NEURO FIZJOLOGIA Wykład II 12.04.05 RECEPTORY BÓLOWE - - wysoki próg pobudliwości o 102 niższy dla bodźców termicznych niż bólowych o maksymalne czucie bólu wywołane bodźcem 2x wyższym niż progowy o substancja P i prostaglandyny obniżają próg bólowy nie ulegają adaptacji specyficzna wrażliwość na środki znieczulające 2 formy odczuwania bólu związane z szybkością przewodzenia przez włókna: - szybki, ostry, dobrze zlokalizowany o przewodzony przez włókna Aδ: 2-5 μm; 12 – 30 m/s - wolny, tępy, rozlany o przewodzony przez włókna C: 0,4 – 1,2 μm; 0,5 – 2 m/s o tej fazie towarzyszy komponenta emocjonalna cierpienia, która jest narzucona przez wzgórze DROGI PRZEWODZENIA BÓLU - z kończyn i tułowia: droga rdzeniowo – wzgórzowa boczna o do jądra brzusznego tylno – bocznego wzgórza o ze wzgórza impulsy biegną do okolic czuciowych pierwszorzędowych kory (pola 1, 2, 3 Brodmanna) => odpowiada za lokalizację bodźca bólowego o oboczne połączenia do układu siatkowatego (jąder śródblaszkowych wzgórza), a także do istoty szarej środkowej śródmózgowia - II droga – rdzeniowo – siatkowata o wielosynaptyczna sieć w rdzeniu kręgowym o stamtąd impulsacja przez układ wstępujący pnia do jąder przyśrodkowych i śródblaszkowych wzgórza o stamtąd do całej kory => reakcja wzbudzenia w korze mózgowej - z obszaru twarzy ból przez n. V (trójdzielny) do jądra brzusznego tylno – przyśrodkowego i stamtąd do kory Istota szara środkowa śródmózgowia - otrzymuje połączenia z obu dróg: rdzeniowo – wzgórzowej bocznej rdzeniowo – siatkowatej - kluczowa dla skoordynowanej reakcji wegetatywnej organizmu na ból ból głęboki RR↓ HR↓ aktywność ruchowa ból powierzchowny RR↑ HR↑ wokalizacja (krzyk) Reakcja, która wystąpi zależy od istoty szarej środkowej śródmózgowia 1 Ból trzewny - do rdzenia kręgowego impulsacja przez korzenie grzbietowe - tam wchodzą także włókna aferentne z trzewi, mięśni i skóry - w obrębie rogu tylnego wszystkie te włókna przełączają się na II neuron w drodze rdzeniowo – wzgórzowej bocznej - biegną dalej do wzgórza i do kory czuciowej (pola 1-3), czyli tam, gdzie odbierane jest czucie eksteroceptywne - zbieżność tych włókien w rogu tylnym jest podstawą do wytłumaczenia tzw. „bólu przeniesionego” Ból z narządów wewnętrznych może powodować: - przeczulicę skóry - obronę mięśniową Przewodzenie bólu po specyficznych drogach bólowych jest zachowane w czasie: - głębokiej narkozy - snu Natężenie czucia bólu zależy od ilości impulsów i od wrażliwości ośrodków czucia i bólu. Obie te zależności są regulowane przez: - hamującą bramkę kontrolną (rogi tylne i wzgórze) przewodzenie między: 1. i 2. neuronem (rogi tylne) 2. i 3. neuronem (wzgórze) - istnienie systemu włókien eferentnych z pnia do rdzenia kręgowego, które hamują przewodnictwo miedzy 1. i 2. neuronem - humoralny system, w który zaangażowane są substancje opiatowe i Zstępujący system egzogenna morfina dotyk przeciwbólowy z pnia ból Aβ serotonina C substancja P P jj. wielkie szwu i istota szara środkowa śródmózgowia enkefaliny Aδ substancja P H P – neurony pośredniczące H – neurony hamujące Jądra szwu wydzielają serotoninę 2 OPIATY => 3 typy - - endorfiny klasy α, β, γ => pochodzą od POMC enkefaliny pochodzą od proenkefaliny występują w 2 rodzajach: o enkefalina metioninowa o enkefalina leucynowa dynorfiny pochodzą z prodynorfiny 2 sposoby działania: 1. wzrost przepuszczalności błony dla K+ i hiperpolaryzacja 2. receptory metabotropowe – aktywacja Gi => cAMP↓ Tłumią ból przez receptory: - mi (μ) (endorfina, enkefalina) - delta (δ) - kappa (κ) (dynorfina) Morfina wiąże się z receptorami mi - z μ1 – efekt przeciwbólowy - z μ2 – depresja oddechowa Specyficzny antagonista – nalokson - podany przed morfiną uniemożliwia jej wiązanie z receptorami μ - podany po morfinie wypiera ją z receptorów - nalokson podany przed zabiegiem akupunktury znosi jej działanie przeciwbólowe Endomorfina – nowo wykryta substancja endogenna Dynorfiny - niewiele wiadomo Endorfiny - wywołują uspokojenie - zwężenie źrenic - spadek aktywności ukł. oddechowego Enkefaliny - wytwarzane głównie w podwzgórzu - funkcjonują jako neuro – modulatory, gdyż zmieniają wydzielanie substancji w kolbkach synaptycznych - neuroprzekaźniki Analiza jakości dochodzącego bólu – wieczko wyspy Odkorowanie nie znosi odczuwania bólu, może być zaburzona lokalizacja, ale odczuwanie jest obecne. Próg bólu => około 45°C 3 INFORMACJE CZUCIOWE Ukł. sznurów przednio–bocznych (wstęga rdzeniowa) j. brzuszne tylno – boczne kora Droga rdzeniowo – wzgórzowa przednia - dotyk nieprecyzyjny (protopatyczny) Układ sznurów tylnych (w pniu wstęga przyśrodkowa) - pęczek smukły i klinowaty - dotyk epikrytyczny - ucisk - świadome czucie proprioceptywne (ułożenia ciała i ruch) Droga wzrokowa n. wzrokowyskrzyżowaniepasmociało kolankowateokolica nadwzrokowa wzrokowe wzrokowe boczne (rytm dobowy) promienistośćpole 17 Brodmanna wzrokowa Droga słuchowa - pokrywa i wzgórki dolne pokrywy słuchowe ośrodki odruchowe połączenia z układem limbicznym (istota szara środkowa śródmózgowia) istota szara środkowa => odruchy na nagle pojawiające się dźwięki lub obrazy śródmózgowia na skraju pola widzenia, niewyraźne, np. tylko mignięcia czegoś przed oczami