FUNKCJONALNA ORGANIZACJA UKŁADU NERWOWEGO
advertisement
ORGANIZACJA UKŁADU NERWOWEGO OŚRODKI INTEGRUJĄCE (MÓZG, ZWOJE) OUN NEURON POŚREDNICZĄCY INTERNEURON NEURON DOŚRODKOWY NEURON ODŚRODKOWY AFERENTNY EFERENTNY PUN BODZIEC RECEPTORY CZUCIE EFEKTORY OŚRODKI INTEGRU JĄCE DROGI WYJŚCIA EFEKT OŚRODKOWY UKŁAD NERWOWY • Cefalizacja • Zamknięcie części układu nerwowego w osłonach kostnych lub chrzęstnych • Wydrążony rdzeń kręgowy • Ośrodkowy układ nerwowy (OUN) = mózg i rdzeń kręgowy • Peryferyczny (obwodowy) układ nerwowy (PUN) = cała reszta MÓZG MÓŻDŻEK PIEŃ MÓZGU NERWY SZYJNE RDZEŃ KRĘGOWY NERWY PIERSIOWE NERWY LĘDŹWIOWE NERWY KRZYŻOWE KOŃSKI OGON STRUKTURY IZOLUJĄCE OUN CZASZKA osłona kostna OPONY MÓZGU: Twardówka Pajęczynówka Miękka OPONY RDZENIA: Twardówka Pajęczynówka Miękka KRĘGI RDZEŃ KRĘGOWY OPONY – warstwy tkanki łącznej otaczające mózgowie i rdzeń kręgowy; Liczba tych warstw zależy od pozycji systematycznej: u ryb tylko jedna, u ssaków trzy; PŁYN MÓZGOWO-RDZENIOWY (CSF) wypełnia przestrzenie między oponami i stanowi ochronę przeciw-wstrząsową; BARIERA KREW-MÓZG (BBB) tworzy się dzięki ścisłym połączeniom śródbłonka naczyń mózgowych – chroni przed niekontrolowanym ruchem substancji między OUN a układem PŁYN MÓZGOWO-RDZENIOWY i JEGO ROLA CSF = płyn mózgowo - rdzeniowy szyjny piersiowy lędźwiowy splot naczyniowy CSF jest produktem sekrecji splotu naczyniowego i ependymy wyściełającej komory mózgu oraz naczyń krwionośnych opon mózgu (miękkiej i pajęczynówki). Jest płynem pozakomórkowym, roztworem wodnym jonów, substancji odżywczych, neurotransmiterów, substancji regulatorowych. KOMORY MÓZGU KOMORY BOCZNE: LEWA i PRAWA KOMORA TRZECIA KOMORA CZWARTA JAK TWORZY SIĘ BARIERA KREW-MÓZG? (BBB) OPONY TWARDE PAJĘCZYNÓWKA OPONY MIĘKKIE TKANKA MÓZGOWA EPENDYMA KOMORA MÓZGU SPLOT NACZYNIOWY JAK DZIAŁA BBB? WNĘTRZE NACZYNIA WŁOSOWATEGO MÓZG ZAKOŃCZENIE ASTROCYTU MÓZGOWIE 12 par nerwów czaszkowych 8 par nerwów szyjnych RDZEŃ KRĘGOWY zawiera w środku kanał, wypełniony płynem mózgowordzeniowym 12 par nerwów piersiowych 5 par nerwów lędźwiowych 5 par nerwów krzyżowych 1-2 segmenty ogonowe tzw. koński ogon i nić końcowa Nerwy: 12 par czaszkowych i 30 par rdzeniowych doprowadzają informacje do mózgu (drogi dośrodkowe) i z mózgu do efektorów (drogi odśrodkowe) ORGANIZACJA FUNKCJONALNA RDZENIA KRĘGOWEGO ISTOTA SZARA KORZEŃ GRZBIETOWY RÓG GRZBIETOWY ISTOTA BIAŁA CIAŁO NEURONU CZUCIOWEGO (AFERENTNEGO) ZWÓJ KORZENIA GRZBIETOWEGO AKSON DOŚRODKOWY NERW RDZENIOWY RÓG BRZUSZNY CIAŁO NEURONU EFERENTNEGO AKSON ODŚRODKOWY KORZEŃ BRZUSZNY Różne rodzaje neuronów: Ruchowy (z rdzenia kręgowego) włókno mielinowe Autonomiczny (współczulny, zwojowy) włókno bezmielinowe przewodzenie szybkie przewodzenie powolne PRZYWSPÓŁCZULNY vs WSPÓŁCZULNY RODZAJ NEUROTRANSMITERA ZAZWOJOWEGO OUN PUN