Elektrofizjologia Układ Somatyczny - od niego zależny jet układ mięśniowy; zawiaduje procesami ruchowymi organizmu.Systemy regulacji:-system nerwowy (zależny od zdolności przekazywania impulsów)- system endokrynny (zależny od zdolności wydzilania hormonów)Właściwości elektryczne komórki:Jedną z podstawowych cech czynnościowych komórki jest zdolność do wytwarzania różnic potecjałuy elektrycznego. Najwększą zdolnośc w tym zakresie posiadają komórki pobudliwe np. Komórki nerwowe i komórki mięśniowe. Warunkiem wytwarzania zjawisk bioelektrycznych (różnic potencjałó elektrycznych) jest istnienie spoczynkowego zróżnicowania potecjałów pomiędzy wnętrzem komórki, a jej otoczeniem. Tę różnicę potencjałów nazywamy potencjałem spoczynkowym, a także potecjałem błonowym.Aniony fosforanów organicznych występują wewnątrz komórki i decydują o potencjale komórki w granicach -80eV lub -90eV.
W środowisku zewnątrzkomórkowym występjuą głównie kationy sodu, a także nieliczne aniony chloru.Komórka pobudliwa może zmniejszać przepuszczalność błon komórkowych dla jonów, czyli stan depolaryzacji (powstawanie potencjału czynnościowego). W wyniku bodźca następuje odwrócenie różnicy potencjału między wnętrzem komórki, a jej powierzchnią. W miejscu pobudzonym błona komórkowa staje się elektroujemną na powierzchni w stosunku do elektrododatniego wnętrza.Występuje także różnica potencjałow między miejscem gdzie dotarło pobudzenie, a miejscem gdzie ono nie dotarło. Pobudzenie przechodzi falą wzdłuż komórki, a błona staje się znów półprzepuszczalna dzięki działaniu pompy sodowo-potasowej. Błona odzyskuje swoją wyjściową polaryzację - ulega repolaryzacji. Podnieta progowa - im większa pobudliwość komórki tym szybsdza reakcja, im mniejsza wartość podniety progowej tym większa pobudliwość tkanek. Wartość bodźca progwego przyjęto określać w oparciu o dwie miary pobudliwości: reobaza - najmniejsza wartośc prądu drażnienia, która wyzwala pobudzenie komórki chronaksja - najkrótszy czas działania bodźca o sile podwójnej reobazy, wystarczający do pobudzenia komórki.Wewnątrz komórki nie może być ponad +20mV. Pompa sodowo-potasowa - forma czynna transportu, niezbędna jest energia (ATP) Potencjał spoczynkowy - właściwa pobudliwość komórki.Do aktywacji pompy niezbędne są jony magnezowe. Niezbędne jest dostarczenie ATP, środowisko musi być utrzymywabe w należnej temperaturze, musi być zapewniony dostęp do tlenu. Wapń działa hamująco. Fizjologia mięśni szkieletowych.1. mięśnie statyczne 2. mięśnie dynamiczne - np mięśnie konczhny dolnej Mięśnie szkieletowe - czynna część aparatu ruchowego; mięśnie są pobudzane za pośrednictwem układu nerw owego. Sarkolema - błona mięśniowa Prążek ciemny - anizotropowy Prążek jasny - izotropowy Sarkomer - najmniejsza jednostka strukturalna w włóknie mięśniowym (prążki oddzielone są linią graniczną Z) Mięśnie => włókna mięśniowe => miofibrylle => miofilamenty => sarkomery => prążek amizotropowy, izotropowy i linia Z.W części centralnej - miozyna; od lini Z do części centralnej - aktyna. Miozyna: Meromiozyna lekka (4 łańcuchy) Meromiozyna ciężka (2 łańcuchy) Aktyna (na niej zlokalizowane jest białko - troponina) Na 1 włokienko miozyny przypada 6 włókienek aktyna.Skurcz: 1. Pobudzenie mięśnia bodźcem za pomocą motoneuronu, za pośrednictwem acetylocholiny (depolaryzacja błony) 2. Wydzielane są jony wapnia ze zbiorników końcowych (cystem) 3.Jony wapnia przyłączają się do jednostki C troponiny 4.Miozyna przyłącza się do aktyny (wyzwolenie się aktywności enzymatycznej miozyny)5. Rozpad ATP => energia powoduje zmienianie się ułożenia główek miozynowych (o 45 stopni) pod wpływem