Całość informacji czuciowej prócz węchu przechodzi przez wzgórze WZGÓRZE ukł. limbiczny twór siatkowaty? kora asocjacyjna skroniowo – ciemieniowo- potyliczna A M LD VA jj. podstawne LP VI s VL Pul. kora słuchowa kora wzrokowa VPL VPM móżdżek pęczek smukły i klinowaty dr. rdzeniowo - korowa n. V 4 Jądra wzgórza - jądra kojarzeniowe - jądra siatkowate - jądra swoiste wzgórza Wzgórze - obdarza wrażenia komponentą emocjonalną - ośrodek scalający - ośrodek kontrolujący przepływ info czuciowej (bramka kontrolna) Uszkodzenie wzgórza 1. Zmiana wrażliwości na bodźce czuciowe o hipoestezja ( wrażliwości) o hiperestezja ( wrażliwości) 2. Spaczony odbiór bodźców (np. dotyk jako ból) 3. Gwałtowne, uporczywe bóle (trudne do opanowanie) 4. Ruchy mimowolne KORA MÓZGOWA 6 warstw: I drobinowa – połączenia z różnymi warstwami kory II ziarnista zewnętrzna – drogi ukł. siatkowatego III piramidowa zewnętrzna – połączenia międzykorowe IV ziarnista wewnętrzna – swoiste drogi V piramidowa wewnętrzna – źródło wielkich dróg zstępujących ukł. piramidowego VI wielokształtna – połączenia między różnymi obszarami kory mózgowej Kora: - budowa kolumnowa kory (charakterystyczna) - obustronne połączenia ze wzgórzem grzbietowym - istnienie pól o odmiennej fizjologii (odmiennych połączeniach i funkcji) Zakręt zaśrodkowy: - organizacja kontrlateralna - wielkość reprezentacji => odzwierciedlenie wrażliwości na bodźce - organizacja somatotopowa - reprezentacja czucia o eksteroceptywnego o proprioceptywnego o interoceptywnego Uszkodzenie kory zaśrodkowej: - niemożność lokalizacji działającego bodźca - astereognozja (niemożność rozpoznania przedmiotów dotykiem) - osłabienie czucia proprioceptywnego Uszkodzenia korowe nie znoszą całkowicie czucia somatycznego Uporządkowanie czucia wg. stopnia uszkodzenia: dotyk epikrytyczny > propriocepcja > czucie temperatury > czucie bólu 5 Pole 5 i 7 – wytworzenie schematu własnego ciała Czucie z języka biegnie do mostu, a potem do wzgórza i kory Okolice kojarzeniowe kory: I czołowo – oczodołowa siedlisko myślenia abstrakcyjnego, przewidywania inteligencja hamowanie stanów emocjonalnych - uszkodzenie: zaburzenia osobowości brak planowania emocjonalne pobudzenie dziecięce fantazjowanie II zakręt środkowy i dolny (płat skroniowy) - pamięć trwała engram =ślad - uszkodzenie utrata pamięci trwałej III okolica skroniowo – ciemieniowa - mechanizmy mowy (nadrzędny ośrodek mowy) 4 ośrodki mowy: - ruchowy (Broca, pole 44 Brodmanna) - ruchy pisarskie ręki (wyżej od Broca) - wzrokowy mowy ( rozpoznawanie znaków pisarskich, do tyłu od Wernickego) - słuchowy mowy (Wernickego) Zaburzenia mowy = AFAZJE: → czuciowe → ruchowe aleksja – zaburzenia zdolności czytania Półkule mózgu nie są sobie równe: Lewa półkula - werbalna logiczna analityczna - Prawa półkula (holistyczna) rozpoznawanie całości twarzy rozpoznawanie stosunków przestrzennych emocjonalna funkcje niewerbalne malowanie, muzyczne 6 Ciało modzelowate: - połączenia heterotopowe – między różnymi ośrodkami połączenia homotopowe – między tymi samymi ośrodkami u kobiet więcej włókien ostateczne ukształtowanie w wieku 10 lat 7 NEURO FIZJOLOGIA Wykład III 18.04.05 Integracja: Rdzeń kręgowy - napięcie mięśni (odruchy miotatyczne) Pień mózgu - regulacja napięcia mięśni (twór siatkowaty zstępujący) - kontrola odruchów zapewniających utrzymanie prawidłowej postawy ciała Napięcie mięśni zmienia się pod wpływem motoneuronów γ, regulacja przez zstępujący twór siatkowaty. Normalnie wszystkie mięśnie są napięte, zarówno prostowniki jak i zginacze. Przeważa jednak napięcie prostowników. Prostowniki (mięśnie antygrawitacyjne): - szyi - grzbietu - kończyn dolnych Rozkład napięcia między prostowniki – zginacze kontrolowany jest przez 2 ośrodki w pniu mózgu => 2 odruchy: 1. toniczny odruch błędnikowy 2. toniczny odruch szyjny Ad1. - Gdy głowa uniesiona do góry – wzmożone napięcie prostowników kończyn, głowy i grzbietu - Gdy głowa opuszczona – spadek napięcia prostowników - Receptorem jest: błędnik - Efektorem są: mięśnie Ad2. Odruch z proprioreceptorów szyjnych głowa do góry => wyprost kończyn przednich, spadek napięcia w prostownikach kończyn tylnych (postawa psa wyjącego do księżyca) głowa w dół => wyprost kończyn tylnych, zgięcie przednich (postawa psa jedzącego z miski) zwrot głowy w jedną str. => kończyny po stronie, w którą głowa jest zwrócona wyprostowane (by podeprzeć głowę), spadek napięcia w prostownikach kończyn po stronie przeciwnej Te odruchy są możliwe do zaobserwowania u zwierzęcia odmóżdżonego => przecięcie na wysokości śródmózgowie most, poniżej j. czerwiennego. Zespół takich objawów => sztywność odmóżdżeniowa, występuje przesadne ujawnienie się odruchów antygrawitacyjnych 8 Następuje: - wyprost szyi, grzbietu, ogona, kończyn Wzmożone napięcie w mm. antygrawitacyjnych wywołane przez: - wzrost pobudliwości motoneuronów α - wzrost pobudliwości motoneuronów γ (wrzeciona mięśniowe) Impulsacja z: - jj. przedsionkowych droga przedsionkowo – rdzeniowa motoneurony γ i wzmożenie napięcia mięśni zniszczenie tych jąder znosi objawy sztywności odmóżdżeniowej - twór siatkowaty mostu tonicznie (stale) zwiększa napięcie w mm. prostownikach (motoneurony γ) - twór siatkowaty rdzenia obniża napięcie w prostownikach, gdy jest sterowany przez korę ruchową (pole 4S), prążkowie i móżdżek Gdy nie jest połączony z nimi odcięte połączenia hamujące Sztywność odmóżdżeniowa jest zazwyczaj wynikiem katastrof, ciężkich wypadków itp. U ludzi częściej sztywność z odkorowania. Dodatkowo dochodzi zgięcie kończyn przednich wpływ j. czerwiennego, które zwiększa napięcie zginaczy kończyn przednich. Droga czerwienno – rdzeniowa dochodzi tylko do wysokości szyi, dlatego nogi są wyprostowane, a ręce zgięte. 