OUN PUN Cholinergiczny receptor nikotynowy Cholinergiczny receptor nikotynowy Ach Receptor muskarynowy PRZYWSPÓŁCZULNY NA Receptor adrenergiczny WSPÓŁCZULNY Figure 8.19 PODWÓJNE UNERWIENIE AUTONOMICZNE UNERWIENIE WYŁĄCZNIE WSPÓŁCZULNE OUN PRZEDZWOJOWE WŁÓKNO WSPÓŁCZULNE PUN RDZEŃ NADNERCZY KOMÓRKA CHROMAFINOWA CHOLINERGICZNY RECEPTOR NIKOTYNOWY ADRENALINA NACZYNIE KRWIONOŚNE NARZĄD DOCELOWY RECEPTOR ADRENERGI CZNY • RDZEŃ NADNERCZY – PRZEKSZTAŁCONY NEURON ZAZWOJOWY • GRUCZOŁY POTOWE • NERKI • WIĘKSZOŚĆ NACZYŃ KRWIONOŚNYCH • TKANKA TŁUSZCZOWA • MIĘŚNIE MIESZKÓW WŁOSOWYCH SKÓRY Regulacja pracy serca Szczelina podłużna mózgu Kora mózgowa Zatoka Płat skroniowy Tętnica szyjna wspólna Włókna czuciowe Łuk aorty Podwzgórze Rdzeń przedłużony n. błędny Węzeł S.A.* Węzeł AV (przedsionkowo-komorowy) Rdzeń kręgowy • • n. współczulny Pień współczulny *węzeł automatyzmu zatokowo- przedsionkowy PODZIAŁ FUNKCJONALNY OUN DROGI DOŚRODKOWE Informacja zaadresowana anatomicznie dośrodkowe drogi nerwowe chemicznie krew, narządy okołokomorowe OŚRODKOWY UKŁAD NERWOWY (OUN) 3 WIELKIE DROGI ODŚRODKOWE UKŁ. SOMATYCZNY Informacja zaadre -sowana precyzyjnie, anatomicznie: • lokomocja, • oprawa ruchowa zachowań; UKŁ. AUTONOMICZNY UKŁ. NEUROENDOKRYNOWY Układ przy- Układ współInformacja zaadrewspółczulny czulny - sowana chemicznie: Informacja zaadresowana anatomicznie: • regulacja czynności - gruczołów • precyzyj- • mniej - nie precyzyjnie dokrewnych, • regulacja homeostazy •• regulacja czynności - organizmu; trzewi, •• reakcje emocjonalne, •• regulacja homeostazy Trzy wielkie drogi odśrodkowe Bruzda środkowa mózgu Kompleks podwzgórze-przysadka • Układ neuroendokrynowy • Ukł. nerwowy somatyczny jest Informacja regulowany przez korę mózgową; czuciowa z • Ukł. nerwowy autonomiczny jest pod receptorów kontrolą podwzgórza i układu limbicznego; • Ukł. neuroendokrynowy – informacja zaadresowana chemicznie do wszystkich komórek ciała, które mają receptory; PORÓWNANIE UKŁADU SOMATYCZNEGO I AUTONOMICZNEGO OUN Peryferyczny układ nerwowy Mięśnie szkieletowe SOMATYCZNY UKŁAD NERWOWY A U T O N O M I C Z N Y U K Ł A D N E R W O W Y UKŁAD W S P Ó Ł C Z. Mięśnie gładkie (np. w naczyniach) Naczynie krwionośne Rdzeń nadnerczy UKŁAD PRZYWSPÓŁCZ. Aksony przedzwojowe współczulne Efektory Aksony zazwojowe współczulne zwój Mielina Aksony przedzwojowe przywspółczulne Gru czoły Mięsień sercowy Aksony zazwo- jowe przywspółczulne TYPY UKŁADÓW KRĄŻENIA OTWARTY Płyn krążący KREW pozostaje zamknięty w naczyniach i bezpośrednio nie kontaktuje się z tkankami Płyn krążący HEMOLIMFA wchodzi w bezpośredni kontakt z tkankami w przestrzeniach zwanych ZATOKAMI ZAMKNIĘTY PŁYN ŚRÓDMIĄŻSZOWY (TKANKOWY) – płyn omywający komórki i tkanki, stanowi środowisko wewnętrzne organizmu LIMFA - płyn krążący we wtórnym układzie