aktywnej miozyny. Procesy, które zwiększają stężenie jonów Ca2+, zwiększenie aktywności atp-azy, która powoduje odłączenie fosforu od ATP, uwonienie filamentów aktynowych względem miozynowych (zmienia się kąt nachylenia główek miozynowcyh). Podczas skurczu długość włókna może się skrócić o połowę. Organella w mięśniu: 1.mitochondria - oddychanie wewnątrzkomórkowe, cykl Krebsa, w którym odbudowywane jest ATP=> resynteza cząsteczki ATP w reakcjach tlenowych 2.jądro komórkowe - zapisana jest w nim sekwencja aminokwasów => odbudowa białek 3.cząsteczki węglowodanowe - w postaci glikogenu 4.retikulum sarkoplazmatyczne - dzięki niemu rozprzestrzenia się potencjał czynnościowy (rozprzestrzeniają się jony wapnia po całej komórce). Zasoby ustrojowe: 1.ATP 4-5 mmol/kg wilgotnej tkanki 2.fosfokreatyna 15-20 mmol/kg 3.glikogen mięśniowy 200-450 g 4.glikogen wątrobowy 60-80g 5.WKT(wodne kwasy tłuszczowe) 0.5 mmol/l krwi6. TG 0.5 mmol/l krwi ATP + H2O => ADP + H3PO4 + 7.3 kCal
Fosfokreatyna + ADP => kreatyna + ATP Glukoza + 2ATP (albo glikogen + ATP) - w warunkach beztlenowych => 2 mole kwasu mlekowego + 4 mole AT Pw warunkach tlenowych => 6CO2 + 6H2O + 40ATP FFA => CO2 + H2O + ATP Skurcz pojedynczy: Skurcz - rozkurcz => jednorazowe pobudzenie podnietą progową
Skurcz tężcowy: Podniety generowane z dużą częstotliwości: niezupełny - kolejne pobudzenia docierają do mięśnia podczas jego rozkurczu zupełny - dochodzi do osiągania maksymalnego napięci; bodźce pobudzają mięsień w odstępach czasu krótszych, niż trwanie skurczu pojedynczego. Właściwości mięśni: rozciągliwy - pod wpływem ciężaru mięsień wydłuża się (elastyczny) sprężysty - po zciągnięciu ciężaru mięsień wraca do długości początkowej. Pobudliwy kurczliwy. O sile skurczu decyduje: siła bodźca częstotliwość generowania bodźca ilość substratów biorących udział w skurczu przekrój fizjologiczny danego mięśnia (przez wszystkie włókna danego mięśnia) dostępność energii skumulowanie energii potencjalnej dzięki wstepnemu rozciągnięczu mięśni ( o ok. 15%) - stopień rozciągnięcia mięśnia przed skurczem.
UKŁAD NERWOWY Rodzaje neuronów: aferentne (czuciowe, dośrodkowe) przewodzą informacje bezpośrednio od receptorów, ich ciała komórki leżą na obwodzie, aksony zmierzają do Ośrodkowego Układu Nerwowego .eferentne (ruchowe, odśrodkowe) ciało komórki wraz z dendrytami leży w r dzeniu kręgowym, a akson biegnie na obwód: motoneurony (efektor = włókna mięśniowe poprzecznie prążkowane) neurony zwojowe (efektor = gruczoł lub mięsień gładki) interneurony (pośredniczące, wstawkowe) przekazują informacje pomiędzy jedną a drugą komórką nerwową; ciała wraz z wypustkami w całości znajdują się w ośrodkowym układzie nerwowym. Typy neuronów: jednobiegunowy dwubiegunowy pseudojednobiegunowy wielobiegunowy Pobudliwość - zdolność reagowania na bodziec Pobudzenie - zmiana właściwości błony komórkowej lub metabolizmu komórkowego pod wpływem bodźców. Odruch - odpowiedź na specyficzny bodziec czuciowy, który zachodzi za pośrednictwem OUN. Odruchy: somatyczne (efektor = mięsień poprzecznie prążkowany) autonomiczne (efektor - gruczoł, mięśnie gładkie, naczynia Łuk odruchowy - droga po jakiej przebiega impuls od receptora do efektora: Receptor (np. Wrzeciono mięśniowe, receptor w skórze) => droga dośrodkowa (aferentna, obwodowa wypustka pseudojednobiegunowego neuronu czuciowego) => ośrodek odruchu (motoneurony, interneurony) => droga odśrodkowa (eferentna, akson motoneuronu) => efektor (jednostki ruchowe mięśnia) Odruchy: monosynap (odruch na rozciąganie) polisynap (odruch zginania)
Funkcje układu nerwowego: przetwarzanie i przewodzenie informacji z receptorów.