4 drogi związane z utrzymaniem postawy ciała i koordynacją ruchów: - przedsionkowo – rdzeniowa - siatkowo – rdzeniowa - pokrywowo – rdzeniowa - czerwienno - rdzeniowa Śródmózgowie zajmuje się przywracaniem prawidłowej postawy ciała, gdy zostanie ona zaburzona - ośrodki korekcyjne (naprawcze) dlatego kot zrzucony z wysokości odruchowo spada na 4 łapy Wzrokowe odruchy poprawcze wymagają nienaruszonej kory!!!! Okolice ruchowe kory Cechy charakterystyczne takich ruchów: - wyzwalane z okolic ruchowych kory - możliwość stosowania odmiennych strategii w celu osiągnięcia tego samego celu - są wyuczone, a ich wykonanie polepsza się wraz z treningiem Kora mózgu aby wykonać ruch nie myśli o skurczach kolejnych mięśni, a o całości ruchu. - musi mieć wyobrażenie o ruchu (co po kolei ma zrobić) - musi znać stan własnego aparatu mięśniowego (rozkład napięcia) - dopiero wtedy może wykonywać ruch 9 Reprezentacja korowa ruchu - kora I rzędowa ruchowa (M1) zakręt przedśrodkowy, obejmuje pole 4 Brodmanna - dodatkowa okolica ruchowa (M2), część przyśrodkowa i boczna płata czołowego - pole przedruchowe – pole 6 Brodmanna Pole 4, I rzędowa kora ruchowa - organizacja somatotopowa - reprezentacja proporcjonalna do precyzji wykonywanych ruchów - steruje ruchami kończyn po stronie kontrlateralnej - główny efektor ruchu (z warstwy 5. włókna dróg piramidowych najgrubsze, najszybsze), kolumny działają jako osobne moduły sterujące mm. synergistycznymi, kodują kierunek ruchu. Dodatkowe pole ruchowe - większość projekcji kieruje do I rzędowej kory ruchowej - somatotopia - steruje złożonymi ruchami (ruchami wymagającymi jednoczesnego zaangażowania obu kończyn, koordynuje złożone czynności ruchowe) - uczestniczy w planowaniu złożonych sekwencji ruchów (wyobrażenie sobie ruchu) Okolica przedruchowa (pole 6) - koordynuje skurcze mięśni osiowych i proksymalnych w trakcie wykonywania ruchów - neurony tej okolicy aktywują mm. szybciej niż pole 4 - zaangażowana w planowanie - aksony biegną do: drogi korowo – rdzeniowej prążkowia przyśrodkowego systemu zstępującego Przyśrodkowy system zstępujący: - drogi, które zawiadują proksymalnymi częściami kończyn + mm. osiowymi (tułów) - drogi: pokrywowo – rdzeniowa przedsionkowo – rdzeniowa siatkowato - rdzeniowa Boczny system zstępujący - zawiaduje mięśniami odsiebnymi (dystalnymi) Zniszczenie dodatkowej okolicy ruchowej (pola6) i ciemieniowych okolic (czuciowych) bardziej zaburza wykonywanie ruchów niż samo zniszczenie pola 4 – I rzędowej kory ruchowej. apraksja – niemożność wykonywania złożonych czynności ruchowych mimo sprawnego aparatu ruchowego, braku niedowładów, np. czesania się, ubierania itp. 10 NEURO FIZJOLOGIA Wykład IV 18.04.05 Kora mózgowa (okolice ruchowe) wzgórze jj. podstawy móżdżek Pień mózgu skurcz mięśni Rdzeń kręgowy receptory czuciowe Do kolumny korowej dochodzą informacje: - z okolicy M2 i pola 6 tej samej półkuli - z półkuli przeciwstronnej z kory ruchowej - z kory czuciowej (1, 2, 3) i z pola asocjacyjnego (5 i 7) => schemat własnego ciała - z układu siatkowatego wstępującego => działanie wzbudzające - ze wzgórza (j. brzuszne boczne => impulsacja z móżdżku przez jj. mostu i oliwki) Z kolumny wychodzą informacje: - z neuronów piramidowych do: prążkowia pnia mózgu jj mostu => móżdżek jj. oliwki => j. czerwienne => układ siatkowaty drobnokomórkowe motoneuronów α – zakończenie dróg piramidowych motoneuronów γ interneuronów Z okolic ruchowych kory i nie tylko wychodzą drogi korowo – rdzeniowe i korowo – jądrowe Drogi korowo – rdzeniowe - boczna przednia Źródło: - pola 4 i 6 okolice ruchowe (40% włókien) - pola czuciowe 1, 2, 3 (20%) - pole czołowe i ze styku włókien ciemieniowo – potyliczno – skroniowych (40%) 11 Starsza filogenetycznie jest droga korowo – rdzeniowa przednia. Wychodząc z kory biegnie przez pień i krzyżuje się na poziomie rdzenia kręgowego. Prowadzi 20% włókien. Po drugiej stronie rdzenia unerwia motoneurony mięśni przez cały system interneuronów (unerwienie pośrednie), a te interneurony oddziaływują na motoneurony α tułowia i proksymalne mięśnie kończyn Droga korowo rdzeniowa boczna Właściwa tylko naczelnym. Krzyżuje się na poziomie piramid rdzenia przedłużonego, prowadzi 80% włókien. Dochodzi do rogu brzusznego rdzenia, do jego części bardziej bocznej. Kończy się bezpośrednio na motoneuronach α dystalnych części kończyn => zawiaduje ruchami precyzyjnymi wykonywanymi przez te kończyny. Uszkodzenie: - niedowład wiotki na początku - później niedowład spastyczny - patologiczny objaw Babińskiego (fizjologiczny u niemowląt, które nie mają jeszcze wykształconych w pełni dróg piramidowych) Uszkodzenia drogi korowo – rdzeniowej