kręgowców, zwanym limfatycznym NERWOWA REGULACJA PRACY SERCA: POBUDZENIE Figure 9.21 NERWOWA REGULACJA PRACY SERCA: SPOWOLNIENIE Figure 9.22 OŚRODKOWY UKŁAD NERWOWY MÓZGOWIE PRZODOMÓZGOWIE i RDZEŃ KRĘGOWY i PIEŃ MÓZGU KRESO MIĘDZY ŚRÓDTYŁOMÓZGOWIE MÓZGOWIE MÓZGOWIE MÓZGOWIE półkule nadwzgórze z pokrywa– most wtórne mózgowe (wtórne) szyszynką, wzgórki móżdżek spoidło wielkie i wzgórze, czworacze, opuszka czyli spoidło przednie, podwzgórze z konary mózgu, rdzeń przedłużony opuszki węchowe, przysadką, nakrywka, wyspa, siatkówka, istota czarna jądra podstawy mózgu, struktury limbiczne: - ☺ hipokamp, ☺ przegroda, ☺ zakręt obręczy, ☺ ciała migdałowate ☺ kora węchowa, Podział anatomiczny OUN (blokowy) K Most i móżdżek Ś R Rdzeń przedłużony Rdzeń kręgowy 2cm Przodomózgowie Tyłomózgowie Śródmózgowie Od ~24 tygodnia życia płodowego w ciągu 1 minuty przybywa w OUN 250 000 komórek ! Etapy rozwoju OUN człowieka: w 4., 16., 24. i 32. tygodniu płodowego życia Ośrodkowy Układ Nerwowy (podział anatomiczny) UKŁAD LIMBICZNY Szczelina podłużna mózgu Kora Kora ruchowa Komórki piramidowe somatsensoryczna III-rzędowy neuron czuciowy Torebka wewnętrzna Wzgórze Schemat dróg aferentnych i wstępujących oraz zstępujących i eferentnych w regulacji ruchu Skrzyżowanie piramid Móżdżek Opuszka Droga rdzeniowowzgórzowa ° • • II-rzędowy neuron czuciowy Droga korowo-rdzeniowa I-rzędowy neuron czuciowy • Droga ruchowa Z proprioreceptorów Droga czuciowa zstępująca Interneuron Interneurony wstępująca Mięsień (wrzeciona mięśniowe) Motoneurony Mięsień Jądra nerwów czaszkowych w pniu mózgu (jądra = skupiska neuronów docelowych dla nn. czuciowych lub tworzących nerwy ruchowe) WZGÓKI CZWORACZE GÓRNE I DOLNE n. bloczkowy (podjęzykowy) Z ucha i narządu równowagi N. językowo-gardłowy n.V Integracja informacji ze zwojów czaszkowych, z trzewi i z proprioreceptorów ciała (nie pokazane). Dochodzą one do II-rzędowych neuronów czuciowych; Jądra ruchowe nerwów czaszkowych – ich aksony docierają do mięśni szyi i głowy oraz do gruczołów łzowych i ślinowych, a np. nerw błędny biegnie do serca i naczyń ciała; wykonanie ruchu planowanie ruchu utrzymanie Informacje z kory ruchowej równowagi Informacje z narządu równowagi i ruchy oczu (trójdzielnego) Charakterystyka funkcjonalna móżdżku WZGÓRZE Promienistość wzgórzowa – wzajemne połączenia wzgórza z korą mózgową Nowa droga do kory prowadzi przez WZGÓRZE (ciała kolankowate boczne) Wzgórze otrzymuje wielokrotnie więcej informacji z kory niż z obwodu Impulsacja wzrokowa Twór siatkowaty Wstępujące drogi z mięśni, ścięgien, stawów, czucia, dotyku, bólu i temperatury Impulsacja słuchowa Zstępujące drogi ruchowe do rdzenia kręgowego Bruzda środkowa mózgu Pola cytoarchitektoniczne kory nowej (neocortex) mózgu (wg Brodmanna, 1909) Płat potyliczny - kora wzrokowa: • wyróżnia