FIZJOLOGIA NERWÓW I MI

ĘŚ

NI

•

Budowa i podział neuronów, poł

ą

czenia

•

Rodzaje synaps

•

Podstawowe poj

ę

cia elektrofizjologii

•

Synapsa nerwowa, przeka

ź

nictwo synaptyczne

•

Przewodzenie impulsów we włóknach nerwowych

•

Synapsa nerwowo-mi

ęś

niowa

•

Miary pobudliwo

ś

ci komórki/tkanki

•

Charakterystyka bod

ź

ców

•

Powstawanie stanu czynnego komórki

Fizjologia (od gr. physis - natura + logos - nauka) – nauka o czynno

ś

ciach (funkcjach)

organizmów

ż

ywych. Bada prawa rz

ą

dz

ą

ce prac

ą

narz

ą

dów, komórek, tkanek tych

organizmów oraz mechanizmy komunikacji wewn

ą

trzustrojowej. Mo

ż

na wyró

ż

ni

ć

:

• fizjologi

ę

ro

ś

lin (fitofizjologia)

• fizjologi

ę

zwierz

ą

t

• fizjologi

ę

człowieka

• elektrofizjologi

ę

• fizjologi

ę

układu nerwowego (neurofizjologia)

• fizjologi

ę

komórek (cytofizjologia)

• fizjologi

ę

mowy

• fizjologi

ę

patologiczn

ą

(patofizjologia)

• fizjologi

ę

drobnoustrojów

Neurofizjologia bada czynność układu nerwowego, szczególnie ośrodkowego – OUN
Jednostka funkcjonalna OUN - odruch

(łac. reflexus – odwrócony, odbity).

Podstawowe poj

Podstawowe poj

ę

ę

cia elektrofizjologii

cia elektrofizjologii

:

:

Pobudliwo

ść

Pobudliwo

ść

- zdolno

ść

komórki lub tkanki do reagowania stanem pobudzenia na

bodziec w sposób swoisty: mi

ę

sie

ń

- skurczem, kom. nerwowa – impulsem, tk.

gruczołowa – wydzielaniem itd.

Pobudzenie

Pobudzenie

-

- zmiana stanu spoczynku na stan czynny; zmiany fizykochemiczne w

tkance/komórce wskutek działania bod

ź

ca. Aby wywoła

ć

pobudzenie tkanka musi by

ć

pobudliwa, a bodziec odpowiednio silny.

Impuls nerwowy

Impuls nerwowy

-

-

zmiana elektryczna lub fala depolaryzacji rozchodz

ą

ca si

ę

wzdłu

zmiana elektryczna lub fala depolaryzacji rozchodz

ą

ca si

ę

wzdłu

ż

ż

włókna nerwowego (aksonu) i rejestrowana w postaci zmiany potenc

włókna nerwowego (aksonu) i rejestrowana w postaci zmiany potenc

jału

jału

Stymulacja

Stymulacja

–

–

wywoływanie stanu czynnego działaniem bod

ź

ca

wywoływanie stanu czynnego działaniem bod

ź

ca

Bodziec

Bodziec

-

- dostatecznie silna i szybka zmiana

ś

rodowiska zewn

ę

trznego lub

wewn

ę

trznego wywołuj

ą

ca pobudzenie komórki lub tkanki

Stan spoczynku = potencjał błonowy = potencjał spoczynkowy – wst

ę

pnie istniej

ą

ca

ró

ż

nica potencjałów pomi

ę

dzy wn

ę

trzem a otoczeniem komórki; polaryzacja

(elektroujemno

ść

wn

ę

trza wzgl

ę

dem powierzchni zewn

ę

trznej komórki); w komórce

nerwowej wynosi -70mV
Depolaryzacja - zmniejszenie wst

ę

pnie istniej

ą

cej ró

ż

nicy potencjałów

Hiperpolaryzacja - pogł

ę

bienie wst

ę

pnie istniej

ą

cej ró

ż

nicy potencjałów

Podział bod

ź

ców ze wzgl

ę

du na ich sił

ę

:

Bod

ź

ce podprogowe – bod

ź

ce zbyt słabe do wywołania

pobudzenia,
Bodziec progowy – najmniejszy bodziec wywołuj

ą

cy reakcj

ę

Bod

ź

ce nadprogowe – bod

ź

ce o sile wi

ę

kszej ni

ż

progowy (im

silniejszy bodziec tym silniejsza reakcja)
Bodziec maksymalny – najmniejszy bodziec wywołuj

ą

cy

maksymaln

ą

reakcj

ę

. Wi

ę

kszy bodziec nie powoduje zwi

ę

kszania

wielko

ś

ci reakcji

Bodziec supramaksymalny lub ponadmaksymalny –
zwi

ę

kszenie bod

ź

ca bez wi

ę

kszego efektu, po okre

ś

lonej sile

bodziec supramaksymalny jest bod

ź

cem uszkadzaj

ą

cym mi

ę

sie

ń

.