przedniej - niedowład tułowia - niedowład proksymalnych części kończyn Uszkodzenia drogi korowo – rdzeniowej bocznej - niedowład dystalnych części kończyn Jądra podstawy - współdziałają w wyzwalaniu czynności dowolnych - zawiadywanie czynnościami automatycznymi (sekwencja ruchów automatycznych, zapamiętanych w formie pamięci proceduralnej) - zasadnicza rola w tworzeniu i przechowywaniu pamięci proceduralnej - dostosowanie postawy ciała do wykonywanej czynności dowolnej, np. postawa przy zakładaniu butów może być różna (stojąca, siedząca, leżąca ;). Dostosowanie jej zależy od jąder podkorowych Jądra podkorowe: 1. j. ogoniaste (wejście) 2. skorupa (wejście) 3. gałka blada (wyjście) 4. j. niskowzgórzowe 5. istota czarna prążkowie ciało prążkowane 12 kora ruchowa modulacja aktywności korowych okolic ruchowych (torujące lub ham.) przez receptory D1 - pobudzająco D2 - hamująco Glutaminian prążkowie DA GABA wzgórze subst. P GABA gałka blada Glu GABA istota czarna j. niskowzgórzowe pobudzające hamujące Gałka blada nie ma bezpośrednich połączeń z rdzeniem, dlatego swoje oddziaływania wykazuje pośrednio przez: 1. zwrotną projekcję do kory przez wzgórze 2. połączenia gałki bladej do pnia Ad1. drogą bezpośrednią Gałka blada (wew.) wzgórze kora (torująco) drogą pośrednią Gałka blada (zew.) niskowzgórze gałka blada (wew) wzgórze kora (hamująco) Ad2. Połączenia gałki bladej z pniem mózgu: - jj. siatkowate – regulacja napięcia mięśni - j. czerwienne (droga gałkowo – czerwienna) cz. drobnokom. ukł. siatkowaty dolne j. oliwki móżdżek - j. oliwki móżdżek Pętle kontrolne: - okolica płata czołowego j. ogoniaste gałka blada planowanie ruchów i jego celowości - okolica płata czołowego skorupa gałka blada kontrola precyzyjnych czynności Zespoły hypotoniczno – hiperkinetyczne - obniżenie napięcia mięśni - nadmiar ruchliwości, mimowolne ruchy mm. twarzy i kończyn nie dające się opanować - pląsawica, atetoza, balizm, wieloogniskowe uszkodzenie kory i jj. podkorowych - zaburzenia funkcji wewnętrznych prążkowia, ukł. Ach- i GABA-ergicznych 13 Zespoły hipertoniczno – hypokinetyczne - wzmożone napięcie mm. prostowników i zginaczy - ubóstwo ruchowe - maskowata twarz, posągowa postawa, powolne ruchy, drżenia mm. w spoczynku - mikrografia – pisanie drobnymi literami Choroba Parkinsona - uszkodzenie gałki bladej, istoty czarnej - zaburzenia funkcji ukł. dopaminergicznego Móżdżek - - 10% masy mózgowia ale zawiera połowę neuronów ruchowych. Samodzielnie nie spełnia żadnej funkcji ruchowej, jego stymulacja nie wywołuje żadnych skurczów mięśni. kontroluje postawę ciała i napięcie mięśni kontroluje wszystkie wykonywane czynności ruchowe dowolne, mimowolne i automatyczne pobudza mm. antagonistyczne dla danego ruchu, hamuje agonistyczne swoje wpływy wywiera pośrednio przez struktury korowe lub podkorowe (brak drogi móżdżkowo – rdzeniowej) Móżdżek musi mieć info: - czuciowe z całego ciała - ze wszystkich receptorów - o stanie aparatu ruchowego (info proprioceptywne) - o aktualnie wykonywanych i planowanych dopiero ruchach Anatomicznie dzieli się na 3 części: - płat grudkowo – kłaczkowy (archicerebellum) - płat przedni + część robaka ( paleocerebellum) - płat tylny + robak ( neocerebellum) Czynnościowo: - móżdżek przedsionkowy – jj. przedsionkowe - móżdżek rdzeniowy (robak, części pośrednie półkul) – j. wierzchu - część korowo – móżdżkowa (cz. boczne półkul) – j. zębate W móżdżku reprezentacja czuciowa somatotopowa zarówno w płacie przednim jak i tylnym: → tułów i proksymalne części kończyn – robak → dystalne części kończyn – część pośrednia półkul Móżdżek kontroluje ruchy aktualnie wykonywane Boczne części płatów nie posiadają reprezentacji czuciowej. Biorą udział w korygowaniu czynności dopiero zamierzonej, zaplanowanej przez korę. kora jądro móżdżku droga wyprowadzająca z móżdżku 14 Kora móżdżku posiada 3 warstwy: - warstwa drobinowa komórki koszyczkowe komórki gwiaździste - warstwa zwojowa komórki Purkinjego - warstwa ziarnista komórki ziarniste małe komórki Golgiego Neurony gruszkowate (Purkinjego) - ich aksony są jedyną drogą wyprowadzającą z kory móżdżku - podążają do jąder móżdżku - są GABAergiczne (hamujące) Włókna doprowadzające impulsację do kory móżdżku: - włókna pnące aksony neuronów z j. dolnego oliwki proprioceptywne z rdzenia impulsacja z kory ruchowej oddają pobudzające bocznice do j. móżdżku dochodzą do dendrytów Purkinjego i łączą się monosynaptycznie (bezpośrednio, łatwo i silnie pobudzają) każde włókno pnące unerwia 1 – kilka kom. Purkinjego aktywacja w czasie uczenia się nowych czynności - włókna kiciaste np. z rdzenia, mostu, ukł. siatkowatego wejście pośrednie, bo kończą się na kom. ziarnistych, a nie na Purkinjego wpływ na kom. Purkinjego poprzez kom. ziarniste 1 włókno kiciaste kończy się na 200 tys. kom. Purkinjego (unerwia duży obszar) oddają bocznice do jąder (pobudzające) Włókna kiciaste stanowią bardzo ważne wejściowe połączenie z rdzenia, który wysyła przez nie info: w jakim stanie jest aparat ruchowy o info z mięśni, ścięgien, stawów o droga rdzeniowo – móżdżkowa tylna o stanie aktywności interneuronów w rdzeniu – info o kopii ruchowej, odbicie stanu aktualnego interneuronów w rdzeniu, o