się w niej 30 obszarów związanych z różnymi aspektami widzenia, takich jak: kolor, kształt, ruch; Obszary kory mózgowej różnią się budową histologiczną ale neocortex ma zawsze 6 warstw; Kora ruchowa Kora somatosensoryczna Bruzda środkowa Płat czołowy Zakręt obręczy Spoidło wielkie Płat ciemieniowy Płacik ciemieniowy dolny Obszar przedczołowy I-rz. kora wzrokowa Płat skroniowy Pole mowy Broki Sklepiemie Płat potyliczny Kora węchowa, ciało migdałowate i hipokamp Pole mowy Wernicke’go Kora przedczołowooczodołowa J. przednie J.przyśrodkowe grzbietowe J. brzuszne przednie Poduszka Układ: WZGÓRZE – MÓZG jest klasycznym przykładem organizacji SOMATOTOPOWEJ Ciało kolankowate boczne J. brzuszno-boczne J. tylne brzuszno-boczne WZGÓRZE I-rzędowa reprezentacja somatosensoryczna i ruchowa w korze mózgowej – mapy somatotopowe mózgu: ruchowa i płat czołowy (przód) Tu szczelina centralna czuciowa płat ciemieniowy (tył) Warga dolna Zęby, dziąsła, podbródek Język Gardło Trzewia „Homunkulusy” Tu szczelina centralna MÓZG MAŁPY Bruzda środkowa mózgu płat czołowy Strumień grzbietowy (stara droga) Tylna kora ciemieniowa płat ciemieniowy Kontrola wzrokowo-ruchowa działań, np. sięgania pod kontrolą wzroku, ruchy oczu; JAK i Wzgórze - poduszka GDZIE Wzgórki czworacze górne- ? płat potyliczny Wzgórze – ciała kolankowate boczne, część grzbietowa płat skroniowy Kora dolnoskroniowa ŚRODMÓZGOWIE Siatkówka I-rz. kora wzrokowa Strumień brzuszny Układ percepcyjny, rozpoznawanie złożonych bodźców wzrokowych: • procesy postrzegania i poznania, • materiał dla pamięci rozpoznawczej, • długofalowa modulacja zachowania, • procesy emocjonalne i społeczne, • świadomość. Połączenia z ciałem migdałowatym i hipokampem. CO? Prążek krańcowy Spoidło wielkie Sklepienie czyli ciało modzelowate Zakręt obręczy Wzgórze Ciało suteczkowate J. przegrody Amygdala czyli jądro migdałowate Obszar przedwzrokowy Opuszka węchowa Hipokamp Szlak węchowy Podwzgórze „Piąty płat” mózgu czyli układ limbiczny: jądro migdałowate – siedlisko emocji, hipokamp – pamięć krótkotrwała; Konik morski Kora mózgowa płat czołowy Komunikacja na poziomie podświadomości Układ limbiczny - (wejście emocjonalne) PODWZGÓRZE ogólna integracja - czynności AUN UKŁAD NEUROENDOKRYNOWY Twór siatkowaty pnia mózgu: regulacja źrenicy, pracy serca, oddycha nia, ciśnienia krwi, połykania itp Rdzeń kręgowy urynacja, defekacja,odruchy: erekcja i ejakulacja Poziomy kontroli Autonomicznego Układu Nerwowego. Podwzgórze zajmuje główne miejsce w kontroli i integracji aktywności AUN. Na czynność podwzgórza wpływają jednak podświadome wejścia z płata limbicznego. TECHNIKI OBRAZOWANIA ŻYWEGO MÓZGU SŁUŻĄ DIAGNOSTYCE I BADANIOM NAUKOWYM Polegają na warstwowym skanowaniu mózgu w różnych płaszczyznach po podaniu radioizotopów (PET) lub w silnym polu magnetycznym -fMRI po aktywacji jąder atomowych (np. H, Fe) promieniami X lub radiowymi. W diagnostyce pozwalają ocenić, np. rodzaj udaru (krwotoczny czy niedokrwienny) albo obecność nowotworu; Celem badań naukowych jest określenie aktywności skupisk neuronów zlokalizowanych w różnych strukturach, np. w obszarach kory mózgowej - podczas rozwiązywania rozmaitych zadań; O aktywności neuronów wnioskuje się na podstawie: ilości krwi w danym obszarze lub szybkości jej przepływu, stosunku hemoglobiny utlenowanej do nieutlenowanej, wychwytu przez neurony analogu glukozy (lub innych związków, np. mediatorów) znakowanych izotopami radioaktywnymi; Badane parametry są wskaźnikami • tempa metabolizmu neuronów, które rośnie podczas ich działania, lub •• zaangażowania określonych mediatorów w dane zadanie; KOMÓRKI KRWI SSAKA RBC Płytki Eozyno- Bazo- Neutrofile Granulocyty Monocyty LiT Limfocyty Leukocyty (WBC), krwinki białe LiB POWSTAWANIE KOMÓREK KRWI czyli HEMATOPOEZA HEMATOLOGIA – NAUKA O KRWI I O CHOROBACH KRWI LEUKOCYTY czas życia 7 godz. funkcje odpowiedź na ataki bakteryjne – fagocytoza 55-65% neutrofil czas życia różny limfocyt T, ok. 2/3 Li różny udział w reakcjach nadwrażliwości – histamina 0-1% - mastocyty tkankowe bazofil różny funkcje komórkowa odpowiedź odpornościowa: pomocnicze Th, cytotoksyczne Tc i supresorowe Ts 25-35% różnicują się w komórki plazmatyczne, wydzielają specyficzne immunoglobuliny 25-35% limfocyt B, ok. 1/3 Li różny eozynofil odpowiedź na atak pasożytów 2-4% 3 dni monocyt stają się makrofagami tkankowymi, migrują do ogniska zapalenia i pochłaniają bakterie 3-8% FUNKCJONALNY PODZIAŁ ODPORNOŚCI NIESWOISTA KOMÓRKOWA BARIERY Skóra Błony śluzowe MECHANIZMY OBRONNE SWOISTA Limfocyty Th, Tc i Treg HUMORALNA Limfocyty B i przeciwciała Fagocytoza Makrofagi Monocyty Granulocyty Kręgowce 3,4 % Cytotoksyczność Komórki NK Białka: interferony i układ dopełniacza Bezkręgowce 96,6 % KOMÓRKI EFEKTOROWE I GŁÓWNE CECHY ODPORNOŚCI ODPORNOŚĆ WRODZONA ODPORNOŚĆ NABYTA ODPOWIEDŹ HUMORALNA ODPOWIEDŹ KOMÓRKOWA • SZYBKA • POWOLNA • NIE POZOSTAWIA PAMIĘCI • POZOSTAWIA PAMIĘĆ • RECEPTORY DLA Ag NIEZMIENNE • RECEPTORY DLA Ag I MAŁO SPECYFICZNE RÓŻNORODNE I SPECYFICZNE BARIERY OBRONNE SSAKA Bariery fizyczne Fagocytoza Komórki NK Interferony Układ dopełniacza Odczyn zapalny Gorączka FAGOCYTOZA płyn zewnątrz komórkowy lizosom KOMÓRKA FAGOCYTUJĄCA Uwalnianie produktów końcowych Patogen Associated Molecular Pattern patogen PA MP Endocytoza tworzenie fagosomu PRM/TLR Patogen Recognition Molecules jądro komórki fagolizosom FAGOCYTOZA NIESWOISTA REAKCJA ODPORNOŚCIOWA Kontakt fagocytów z patogenem wydzielanie mediatorów przez fagocyty fagocytoza Wewnątrzkomórkowe zabijanie patogenów Regulacja procesu zapalnego Pozakomórkowe zabijanie patogenów Modulowanie procesów krzepnięcia