Rozwój komórki piramidowej: Neuroblast (komórka macierzysta) Komórka dojrzewająca Komórka dojrzała piramidowa.Typy włókien nerwowych: Aalfa - czucie proprioreceptywne, somatyczne, ruchowe Abeta - czucie dotyku i ucisku Agamma - ruchowe; do wrzecionek nerwowo - mięśniowych Adelta - czucie bólu, zimna i dotyku B - przedzwojowe; układ autonomiczny C - 1) zazwojowe układu współczulnego 2) czucie bólu, temperatury, część czucia mechanoreceptorywnego, łuk odruchowy. Komórki glejowe: 1.utrzymują barierę anatomiczną pomiędzy płynem mózgowym a krwią (bariera krew-mózg) 2.funkcje odpornościowe 3.funkcje ochronne 4.funkcje podporowe 5.funkcje transportowe 6.dostarczanie składników odżywczych do układu nerwowego Odruch - odpowiedź efektora (narzadu wykonawczego) na działające bodźce, zachodzi za pośrednictwem OUN. Odruchy: 1. Bezwarunkowe (mimowolne) (somatyczne - w przypadku odruchów ucieczki, obronnych. 2.Warunkowe (dowolne) autonomiczne (ośrodki układu autonomicznego znajdują się w obrębie rdzenia kręgowego i przedłużonego) Opóźnienie synaptyczne spowodowane jest zjawiskiem sprzężenia elektrochemicznego. Funkcje receptorów Mają zdolność do reagowania na bodźce i przetwarzanie bod xców na potencjał receptorowy (potencjał czynnościowy) Zjawiska w układzie nerwowym: 1.modyfikacji odruchów ( podejmowana decyzja czy dojdzie do pobudzenia czy hamowania odpowiedznich mięśni) 2. sumowania w czasie lub przestrzeni 3. dywergencji - rozbieżności pobudzenia (przekazywanie z 1 komórki nerwowej na kilka komórek nerwowych 4. konwergencji - zbieżności pobudzenia (przekazywanie pobudzenia z kilku komórek nerwowych na jeden neuron) 5.torowania impulsacji - Jeśli pobudzi się dwie komórki to komorka znajdująca się między nimi także się pobudzi. 6.okluzji (hamowanie przedodnictwa w komórce w chwili kiedy znajduje sie w sąsiedztwie niepobudzonych komórek. Zeby pobudzić taką komórkę potrzeba silniejszego bodźca) Najważniejsze odruchy: 1.Odruch rozciągania (miotatyczny lub odruch własny mięśnia): monosynaptyczny dwuneuronalny odruch rdzeniowy; wywołany nagłym rozciągnieciem mięśnia lub jego ścięgna; pierwotne zakończenie we wrzecionkach nerwowo mięśniowych => komórki zwojów rdzeniowych => rdzeń kręgowy => istota szara rdzenia kręgowego => rogi przednie rdzenia kręgowego => synapsy motoneuronów alfa => mięśnie szkieletowe. 2.Odruch zginania - (wywołany przez pobudzenie nmięśni zginaczy; np. Odruchy unikania lub odruchy w czynnościach lokomocyjnych): Receptory skóry => włókna aferentne mielinowe => rdzeń kręgowy => dywergencja na kolaterale do odcinków rdzenia => inerneurony rdzeniowe => alfa motoneurony => hamowanie mięśni antagonistycznych => pobudzenie zginaczy. 3.Odruch statyczny (toniczny) Podobny mechanizm do odruchu rozciągania, ale wyzwalany przy słabszym rozciagnięciu wrzecion, o powolnym i stałym charakterze rozciągania mięśnia. Np. rozciąganie w pozycji stojącej mięsni postawnych ciała. Wolniejsze, asynchroniczne przewodzenie fali depolaryzacji (70-30 m/s)
Organizacja czynności ruchowych Korowe okolice ruchowe: 1.Pierwotne pole ruchowe - pobudzenie => ruchy mięśni z jednej strony 2.Dodatkowe (wtórne) pole ruchowe - pobudzenie =>ruchy złożone mięśni po obu stronach 3.Pole przedruchowe - powstaje decyzja o konieczności ruchu, która przesyłana jest do pierwotnego pola ruchowego. Kora mózgowa - odpowiedzialna za planowanie ruchów dowolnych i wysyłanie poleceń ruchowych iniccjujących ich wykonanie, uruchamia aparat ruchowy mowy, kieruje ruchami precyzyjnymi (np. Zginacze palców) Móżdżek- otrzymuje informacje z kory mózgowej o naturze zamierzonego ruchu, natomiast z rdzenia kręgowego o tym czy prawidłowo jest wykonywany. Drogi doprowadzające: włókna mszyste (z rdzenia kręgowego i pnia mózgu), włókna pnące Drogi odprowadzające: komórki Purkiniego => jądra móżdżku => ośrodki pnia mózgu i wzgórze. Móżdżek: móżdżek rdzeniowy - odbiera informacje drogą rdzeniową - móżdżkową móżdżek przedsionkowy - impulsy z błędnika móżdżek mózgowy (korowy) - informacje z ruchowej części kory mózgu Jądro podkorowe - kontrola złożonych czynności ruchowych sterowanych automatycznie (ruchy związane z lokmocją i utrzymaniem prawidłowej postawy ciała lub przyjmowaniem określonej pozycji ciała w warunkach walki czy ucieczki) Układ pozapiramidowy: jądro ogoniaste jądro soczewkowate: gałka blada i skorupa jądro brzuszne przednio-boczne jądro niskowzgórzowe jądro czerwienne istota czarna Czynności ruchowe: bezwarunkowe warunkowe Czucie jest to proste wrażenie zmysłowe stanowiące subiektywną ocene bodźca Percepcja jest to subiektywne odczucie złożonego bodźca (np. Dotyk i ciepło równocześnie) Klasyfikacja receptorów według energii bodźców: Mechanoreceptory Termoreceptory Receptory bólowe Fotoreceptory Chemoreceptory Klasyfikacja receptorów według Sheringtona Eksternoreceptory - reagują na bodźce ze środowiska zewnętrznego. Teloreceptory - narzuądu wzroku, słuchu i węchu Interntoreceptory - zlokalizowane w narządach wewnętrznych. Proprioreceptory - występują w mięśniach, ścięgnach, torebkach stawowych, błędniku. Informują o zmianach napięcia mięśni, długości mięśni, położeniu kości względem siebie i tułowia oraz ruchach ciała w przestrzeni. Klasyfikacja: Receptory spoecjalne - wzrok, słuch, smak, węch, równowaga Receptory powierzchowne Receptory czucia głębokiego Receptory trzewne Odruchy kinestetyczne - zależne od przetwarzania i interpretacji informacji sensorycznej z: proprioreceptorów - rozciąganie, napinanie, ucisk, wibracje receptorów narządu równowagi - przyspieszenie liniowe oraz kątowe receptorów wzroku - Odrchy poprawcze z ww. Receptorów: błędnikowe działacjące na tułó szyjne działające na tułó tułowia dziłające na głowę tułowia dziłające na tułów wzrokowe Receptory kinestetyczne: receptory stawowe - ciałka zmysłowe, ciałka blaszkowate, wolne zakońćzenia włókien bezmielinowych receptory scięgniste - ciałka zmysłowe, ciałka bułkowate, wolne zakończenia nerwowe. receptory mięśniowe - wrzecionka nerwowo-mięśniowe z włóknami intrafuzalnymi. Mechanizmy regulujace napięcie mięśniowe: mięśnie wykazują stałe napięcie, które nosi nazwę napięcia spoczynkowego, podstawowe znaczenie w regulacji napięcia mięsniowego mają: odruch rozciągania, odruch scyzorykowy oraz pętla gamma. zależne jest także od następujących struktór ośrodkowych: pnia móżgu, jąder podkorowych i kory mózgu, a także szlaków zstępujących z układu siatkowatego i jąder przedsionkowych unerwiających alfa i gamma motoneurony. Rola pętli rdzeniowo-mięśniowej (pętli gamma): prawidłowe napięcie mięśniowe wymaga współdziałania alfa i gamma motoneuronów oraz prawidłowego napływu impulsacji do rdzenia z proprioceptorów i wyższych ośrodków CUN krążenie z tych impulsów w pętli umożliwia utrzymanie napięcia mięśniowego. pobudzenie gamma motoneuronów prowadzi do skurczów zewnętrznych odcinków włókien intra-fuzalnych, rozciągnięcia ich niekurczliwej, środkowej części, co zwieksza wrażliwość zakończeń pierścieniowato-spiralnych. Prowadzi to do zwiększenia wyładowań i częstotliwości impulsacji aferentnej z wrzecion, wyzwalając odruch toniczny rozciągania i podtrzymanie napięcia mięśniowego. Kora mózgowa: pola Bodmanna (4 i6) układ piramidony twarz i dłoń => najbardziej precyzyjne mięsnie pole 4 - zakręt przedśrodkowy Układ piramidowy: część układu nerwowego kontrolująca ruchy dowolne i postawę ciała. Celowe ruchy kierowane sa przez tzw. Korę ruchową (motosensoryczną). Obejmuje ona pierwotne pole ruchowe zakrety przedśrodkowego kory mózgu (pole 4) oraz połozone bardziej czołowowtórnie pole ruchowe (pole 6). W zakręcie przedśrodkowym znajduje się 30-45.......? Układ piramidowy: Dorga korowo-jądrowa Droga korowo-rdzeniowa boczna(80%) przednia (20%) Układ pozapiramidowy: wraz z piramidowym bierze udział w wykonywaniu przez organizm ruchów. Jeśli jednak układ piramidowy zajmuje się czynnościami, które wymagają od nas skupienia (np. Nauka njowych ruchów), to układ pozapiramidowy powoli przejmuje i automatyzuje czynności, które wcześniej byly pod kontrolą układu piramidowego. Jest układem wspomagającym, odciąża nas od skuipenia nad codziennymi czynnościami, umożliwia pewną automatyzację. Choroba Parkinsona - uszkodzenie układu pozapiramidowego. Móżdżek: uczestniczy w czynnościach związanych z koordynacją ruchów, kodowaniem pamięci odruchów motorycznych, kontroluje postawę ciała i napięcie mięśniowe. Narządy zmysłow: Smak - rozróżniamy cztery podstawowe smaki: słodki, słony, kwasny i gorzki. Ocena bodźców smakowych zalezy od: Wskaźnika pobudzenia natężenia bodźca intensywności bodźca Smak słodki daje odczucia przyjemne. Inne smaki w większym stężeniu dają odczucia nieprzyjemne. Równowaga: W móżdżku przedsionkowym odbierane są wrażenia dotyczące prędkości kątowej i przyspieszenia. Reguluje ustawienie gałek ocznych reguluje napięcie mięśni szkieletowych warunkują utrzymanie pozycji ciała Duże przyspieszenie liniowe powoduje podrażnienie komórek receptorowych (rzęsatych). Kanały półkoliste ułożone są w 3 różnych płaszczyznach. Woreczek i łagiewka - znajdują się w nich komórki receptorowe, które mogą być podrażnione przez kamyczki błędnikowe. Jeżeli tracimy grunt pod prawą ręką, wywołuje to napięcie mięsni ręki przeciwnej. Jest to tzw napięcie zwrotne. Słuch - główny narząd Cartiego. Perylinfa - zwiększenie drgań fali. W nerwie słuchowym generowany jest potencjał czynnościowy. Wzrok: rogówka i twardówka komora przednia wraz z cieczą wodnistą ciało szkliste siatkówka soczewka źrenica Mięsień rzęskowy i więzadła soczewki utrzymują oko w odpowiednim kształcie i umożliwiają akomodację. Dal wzrokowa => rozkurcz mięsnia; napięcie włókien soczewki (spłaszczenie soczewki) Bliż wzrokowa => skurcz mięśnia; soczewka wypukła Najlepsza ostrość i barwy są wtedy, kiedy światło pada na plamkę żółtaą. W receptorach występują substancje, które wywołuja przekształcenie związków fotochemicznych (pręciki radopsyny). Uwonienie skotopsyny wyzwala potencjał czynnościowy. W zależności od długości fali działają różne czopki. Istnieją 3 rodzaje. Dzięki temu możliwe jest widzenie barwne. Plamka ślepa - brak receptrorów; znajduje się wtam tarcza nerwu wzrokowego. Incformacje z pręcików i czopków przekazywane są drogą wzrokową z każdej gałki. Wyustępuje skrzyżowanie wzrokowe. Dzięki temu poszerza się pole widzenia i wystepuje widzenie stereoskopowe. Informacja jest przekazyana do pierwotnej kory wzrokowej i tzw. Kory drugorzędowej.
Funkcja układu autonomicznego (wegetatywnego): regulacja czynności narządów wewnętrznych zachowanie homeostazy wewnątrzkomórkowej adaptacja środowiska wewnątrzkomórkowego do zakłóceń środowiska zewnątrzkomórkowego modulacja reakcji emocjonalnych troficzna (wpływ na ekspresję genetyczną biosyntezy białek strukturalnych, receptorów komórkowych, kanałów błony komórkowej, enzymów). Układ autonomiczny wywołuje ruchy niezależne od naszej woli. Układ autonomiczny: Część współczulna ( sympatyczna) neurony w słupach pośrednich-bocznych istoty szarej rdzenia kręgowego kręgów Th1 - Th12 oraz L1 - L3 przywspółczulna (parasympatyczna) - neurony w jądrach nerwów czaszkowych oraz w segmencie krzyżowym S2 - S4.
1