rozkładzie aktywności interneuronów o droga rdzeniowo – móżdżkowa przednia 15 Informacje biegnące przez włókna kiciaste zanim dotrą do kom. Purkinjego w korze, już pobudzają jądra móżdżku poprzez kolaterale. Pobudzone kom. Purkinjego hamują jądra. W ten sposób oscylacje – pobudzenie antagonistów i hamowanie agonistów; wpływ na ruch aby był płynny, wpływy korekcyjne. Wpływy korekcyjne: - część przedsionkowo – móżdżkowa otrzymuje informacje z narządu równowagi i powoduje poprzez jj. przedsionkowe utrzymanie równowagi i ruchy gałek ocznych - móżdżek rdzeniowy – otrzymuje połączenia przedsionkowe, słuchowe, wzrokowe, z części osiowych ciała i proksymalnych części kończyn. Swoje wpływy wywiera przez j. wierzchu i przekazuje do przyśrodkowego systemu zstępującego - część pośrednia móżdżku otrzymuje info z części dystalnych kończyn, z n. V, kontroluje ruchy dystalnych części kończyn i ruchy n. V, związane z j. wsuniętym (j. kulkowate i czopowate) j. wsunięte = j. wstawkowe = j. kulkowate + czopowate - część. korowo – móżdżkowa – związana z j. zębatym info z kory ruchowej i czuciowej, j. mostu, j. czerwiennego, jj. oliwki info o planowanym ruchu wysyła wpływy korygujące do kory ruchowej i przedruchowej przez wzgórze, a także przez część siatkowatą (drobnokomórkową) j. czerwiennego do układu siatkowatego zstępującego ma wpływ na dobór odpowiedniej strategii ruchu koryguje ruchy dopiero planowane Uskzodzenia: - spadek napięcia mięśni - atonia - osłabienie silnych skurczów – astenia - trudności w utrzymywaniu wyprostowanej postawy ciała – astazja - niezborności ruchowe – ataksja Niezborności ruchowe (ataksje) - dysmetria – niemożność trafienia do celu - drżenie zamiarowe – towarzyszy ruchowi wykonywanemu (próba palec – nos) Są to objawy uszkodzenia głównie bocznych części półkul i j. zębatego Zaś uszkodzenie robaka objawia się m.in. chodem na szerokiej podstawie (jak osoba pijana), mową skandowaną. Ukł. zstępujący: przyśrodkowy - przedsionkowo – rdzeń. - siatkowo – rdzeń. - pokrywowo – rdzeń. - korowo – rdzeń. przednia boczny - czerwienno – rdzeń. - korowo – rdzeń. boczna 16 NEURO FIZJOLOGIA Wykład V 25.04.05 Układ siatkowaty - generator aktywności dla całego układu nerwowego. Anatomicznie składa się z: - twór siatkowaty o rozciąga się w przyśrodkowej części pnia mózgu przez rdzeń przedłużony, most, śródmózgowie – przez jego część między mózgowiową, po jj. siatkowate wzgórza (niespecyficzne) o nazwa pochodzi od neuronów z licznymi wypustkami, które tworzą bardzo skomplikowaną sieć o dużym stopniu konwergencji i dywergencji - j. olbrzymiokomórkowe (wielkokomórkowe) śródmózgowia o zawiera neurony cholinergiczne - j. miejsca sinawego o znajduje się w nakrywce śródmózgowia o zawiera neurony noradrenergiczne o wychodzą z niego 2 peczki brzuszny peczek grzbietowy pęczek - jj. szwu o lezą w linii środkowej mostu i rdzenia przedłużonego o zawierają neurony serotoninergiczne Układ siatkowaty jest układem o projekcji: - pozawstęgowej (przewodzi impulsy poza wielkimi wstęgami) - niespecyficznej - nieswoistej - rozlanej 2 drogi dla informacji czuciowej: 1. specyficzna dla każdego rodzaju czucia a. mało liczebna neuronalnie b. szybka c. dochodzi do specyficznych okolic korowych 2. poprzez kolaterale trafia do ukł. siatkowatego głównie w pniu a. i tym układem nieswoiście pobudza wszystkie pola korowe b. nieswoiście ponieważ bodźce tracą swoje specyficzne znaczenie z powodu licznych konwergencji i dywergencji Udowodnienie istnienia obu tych dróg - Po drażnieniu receptorów, np. ręki impulsacja biegnie drogą 1. do kory zaśrodkowej i tam możliwy jest do zarejestrowania tzw. potencjał pierwotny ze ściśle określonej okolicy czuciowej. Potencjał ten jest obecny w czasie snu i podczas narkozy. 17 - Zaraz po potencjale pierwotnym z opóźnieniem pojawia się potencjał wtórny, który jest rejestrowany z rozległych obszarów kory. Jest to odpowiedź niespecyficzna nieobecna w czasie snu i narkozy. Narkoza blokuje przewodzenie bodźców czuciowych po drogach niespecyficznych. Funkcją układu siatkowatego jest regulacja progu pobudliwości struktur, na które układ ten oddziaływuje. Jego wpływy mogą być realizowane „do góry” ( w kierunku kory), bądź też „do dołu” ( w kierunku rdzenia kręgowego). Stało się to podstawą do podziału układu siatkowatego na dwie części: - wstepującą (w kierunku kory) - zstępującą ( w kierunku rdzenia) Ponadto w zależności od pełnionej funkcji dzielimy go na: - część aktywującą - część hamującą Po złożeniu obu podziałów razem otrzymujemy: - część wstępującą aktywującą (RAS) - część wstępującą hamującą – związana z procesami snu - część zstępującą aktywującą - część zstępującą hamującą RAS - układ aktywujący pnia (szczególna rola nakrywki śródmózgowia!!!) jj. niespecyficzne wzgórza (jj. siatkowate) Jest odpowiedzialny za niespecyficzne, toniczne pobudzenie całej kory mózgu, zapewniając podstawowy poziom czuwania, który jest uzależniony od jego prawidłowej funkcji, a w szczególności od prawidłowej funkcji nakrywki śródmózgowia. Na tle podstawowego poziomu czuwania czasami dochodzi do wzrostu czujności. taki epizod nazywa się uwagą. Jest ona uzależniona od jj. niespecyficznych wzgórza. - podstawowy poziom