krwi Hormonalna regulacja uogólnionej odpowiedzi na infekcje GŁÓWNE OZNAKI ZAPALENIA Gorączka CALOR Rumień RUBOR Obrzęk TUMOR Ból Utrata funkcji DOLOR FUNCTI LASEA Po raz pierwszy opisane przez Celsusa - 2000 lat temu REAKCJE ODPORNOŚCI SWOISTEJ (NABYTEJ) Odpowiedź humoralna B Odpowiedź komórkowa Tc Th Cytotoksyczność Produkcja cytokin Produkcja przeciwciał Rys. N.Drela, wg J.Kuby Treg Supresja RÓŻNE OBLICZA LIMFOCYTA limfocyt w mikroskopie świetlnym limfocyt cytotoksyczny w mikroskopie skaningowym limfocyt B w mikroskopie elektronowym DOJRZEWANIE LIMFOCYTÓW NABYWANIE NOWYCH RECEPTORÓW (MARKERÓW POWIERZCHNIOWYCH), ŚWIADCZĄCYCH O KOMPETENCJI IMMUNOLOGICZNEJ Dojrzały LiB Dojrzały LiT Migracja do odpowiednich przedziałów w narządach limfoidalnych Szpik kostny linia mieloidalna komórki pnia linia limfoidalna (ukierunkowanie) POCHODZENIE LIMFOCYTÓW BiT (dojrzewanie) dojrzały LiB prekursor LiT grasica kontakt z antygenem wtórne narządy limfoidalne komórki plazmatyczne przeciwciała kontakt z antygenem (dojrzewanie) dojrzały LiTh dojrzały LiTc kontakt z antygenem CECHY CHARAKTERYSTYCZNE LIMFOCYTÓW PREZENTACJA ANTYGENU MHC II FRAGMENT ANTYGENU ANTYGEN ANTYGEN LiB MHC II TCR MHC II MHC II TCR MAKROFAG LiTh LiTh INFEKCJA (antygeny) ODPOWIEDŹ IMMUNOLOGICZNA SWOISTA PRZECIWCIAŁA (immunoglobuliny) ZAINFEKOWANA KOMÓRKA KOMÓRKI PLAZMATYCZNE LIMFOCYT Tc (cytotoksyczny) MAKROFAG (APC) LIMFOCYT B INTERLEUKINA -2 LIMFOCYT Th (pomocniczy) INTERLEUKINA-1 MIEJSCA WYMIANY GAZOWEJ TĘTNICA PŁUCNA ODDYCHANIE ZEWNĘTRZNE: • CO2 dyfunduje z kapilar płucnych do pęcherzyków płucnych • O2 dyfunduje z pęcherzyków do kapilar AORTA TĘTNICA GŁÓWNA ODDYCHANIE WEWNĘTRZNE: • O2 dyfunduje z obwodowych naczyń włosowatych do komórek • CO2 dyfunduje z komórek do obwodowych naczyń włosowatych PRAWA RZĄDZĄCE RUCHEM GAZÓW O2 Warunki początkowe PO2 = 100 mmHg PO2 = 0 mm Hg Ciśnienie mieszaniny gazów = sumie ciśnień parcjalnych składników mieszaniny; powietrze jest mieszaniną azotu (78%), tlenu (21%), CO2 (0.03%) i gazów nieczynnych CO2 Rozpuszczalność gazu w cieczy zależy od ciśnienia gazu nad cieczą Po ustaleniu się równowagi PO2 = 100 mmHg [02] = 5.2 mmol/l Tlen rozpuszcza się w wodzie PO2 = 100 mmHg [O2] = 0.15 mmol/l PRAWO DALTONA – CIŚNIENIE PARCJALNE CIŚNIENIE MIESZANINY GAZÓW WYNOSI 760 mm Hg PRAWO DALTONA: całkowite ciśnienie mieszaniny gazów jest sumą ciśnień parcjalnych poszczególnych tworzących ją gazów RYBY CHRZĘSTNE - SPODOUSTE ETAPY WENTYLACJI: • Otwarcie jamy gębowej zasysa wodę, także przez otwory skrzelowe • Zamknięcie pyska i otworów skrzelowych • Mięśnie wokół jamy gębowej przepychają wodę przez skrzela, na zewnętrz przez szczeliny skrzelowe PRZECIWPRĄDOWY RUCH WODY i KRWI W SKRZEALCH CYKL WENTYLACYJNY RYB KOSTNYCH • Otwarcie pyska • Zastawka zamknięta • Powiększona jama