaptyczna szczelina synaptyczna (20 nm) błona postsynaptyczna koneksyna - białko błonowe tworzące kanały jonowe receptor na błonie postsynaptycznej Purves et al. ed. (2004) Neuroscience, Sinauer Associates, 3e jony przepływają przez kanały na błonie postsynaptycznej błona postsynaptyczna

Neuroprzekaźniki

Zjawiska chemiczne w synapsie 1. Synteza neuroprzekaźników (małe w zakończeniach presynaptycznych, białkowe w somie. 2. Neuroprzekaźniki białkowe są transportowane do zakończeń presynaptycznych. 3. Potencjał czynnościowy: jony wapnia napływają do komórki i uwalniają neuroprzekaźnik do szczeliny. 4. Uwolniony neuroprzekaźnik przyłącza się do receptora neuronu postsynaptycznego

Zjawiska chemiczne w synapsie c.d. 5. Cząsteczki odłączają się od receptora i zostają przekształcane w substancje nieaktywne 6. Niektóre komórki neuroprzekaźnik z powrotem transportowany do neuronu presynaptycznego w celu ponownego użycia (wychwyt zwrotny)

Receptory postsynaptyczne Jonotropowe Metabotropowe

Receptory jonotropowe (bramkowane ligandem) Przyłączenie neuroprzekaźnika powoduje otwarcie kanału dla danych jonów szybkie w działaniu (10 ms od przyłączenia neurotransmitera do reakcji) działają krótko (20 ms) i lokalnie przekazywanie informacji sensorycznych (wzrok, słuch) i sterowanie ruchami mięśni SZYBKIE PRZEKAŹNICTWO SYNAPTYCZNE

Receptory metabotropowe (zależne od białka G) powolne w działaniu (30 ms od przyłączenia neuroprzekaźnika do reakcji) Reakcja sekundy, minuty godziny mogą powodować długotrwałe zmiany w całej komórce (mające miejsce długo po zaprzestaniu działania neuroprzekaźnika) białko G, wtórne przekaźniki WOLNE PRZEKAŹNICTWO SYNAPTYCZNE

Różnice indywidualne Dla każdego neuroprzekaźnika mózg posiada różne rodzaje receptorów Zmienność osobnicza w liczbie rodzajów receptorów

Inaktywacja neuroprzekaźników Niemożliwa byłaby szybka reakcja poststnaptycznej komorki na zmieniający się sygnał presynaptyczny Desensytyzacja receptorów (zmniejszenie wrażliwości synapsy na neuroprzekaźnik)

Neuroprzekaźnik czy neuromodulator Neuroprzekaźnik: - Przekaźnictwo szybkie - Działa bezpośrednio Neuromodulator: Neuroprzekaźniki głównie białkowe - Przekaźnictwo wolne - Same nie powodują pobudzenia/hamowania komórki postsynaptycznej - Zmniejszają wydzielanie innego neuroprzekaźnika, zmieniają wrażliwość komórki postsynaptycznej

Substancje psychoaktywne a synapsy Antagonista: Substancja blokująca działanie neuroprzekaźnika Agonista: Substancja naśladująca działanie neuroprzekaźnika

Substancje psychoaktywne a synapsy POWINOWACTWO (AFFINITY) -zdolność do związania leku z receptorem. SKUTECZNOŚĆ (EFFICIENCY) -zdolność do wywołania określonego efektu po związaniu leku z receptorem

Substancje psychoaktywne a synapsy