czuwania – NAKRYWKA uwaga – WZGÓRZE Ukł. siatkowaty wstępujący hamujący - jest odpowiedzialny za sen 18 Stan czuwania i snu ma swoje odbicie w charakterystycznej czynności neuronów kory (EEG): niska Amplituda (A) wysoka częstotliwość (f) bardzo niska A wysoka f (na wykładzie rys fal β przypominał bardziej stadium 1 snu) charakterystyczny dla hipokampa wysoka A bardzo niska f U człowieka 3 podstawowe rytmy: - fale α o występują wyłącznie u człowieka o rejestrowane z kory ciemieniowo – potylicznej u dorosłych pozostających w spoczynku z zamkniętymi oczami o rytm: f= 8 – 12 Hz; A= około 50 μV o blokowanie rytmu α, np. poprzez otwarcie oczu => pojawienie się zapisu desynchronicznego, aktywacja ukł. współczulnego także powoduje wzbudzenie, również behawioralne - fale β o towarzyszą czuwaniu o rejestrowane z okolicy czołowej o są desynchroniczne o rytm: f > 30 Hz; A= około 30 μV - fale δ o charakterystyczne dla snu wolnofalowego o pojawiają się głównie w 3 i 4 stadium tego snu o rytm: f=4 Hz; A=100 μV Dla każdego człowieka wzorzec fal jest charakterystyczny, indywidualny. U noworodka fale mają niskie częstotliwości w granicach kilku Hz. Dopiero później wykształca się charakterystyczny dla każdego rytm falowy. Pień mózgu ma ogólne wzbudzające działanie na organizm. Koncentracja uzależniona jest od wzgórza, od jego jąder siatkowatych, ponieważ posiadają one zdolność do wybiórczego aktywowania konkretnych okolic kory, na które jest zwrócona uwaga. Wzgórze ma możliwość wybiórczego przepuszczania do kory bodźców, na których jest skoncentrowana uwaga (bramka kontrolna). A jednocześnie potrafi tłumić inne nieważne bodźce => habituacja 19 habituacja => nieodłączna dla uwagi, niezwracanie uwagi na nieważne, monotonne bodźce Stan wzmożonej czujności nie może trwać w nieskończoność. Wykazano, że człowiek jest w stanie skupić uwagę na jednej rzeczy przez około 45 min. Po tym czasie profesorowie nie mają prawa się dziwić, że ich nie słuchamy... SEN - stan hamowania kory przez układ siatkowaty nie wiadomo po co właściwie jest, bez wątpienia jest on niezbędny nie da się człowieka pozbawić snu im młodszy organizm tym bardziej wrażliwy na jego braki o młode szczenięta giną po 3 dobach bez snu!!! Sen dzielimy na 2 fazy: - faza wolnofalowego snu (SEM lub NREM) o zajmuje około 76 – 80% snu o pojedynczy epizod trwa 60 min. - faza REM o trwa 20 – 30 min. o faza o szybkich ruchach gałek ocznych Kilka niezbędnych pojęć: - REM => rapid eye movement - NREM => non rapid eye movement - EEG => elektroencefalogram - EOG => elektrookulogram, rejestruje ruchy gałek ocznych - EMG => elektromiogram, rejestruje napięcie mięśni - hipnogram => wykres stadiów snu - polisomnogram => jednoczesna rejestracja EEG, EOG, EMG o pozwala na odróżnienie snu od czuwania, a także poszczególnych faz snu od siebie NREM - w EEG postępująca synchronizacja fal mózgu, aż do wystąpienia wolnych fal δ niezbędnych do regeneracji OUN stadium 3 – pojawiają się fale δ stadium 4 – fale δ 20 Pozbawienie organizmu 3 i 4 stadium snu (fale δ), powoduje iż podczas kolejnego snu organizm wydłuża czas trwania tych stadiów i niejako „nadrabia zaległości”. Sen wolnofalowy: - ↓RR - ↓HR - ↓ wentylacja minutowa - cykliczny sprzężony z dobowym szczytem uwalniania GH - stłumienie aktywności neuronów w korowych pola asocjacyjnych (także w REMie) - wzrost aktywności: o j. pasma samotnego o przedniej części podwzgórza o jj. nieswoistych wzgórza obok neuronów związanych z habituacją znajdują się tam również neurony układu rekrutującego, które synchronizują czynność bioelektryczną kory, charakterystyczną dla snu wolnofalowego o części podstawnej przodomózgowia Faza REM (sen paradoksalny) - - - - - charakteryzuje się w EEG rytmem bardzo podobnym do czuwania (do fal β) próg przebudzenia w całym cyklu snu jest najwyższy w tej fazie (najtrudniej się obudzić) zajmuje 25 – 30% snu o noworodek śpi w 50% REMem, czas ten stopniowo się skraca wraz z wiekiem dziecka i około 2-3 roku życia ustala się na poziomie 25 – 30% desynchronizacja czynności elektrycznej kory, szybkie ruchy gałek ocznych, ↓napięcia mięśni, nieregularne RR, HR i oddech, wyłączenie mechanizmów termoregulacyjnych marzenia senne zabarwione emocjonalnie, barwne o w NREM (ok. 15% rzadziej) także występują marzenia senne, ale są one bardziej intelektualne, pozbawione emocji wzrost aktywności w strukturach REM – on: neurony cholinergiczne dają początek salwom mostowo – kolankowo – potylicznym (salwy PGO) niektóre okolice rdzenia spadek aktywności w strukturach REM – off: jj. szwu – serotoninergiczne jj. miejsca sinawego – noradrenergiczne Rekord bezsenności: 264(246?) godzin!!!!! a odsypiał tylko 14h Przy długo trwającym braku snu: - zmiany osobowości => rozdrażnienie, agresja - pogorszenie wszelkich wyników testów, dramatyczny wzrost ilości popełnianych błędów 21 NEURO FIZJOLOGIA Wykład VI 26.04.05 UKŁAD LIMBICZNY - decyduje o osobowości emocjonalnej składa się ze struktur korowych i podkorowych Struktury korowe - zakręty oczodołowe - zakręt obręczy - biegun pata skroniowego - hipokamp - opuszka węchowa Struktury podkorowe - ciało migdałowate - podwzgórze - okolica przegrody przodomózgowia - jj. przednie wzgórza - istota szara środkowa śródmózgowia czasami także: - miejsce sinawe - istota czarna - jj. szwu Układ limbiczny - steruje czynnościami napędowo – emocjonalnymi - uczestniczy w mechanizmach uczenia się i pamięci - współdziała z układem siatkowatym w wywoływaniu i utrzymywaniu stanu czuwania Działania ludzi i zwierząt są zazwyczaj ukierunkowane na jakiś cel (zdobycie czegoś, uniknięcie zagrożenia) takimi zachowaniami steruje układ limbiczny. zachowanie motywacyjne = zachowanie napędowe, popędowe Potrzeba - odchylenie od homeostazy, optimum życiowego - biologiczne (np. pokarm) - psychiczne (np. zabawy) - społeczne (miejsce w hierarchii) Napędy apetytywne (dążenie), awersyjne (unik) - wrodzone, nabyte - silne: strach, wściekłość, macierzyński - słabe: pielęgnacji ciała Popędy mogą współistnieć obok siebie, wzmagać jeden drugiego bądź też nawzajem się hamować. 22 motyw potrzeba pobudka ułatwia 1 uczenie się wyzwala popęd napęd modyfikuje2 percepcję bodźca uruchamia mechanizmy ruchowe wyzwala działanie zaspokojenie potrzeby wyzwala emocje Emocje - subiektywne odczucia o przyjemności o przykrości - - obiektywne przejawy o mimika o wokalizacja o zmiany RR HR oddechu szerokości źrenic struktury limbiczne pnia mózgu znak emocji (przyjemność, przykrość) o jest zgodny z kierunkiem zachowania motywacyjnego (gdy coś jest przyjemne, to dążymy do tego, gdy przykre staramy się unikać) uczenie się zachowań związanych z zaspokojeniem potrzeby skupianie się na bodźcach, które są związane z danymi napędami, np. gdy jesteśmy głodni bardziej żywo reagujemy na bodźce związane z jedzeniem (widok, zapach) 1 2 Emocje - trwają dłużej niż wywołujący je bodziec - nie potrafimy „na zawołanie” wzbudzić w sobie emocji, a jeżeli już się pojawią nie jesteśmy w stanie ich zupełnie stłumić jest to spowodowane zbyt małą ilością i zbyt słabymi połączeniami biegnącymi od kory do ukł. limbicznego - kora przedczołowa może wpływać hamująco na nasze zachowania emocjonalne 23 KRĄG PAPEZA I KRĄG NAUTY kora przedczołowa kora asocjacyjna zakręt obręczy przednie j. wzgórza hipokamp sklepienie ciała suteczkowate podwzgórza ciało migdałowate podwzgórze śródmózgowie Struktury i połączenia należące do kręgu Papeza zostały pogrubione Krąg Papeza został zmodyfikowany przez Naute, który uzupełnił go o kolejne struktury (na rysunku zapisane normalną czcionką). Najlepiej poznanym u człowieka jest układ wykrywający zagrożenie, wyzwalający odpowiednią reakcję i wywołujący uczucie strachu. Uczucie jako takie, np. strach czy przyjemność, pojawia się dopiero wtedy, gdy mózg jest świadomy swojego istnienia, czyli nie u niższych zwierząt. Bodźce zagrażające są różne dla różnych gatunków, jest ich bardzo wiele. Natomiast repertuar zachowań, reakcji na te bodźce jest bardzo mały i zadziwiająco podobny u różnych gatunków. Są to: - ucieczka - atak - znieruchomienie Struktury wykrywające zagrożenie i wywołujące reakcję: - ciało migdałowate - podwzgórze - istota szara środkowa śródmózgowia Modulacja zachowania uzależniona jest od: - przegrody - hipokampa Struktury te oceniają ryzyko konkretnego zachowania w danej sytuacji. Mogą doprowadzić do zmiany wzorca zachowania lub zmiany jego motywacji. 24 Amygdala Analiza i integracja info sensorycznej; ocena biologicznego znaczenia sygnału Brzuszno – przyśrodkowe podwzgórze informacja o stanie hormonalnym organizmu Przegroda Hipokamp ocena ryzyka wpływy hamujące Przednie podwzgórze integracja info z amygdali BprP i przegrody PAG ostateczne ognisko kontrolujące motywacyjne i wegetatywne komponenty ataku obronnego Wzgórze jest w stanie ocenić tylko czy coś niepokojącego jest, czy go nie ma. Nie wie czy to jest patyk, czy wąż. Informacja dalej biegnie do ciała migdałowatego, które nadaje jej znaczenie emocjonalne i przekazuje ją do PAG (istoty szarej środkowej śródmózgowia, na neuroanacie zwanej istotą szarą okołowodociągową ) PAG wyzwala skoordynowaną reakcję na zagrożenie Dopiero kora jest w stanie rozpoznać na co właściwie patrzymy. Informacja bezpośrednio ze wzgórza do ciała migdałowatego i PAG biegnie szybciej niż w drodze pośredniej przez korę. W rezultacie szybciej reagujemy niż zdamy sobie sprawę dlaczego reagujemy. Jak to mówią? „Strzeżonego Pan Bóg strzeże” – lepiej jest „na wszelki wypadek” odskoczyć 5 razy od patyka niż 1 raz za późno od węża 25 Neuroprzekaźniki: - GABA – toniczny wpływ hamujący na struktury nerwowe związane z reakcją emocjonalno – lękową - Glu, Asp – toniczny wpływ pobudzający na reakcje lękowe Zachowania agresywne różnią się od zachowań związanych ze strachem, np. - strach – zwężenie naczyń skórnych, inna postawa ciała, mimika - agresja – rozszerzenie naczyń skórnych Z obserwacji klinicznych wynika, że ciało migdałowate, hipokamp, otaczająca je kora płata skroniowego biorą udział w emocjach agresywnych Emocje pozytywne mogą nie odnosić się do jakiś określonych bodźców (bliżej nieokreślony błogostan, szczęście). Ich podłoże stanowi aktywacja tzw. układu nagrody związanym z pęczkiem środkowym przodomózgowia (MFB), który grupuje włókna o transmisji katecholaminergicznej. Strukturami również związanymi z ukł. nagrody są: - kora przedczołowa - j. wtrącone - część grzbietowa pnia