gębowa • Powiększona jama skrzelowa • Zamknięcie pyska • Jama gębowa zmniejszona • Zastawka zamknięta • Jama skrzelowa zmniejszona • Zamknięcie pyska • Otwarcie zastawki • Jama gębowa zmniejszona • Jama skrzelowa zmniejsza się • Otwarcie pyska • Jama gębowa powiększa się • Zastawka otwarta • Jama skrzelowa zmniejsza się • Układ tchawkowy – rozwinięty system rurek wypełnionych powietrzem • Tracheole – zakończenia tchawek wypełnione płynem czyli hemolimfą • Otwierają się na zewnątrz za pomocą przetchlinek • Gazy dyfundują w obydwu kierunkach OWADY TRACHEOLE WYPEŁNIONE PŁYNEM TCHAWKA PRZETCHLINKA PRZETCHLINKA MIĘSIEŃ Figure 10.16 PŁAZY – MECHANIZM WENTYLACJI • Przez otwarty pysk powietrze dostaje się do jamy gębowej • Głośnia otwarta • Elastyczny skurcz płuc i ściany klatki piersiowej zmniejsza objętość płuc • Powietrze jest wyciskane z płuc przez pysk i nozdrza • Pysk i nozdrza zamknięte • Dno jamy gębowej podnosi się • Powietrze zostaje wepchnięte do płuc • Głośnia się zamyka • W płucach zachodzi wymiana gazowa Figure 10.20 WENTYLACJA u PTAKÓW: * dwa cykle wdechu i wydechu *jednokierunkowy przepływ powietrza przez powierzchnię oddechową Pierwszy wdech powoduje napływ powietrza do tylnych worków powietrznych Pierwszy wydech wypycha powietrze z worków do płuc Drugi wdech przepycha powietrze zalegające w płucach do worków przednich powietrznych Drugi wydech przepycha zalegające powietrze z worków przednich przez tchawicę na zewnątrz CIŚNIENIE w JAMIE OPŁUCNEJ JEST ZAWSZE UJEMNE – wywiera efekt zasysania, chroniąc płuca przed zapadaniem OPŁUCNA TRZEWNA OPŁUCNA ŚCIENNA PĘCHERZYKI PŁUCNE Podciśnienie w jamie opłucnej jest efektem: • napięcia powierzchniowego płynu pęcherzykowego; • elastyczności płuc; • elastyczności klatki piersiowej JAMA OPŁUCNA WYPEŁNIONA PŁYNEM PROCESY ZACHODZĄCE PODCZAS WDECHU PRZEBIEG WDECHU: Skurcz przepony i mięśni międzyżebrowych zewnętrznych ↓ Wzrost objętości klatki piersiowej ↓ Wzrost podciśnienia w jamie opłucnej ↓ Płuca rozciągają się ↓ Ciśnienie w płucach staje się ujemne ↓ Powietrze wnika do płuc DRZEWO OSKRZELOWE OSKRZELE GŁÓWNE CHRZĄSTKA Ściany tchawicy i oskrzeli są wyłożone chrząstką, chroniącą przed zapadaniem się; Oskrzeliki zawierają więcej mięśni gładkich, co ułatwia regulację przepływu powietrza; Od jamy nosowej do końcowego oskrzelika prowadzą drogi oddechowe; W nich powietrze jest oczyszczane, ogrzewane, nawilżane. OSKRZELE II- rzędowe OSKRZELE III-rzędowe OSKRZELIK OSKRZELIK KOŃCOWY STREFA WYMIANY GAZOWEJ PĘCHERZYKI i KAPILARY PŁUCNE TĘTNICE PŁUCNE rozprowadzają krew ODTLENOWANĄ z serca do płuc; Ich wielokrotne rozgałęzienia tworzą sieć, oplatającą każdy pęcherzyk. Doprowadzają do nich krew i tu następuje wymiana gazów (tlen i dwutlenek węgla) między powietrzem pęcherzykowym a krwią zawartą w kapilarach. Krew