Podział bod

ź

ców ze wzgl

ę

du na swoisto

ść

:

Swoiste (adekwatne)
Nieswoiste (nieadekwatne)

Pod wzgl

ę

dem kierunku przekazywania

sygnału neurony dzielimy na:
•czuciowe (do

ś

rodkowe, aferentne,

wst

ę

puj

ą

ce) - biegn

ą

od receptora do

o

ś

rodka;

•ruchowe (od

ś

rodkowe, eferentne,

zst

ę

puj

ą

ce) – biegn

ą

z OUN do efektora;

•po

ś

rednicz

ą

ce

(

kojarzeniowe, interneurony)

– wyst

ę

puj

ą

m. in. pomi

ę

dzy neuronami

czuciowymi i ruchowymi

O

ś

rodki nerwowe - skupiska neuronów

tworz

ą

cych zespoły czynno

ś

ciowe:

•j

ą

dra – z wyra

ź

nymi granicami

anatomicznymi, poło

ż

one w OUN

•pola, strefy lub obszary – bez
wyra

ź

nych granic, poło

ż

one w OUN

(znaczenie funkcjonalne, a nie
morfologiczne)
•zwoje - poza mózgowiem lub rdzeniem
kr

ę

gowym

Cechy przewodnictwa impulsu w nerwach
1. Przewodzenie we włóknach rdzennych i bezrdzennych –

skokowe i ci

ą

głe, odpowiednio

2. Zale

ż

no

ść

szybko

ś

ci przewodzenia od

ś

rednicy włókna

nerwowego

Im wi

ę

ksza

ś

rednica, tym wi

ę

ksza pr

ę

dko

ść

(mniejszy opór

przewodnika)

3. Zale

ż

no

ść

szybko

ś

ci przewodzenia od stopnia

zmielinizowania włókna nerwowego

Im bardziej zmielinizowane, tym wi

ę

ksza pr

ę

dko

ść

przewodzenia

4. Prawo izolowanego przewodnictwa

Impuls nerwowy nie przenosi si

ę

na równoległe włókna

nerwowe, nawet gdy nie posiada ono osłonek

5. Prawo jednokierunkowego przewodnictwa w rdzeniu

kr

ę

gowym – prawo Bella-Magendiego

Prawo „wszystko albo nic”: bodziec progowy jest bodźcem maksymalnym

Zgodnie z prawem „wszystko albo nic” reaguje:

-

pojedyncze włókno nerwowe

-

pojedyncze włókno mięśniowe

-

jednostka motoryczna

-

mięsień sercowy (w całości)

Prawo „ wszystko albo nic” nie stosuje się do mięśni szkieletowych

jednostka motoryczna mi

ęś

nia – motoneuron + włókna mi

ęś

niowe, które

ten motoneuron unerwia

Rodzaje skurczów mi

ęś

niowych:

1)

izotoniczny – mi

ę

sie

ń

ulega skróceniu, napi

ę

cie si

ę

nie zmienia (zmienia si

ę

długo

ść

, stałe

napi

ę

cie), (skrócenie mi

ęś

nia)

2)

izometryczny – długo

ść

taka sama, zmienia si

ę

napi

ę

cie (prioproreceptory), (zmiana napi

ę

cia

mi

ęś

niowego)

3)

auksotoniczny – jednoczesne skrócenie i zwi

ę

kszenie napi

ę

cia mi

ęś

nia (L > 0 oraz F > 0)

(wykonana praca)

OUN – reguluje efekt skurczu mi

ęś

nia poprzez:

1)

zmian

ę

siły mi

ęś

nia (skurcz izometryczny, regulacja izometryczna)

2)

zmian

ę

szybko

ś

ci skurczu (regulacja izotoniczna)

Siła skurczu mi

ęś

nia w organizmie zale

ż

y od:

1)

liczby jednostek motorycznych bior

ą

cych udział w skurczu

2)

cz

ę

stotliwo

ś

ci, z jak

ą

poszczególne jednostki motoryczne s

ą

pobudzane

3)

stopnia rozci

ą

gni

ę

cia mi

ęś

nia przed jego skurczem

Miary pobudliwo

ś

ci tkanki /komórki

Krzywa Horvega – Weissa – Lapicque’a

si

ła

b

o

d

ź

ca

czas działania bodźca

Ch

R

2R

Próg pobudliwo

ś

ci najmniejsza siła

bod

ź

ca wywołuj

ą

cego reakcj

ę

Czas u

ż

yteczny - najkrótszy czas

działania bod

ź

ca potrzebny do wywołania

reakcji

Reobaza (R) najmniejsze nat

ęż

enie pr

ą

du

elektrycznego konieczne do wywołania
reakcji

Chronaksja (Ch) – czas u

ż

yteczny dla

bod

ź

ca o sile podwójnej reobazy (2R)

Labilno

ść

- maksymalna cz

ę

stotliwo

ść

bod

ź

ców, na któr

ą

w przedziale czasu

odpowie tkanka/komórka

Wi

ę

ksza labilno

ść

– wi

ę

ksza pobudliwo

ść

•

Im d

ł

łł

ł

u

ż

szy czas działania bod

ź

ca

tym potrzebna jest mniejsza jego
siła do wywołania pobudzenia

• Im wi

ę

ksza siła bod

ź

ca tym jest

krótszy czas jego działania do
wywołania pobudzenia

rozkład jonów

stan komórki

strona wewnętrzna strona zewnętrzna

ładunek wnętrza

(mV)

potencjał spoczynkowy

K+

Na+

– 90

depolaryzacja

K+

Na+

K+

Na+

+ 30

repolaryzacja

Na+

K+

– 90

potencjał spoczynkowy

K+

Na+

– 90

(depolaryzacja i repolaryzacja wchodzą w skład potencjału czynnościowego)

Jony K

+

warunkuj

ą

istnienie potencjału

spoczynkowego, natomiast jony Na

+

– potencja

ł

u

czynno

ś

ciowego

- 90

- 80

- 70

- 60

- 50

- 40

- 30

- 20

- 10

0

+ 10

+ 20

+ 30

A

[mV]

Iglica (0,4 ms )

Zmiany nas tępcze (80 - 115 ms )

ujemny potencjał następczy

(10 - 15 ms)

dodatni potencjał następczy

(70 - 100 ms)

zmiany
elektrotoniczne

d

e

p

o

la

ry

z

a

c

ja

re

p

o

la

ry

z

a

c

ja

hiperpolaryzacja

nadstrzał

potencjał spoczynkowy

potencjał progowy (krytyczny)

z

m

ia

n

y

p

o

b

u

d

li

w

o

ś

c

i

zmiany
ele ktrotoniczne

zasa dniczy okres

refrakcji względnej

+

_

refrakcja

bezwzględna

(0,5 - 1 ms)

refrakcja
względna

egzaltacja

(nadpobudliwość)

Podło

ż

e jonowe potencjału czynno

ś

ciowego

w

ł

. aferentne korzeni grzbietowych

dr

w

ł

. sympatyczne zazwojowe

autonomiczne

i bólowe

nagie

0,5-2

0,4-1,3

s

C

w

ł

. autonomiczne przedzwojowe

autonomiczne

i bólowe

13-15

ok. 3

B

dendryty protoneuronów bólu i temperatury

somatyczne

12-30

2-5

δ

aksony motoneuronów

somatyczne

15-30

3-6

γ

dendryty protoneuronów dotyku i ucisku

somatyczne

30-70

5-12

β

w

ł

. niektórych protoneuronów (dendryty) i

motoneuronów (aksony)

somatyczne

mielina

70-120

12-20

α

A

wyst

ę

powanie

przynale

ż

no

ść

do UN

os

ł

onka

szybko

ść

przewodzenia

(m/s)

ś

rednica

(

µµµµ

m)

podgrupa

grupa

Podział włókien ze wzgl

ę

du na budow

ę

anatomiczn

ą

, funkcje i wyst

ę

powanie

s t ę ż e n i e (

µ

m o l / m l)

j o n

s t r o n a z e w n ę t r z n a

s t r o n a w e w n ę t r z n a

E

p o t e n c ja ł r ó w n o w a g i

( m V )

K

+

4

1 5 5

– 9 0

C l

–

1 2 0

5

– 9 0

A n io n y o r g a n ic z n e

7

1 5 5

– 9 0

N a

+

1 4 5

1 0

+ 6 5

Podło

ż

e jonowe potencjału spoczynkowego (błonowego)

Podło

ż

e jonowe potencjału spoczynkowego (błonowego)

R

R

ó

ó

wnanie

wnanie

Nernst

Nernst

’