mózgu - brzuszna część nakrywki śródmózgowia o od niej bierze początek dopaminergiczny szlak mezolimbiczny do kory czołowej, ciała migdałowatego, hipokampa o zablokowanie receptorów DA lub przerwanie tego szlaku hamuje reakcje samodrażnienia (np. u szczurów z wszczepionymi elektrodami do ukł. nagrody) o amfetamina aktywuje układ nagrody poprzez wyrzut DA powodując odczuwanie przyjemności anhedonia => niemożność odczuwania przyjemności; wiodący objaw w chorobach depresyjnych UCZENIE SIĘ I PAMIĘĆ uczenie się – nabywanie informacji pamięć – przechowywanie informacji w czasie z możliwością jej powtórnego przywołania Podział pamięci zależy od przyjętego kryterium: Kryterium czasu –pamięć: - natychmiastowa (sensoryczna) o trwa kilka sekund - krótkotrwała (operacyjna, świeża) o trwa od kilku minut do kilku godzin o trwa tak długo jak krążą impulsy w polach kojarzeniowych kory o nie zależy od syntezy białek i transkrypcji genów o ulega zaburzeniu przez elektrowstrząsy o może przejść w pamięć długotrwałą 26 - długotrwała (trwała) o trwa nawet do końca życia o zależy od syntezy białek i transkrypcji genów o nie ulega zaburzeniu przez narkozę, sen, elektrowstrząsy Rodzaj nabytej informacji – pamięć: - opisowa o obejmuje pamięć krótko- i długotrwałą o pamięć encyklopedyczna, faktów, zdarzeń o zaburzają ją uszkodzenia płata skroniowego, hipokampa, ciała migdałowatego - proceduralna o pamięć nabytych umiejętności, sposobów zachowania, odruchów warunkowych, instrumentalnych (np. jazda na rowerze, prowadzenie samochodu) o tworzenie się jej zależy od jj. podkorowych, ciała prążkowanego, okolic korowych ruchowych - emocji o kluczową strukturą jest ciało migdałowate o pamięć nieświadoma o bardzo trudna do wygaszenia Struktury zaangażowane w proces konsolidacji pamięci kora przedczołowa kora asocjacyjna zakręt obręczy j. przednie wzgórza szlak suteczkowo wzgórzowy hipokamp sklepienie ciała suteczkowate konsolidacja pamięci – przechodzenie informacji z pamięci krótkotrwałej do długotrwałej Zdolność konsolidacji człowieka wynosi 20 bitów / sek czyli około 100x więcej niż całość miejsca w magazynach pamięci długotrwałej. Dlatego niezbędne jest ciągłe usuwanie informacji z pamięci trwałej. Konsolidacja polega na krążeniu impulsów w kręgu Papeza i wymaga pewnego czasu. Przerwanie połączeń miedzy strukturami tego kręgu zaburza procesy konsolidacji. Kluczową rolę odgrywa hipokamp. Jego uszkodzenie uniemożliwia wprowadzenie nowej informacji do pamięci długotrwałej. 27 Uczenie się U podstawy procesów uczenia się leży zjawisko długotrwałego wzmocnienia synaptycznego (LTP). Powoduje ono bardziej efektywne przewodzenie na złączach synaptycznych. Ten wzrost efektywności występuje szybko po aktywacji i może trwać wiele dni. Warunkiem koniecznym do zaistnienia LTP jest aby wejście synaptyczne było pobudzone przez element presynaptyczny i aby element postsynaptyczny był mocno zdepolaryzowany. Wtedy możliwe jest łatwiejsze przewodzenie impulsu wzrost jego amplitudy. LTP występuje przede wszystkim w hipokampie, choć zostało wykryte także w innych częściach mózgu, np. w korze. GLEJ Glej stanowi dla neuronów: - kierunkowskaz - bezpieczeństwo - podporę - izolację Glej: - makroglej – pochodzi z ektodermy - mikroglej – pochodzi z mezodermy Makroglej: - astrocyty - oligodendrocyty - ependymocyty Mikroglej: - mikroglej Makroglej Astrocyty: - włókniste – gównie występują wśród istoty białej - protoplazmatyczne – głównie występują wśród istoty szarej o wytwarzają wypustki protoplazmatyczne rozszerzające się na końcu w stopkę - wytwarzają czynniki troficzne pobudzające i ułatwiające wzrost neuronów (fibronektyna, laminina) - uczestniczą w formowaniu synaps w okresie prenatalnym i postnatalnym - wypustki ich izolują wszystkie synapsy w układzie nerwowym i zapobiegają przeciekaniu neurotransmiterów w pobliże innych synaps - stopki końcowe otaczają naczynia włosowate mózgu tworząc błonę graniczną - okołonaczyniowe astrocyty pobudzają śródbłonek naczyń włosowatych do wytwarzania enzymów charakterystycznych dla bariery krew – mózg i do wytwarzania ścisłych złączy 28 - - utrzymują homeostazę jonową wokół neuronów, wychwytują gromadzący się K+ i transportują go poprzez swoje ciała i stopki do naczyń włosowatych regulują dostępność neurotransmitera. Wychwytują Asp i Glu z przestrzeni synaptycznych. Glu zamieniają na Gln, którą transportują do neuronów, a te z kolei powtórnie zamieniają ją na Glu, który jest wydzielany. posiadają receptory charakterystyczne dla wszystkich neurotransmiterów Oligodendrocyty: - występują w istocie szarej i białej - tworzą osłonkę mielinową wokół wypustek neuronów Ependymocyty: - wyściełają komory mózgu i tworzą barierę oddzielającą płyn mózgowo – rdzeniowy od neuronów Mikroglej Mikroglej: - pochodzi z mezodermy - tworzy system odpornościowy mózgu - najmniejszy z gleju, bardzo zróżnicowany morfologicznie - procesy zapalne i uszkodzenie mózgu powodują transformację mikrogleju w jego formę aktywną, która ma zdolność do migracji i fagocytozy - jest odpowiedzialny za procesy reparacyjne (naprawcze) - należy do układu komórek prezentujących antygeny (APC) - wytwarza i wydziela cytokiny, np. interleukinę 1, TNF 29