przepływa do naczyń ŻYLNYCH, transportujących z powrotem do serca krew UTLENOWANĄ ŻYŁA PŁUCNA odprowadza krew do serca STRUKTURA PĘCHERZYKA ODDECHOWEGO ŚCIANĘ PECHERZYKA tworzy jedna warstwa nabłonka oddechowego, czyli KOMÓRKI TYPU I, przez który łatwo dyfundują gazy oddechowe Występują tam także MAKROFAGI JEDNOWARSTWOWY NABŁONEK ODDECHOWY (komórki typu I) Komórki PRODUKUJĄCE SURFAKTANT (komórki typu II) KAPILARA STRUKTURA BŁONY (POWIERZCHNI) ODDECHOWEJ POWIERZCHNIA WYMIANY GAZOWEJ ma grubość 0.5 um; W wielu miejscach brak płynu śródmiąższowego; GAZY ODDECHOWE mogą łatwo dyfundować przez tę cienką powierzchnię oddechową. Jedna warstwa NABŁONKA PĘCHERZYKOWEGO, Powierzchnia oddechowa Błona podstawna pęcherzyka; Błona podstawna NACZYNIA WŁOSOWATEGO Jedna warstwa nabłonka naczynia włosowatego POBIERANIE TLENU Tlen dyfunduje z pęcherzyka do krwi zgodnie z gradientem ciśnień parcjalnych, aż do osiągniecia stanu równowagi; Stan ten jest osiągany w początkowej 1/3 długości kapilary ODDAWANIE CO2 DWUTLENEK WĘGLA dyfunduje z krwi do pęcherzyka zgodnie z swoim gradientem ciśnień, także aż do osiągniecia równowagi; Ta następuje w początkowej 1/10 długości kapilary OŚRODEK ODDECHOWY Podstawowy rytm oddechowy jest spontanicznie generowany w ośrodku WDECHU, zlokalizowanym w PNIU MÓZGU (most i rdzeń przedłużony). OŚRODEK WDECHU OŚRODEK WDECHU wysyła impulsy nerwowe do przepony i mięśni międzyżebrowych zewnętrznych INNE OŚRODKI KONTROLUJĄCE ODDYCHANIE OŚRODEK WYDECHU znajdujący się w rdzeniu przedłużonym funkcjonuje podczas pogłębionego wydechu, stymulując mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne i mięśnie grzbietu. Pozostałe ośrodki oddechowe zlokalizowane w moście modyfikują wdech i ułatwiają łagodne przejście do wydechu. LOKALIZACJA CHEMORECEPTORÓW CHEMORECEPTORY OŚRODKOWE znajdujące się w rdzeniu przedłużonym monitorują pH, zależne od stężenia CO2 w CSF czwartej komory. Mają bezpośrednie połączenie z ośrodkami oddechowymi. LOKALIZACJA CHEMORECEPTORÓW RECEPTORY OBWODOWE to kłębki szyjne i aortalne, monitorujące ciśnienie CO2, pH i ciśnienie O2 w krwi tętniczej. Ta informacja dociera do ośrodków oddechowych nerwem błędnym i językowogardłowym. PODSUMOWANIE WPŁYWU PO2, pH i PCO2 PODSUMOWANIE • Praca mięśni podczas oddychania zmienia objętość klatki piersiowej • Zmiany objętości klatki piersiowej modyfikują ciśnienie wewnątrz płuc i w jamie opłucnej, umożliwiając przepływ powietrza od obszarów wysokiego do niskiego ciśnienia • Opór dróg oddechowych jest zazwyczaj niski, ale stymulacja nerwowa i czynniki chemiczne mogą zmieniać średnicę oskrzelików, modyfikując tym samym opór i wielkość przepływu powietrza • Znaczna sprężystość płuc jest wynikiem dużej zawartości włókien elastycznych i surfaktanta, obniżającego napięcie powierzchniowe płynu pęcherzykowego