’

a

a

–

–

potencja

potencja

ł

ł

r

r

ó

ó

wnowagi dla jon

wnowagi dla jon

ó

ó

w

w

R

R

–

–

sta

sta

ł

ł

a gazowa;

a gazowa;

T

T

–

–

temperatura absolutna ustroju;

temperatura absolutna ustroju;

F

F

–

–

sta

sta

ł

ł

a

a

Faraday

Faraday

’

’

a

a

wew

X

zew

X

F

RT

E

]

[

]

[

lg

=

PODZIA

PODZIA

Ł

Ł

ODRUCH

ODRUCH

Ó

Ó

W

W

1. ze wzgl

ę

du na zło

ż

ono

ść

(ilo

ść

synaps pomi

ę

dzy

protoneuronem a motoneuronem):

•

monosynaptyczne (odruch proprioreceptywny)

•

oligosynaptyczne

•

polisynaptyczne (odruchy eksteroreceptywne)

2. ze wzgl

ę

du na rodzaj receptora:

•

proprioreceptywny (odruch własny mi

ęś

nia) – proprioreceptor

•

interoreceptywny – interoreceptor (zlokalizowany w

ś

cianach

narz

ą

dów wewn

ę

trznych)

•

eksteroreceptywny – eksteroreceptor (reaguj

ą

cy na bod

ź

ce

pochodz

ą

ce ze

ś

rodowiska zewn

ę

trznego

)

3.

ze wzgl

ę

du na poziom integracji:

•

rdzeniowe – odcinkowe i mi

ę

dzyodcinkowe

(protoneuron i motoneuron zwi

ą

zane s

ą

z tym samym lub

ró

ż

nymi segmentami rdzenia kr

ę

gowego, odpowiednio)

•

podkorowe – nadodcinkowe – integrowane powy

ż

ej

rdzenia kr

ę

gowego

•

korowe – nadodcinkowe

4.

ze wzgl

ę

du na rodzaj efektora:

•

somatyczne

•

wegetatywne (trzewno-ruchowe lub wydzielnicze)

5.

ze wzgl

ę

du na znaczenie biologiczne (3+1):

•

pokarmowe

•

seksualne

•

obronne

•

eksploracyjne

Cechy reakcji odruchowej (wg

Sherringtona):

1. po

ś

rednictwo OUN

2. jednokierunkowo

ść

przewodzenia

3. czas działania bod

ź

ca nie pokrywa

si

ę

z czasem reakcji

4. rekrutacja
5. promieniowanie
6. sumowanie stanu pobudzenia w

czasie i przestrzeni

7. konwergencja

8. dywergencja

Odruch jest to reakcja organizmu na
bodziec, zachodz

ą

ca przy udziale OUN

Elementy łuku odruchowego:

Elementy łuku odruchowego:
zredukowany (2-elementowy): droga
doo

ś

rodkowa – droga odo

ś

rodkowa

5-elementowy: receptor-droga
doo

ś

rodkowa (neuron czuciowy) –

o

ś

rodek (1 lub wi

ę

cej neuronów w OUN)

– droga odo

ś

rodkowa (neuron ruchowy) –

efektor (mi

ę

sie

ń

, kom. gruczołowa)

ODRUCH ZGI

Ę

CIA - odruch eksteroreceptywny,

odruch obronny

Bod

ź

cem adekwatnym do wywołania reakcji jest

bodziec

nocyceptywny

–

uszkadzaj

ą

cy. W

o

druchu zgi

ę

cia ma miejsce

hamowanie

antagonistyczne

- pobudzenie zginaczy przy

jednoczesnym hamowaniu prostowników po tej
samej stronie (ipsilateralnej)

P

Z

R

SKRZY

ś

OWANY ODRUCH WYPROSTNY

SKRZY

ś

OWANY ODRUCH WYPROSTNY

-

-

skoordynowany ruch dwóch ko

ń

czyn

Pobudzenie zginaczy powoduje
hamowanie prostowników po stronie
ipsilateralnej oraz pobudzenie prostowników
i hamowanie zginaczy po stronie przeciwnej
(kontralateralnej)

P

Z

P

Z

R

FIGURA DIAGONALNA

FIGURA DIAGONALNA

-

-

skoordynowany ruch czterech ko

ń

czyn

Pobudzenie ko

ń

czyny przedniej

Pobudzenie ko

ń

czyny tylnej

REAKCJE INTEGROWANE NA POZIOMIE RDZENIA KR

Ę

GOWEGO

REAKCJE INTEGROWANE NA POZIOMIE RDZENIA KR

Ę

GOWEGO