Fizjologia

KOMÓRKA NERWOWA



•

W organizmie człowieka jest ok. 1 biliona (10

)

komórek nerwowych, a także od kilkunastu do

kilkudziesięciu razy więcej komórek podporowych

dla neuronów, (czyli komórek glejowych);



•

Większość neuronów jest skupiona w

ośrodkowym układzie nerwowym, a niewielka

część występuje poza tym układem w zwojach

nerwów czaszkowych i nerwów rdzeniowych,

zwojach nerwowych układu autonomicznego.



Ilość neuronów w zwojach i przewodu

pokarmowego jest zbliżona ilości w rdzeniu

kręgowym

KOMÓRKA NERWOWA



•

neurony składają się z:



1 ciała komórkowego, o dość zróżnicowanym

kształcie; wielkość od 4 do 150



jądra komórkowego i otaczającej go cytoplazmy

(neuroplazmy);



jest głównym miejscem metabolizmu i syntezy

składników komórkowych;



2 jednego aksonu:



przewodzi impulsy od ciała komórki (na zewnątrz);



3 licznych dendrytów:



odpowiadają za recepcje bodźców;



przewodzą impulsy elektryczne do ciała komórki.

KOMÓRKA NERWOWA

(c.d.)



Osłonka mielinowa utworzona jest przez

oligodendrocyty w OUN i neurolemocyty w

obwodowym układzie nerwowym, owijają się

one kilkakrotnie wokół aksonów tworząc

osłonkę ze swojej błony komórkowej ułożonej w

kilka warstw:



osłonka mielinowa pełni funkcję ochrony

mechanicznej i izolatora elektrycznego aksonu;



w odstępach ok. 1 mm w obrębie cieśni węzła

(przewężeń Ranviera) włókna rdzenne

pozbawione są osłonek;

Komórki glejowe



Stanowią tkankę podporową dla komórek nerwowych;



•

wychwytują i metabolizują transmitery uwolnione do

przestrzeni synaptycznej (w ten sposób wpływają na

przewodnictwo synaptyczne);



•

dzielą się na: neuroglej i mezoglej (mikroglej);



•

do neurogleju należą:



a) astrocyty:



komórki z licznymi wypustkami (forma gwiaździsta)



pośredniczą w wymianie substancji odżywczych i jonów

między neuronami i otoczeniem;



funkcja ochronna



b) oligodendrocyty:



drobne komórki z wypustkami;



wytwarzają osłonkę mielinową w OUN

Komórki glejowe (c.d.)



c) ependymocyty:



wyścielają komory i kanały w ukł. nerwowym

tworząc tzw. ependymę (o charakterze nabłonka

sześciennego wyposażonego w rzęski i kosmki);



zdolność pompowania sodu, za którym podąża

chlor i woda — tworzenie płynu mózgowo-

rdzeniowego;



komórki mikrogleju:



wykazują właściwości żerne (otaczają miejsca

uszkodzone w OUN i pożerają fragmenty

obumarłych komórek nerwowych);



wytwarzają także interleukinę 1 (IL- 1) — czynnik

o budowie peptydowej, który wywołuje odczyn

gorączkowy.

Podział włókien nerwowych



Czynnościowe kryteria podziału:



•

przenoszące impulsy z obwodu do

ośrodków (włókna aferentne —

dośrodkowe);



•

przenoszące impulsy z ośrodków na

obwód (włókna eferentne —

odśrodkowe);

Synapsa



Kolby końcowe pokryte błoną presynaptyczną,

która należy do neuronu przekazującego impuls;



Szczelina synaptyczna (o szerokości od 15 do 20

mm);



•

wewnątrz kolb synaptycznych znajdują się

mitochondria i twory zwane pęcherzykami

synaptycznymi;



Pęcherzyki synaptyczne zawierają transmitery i

modulatory chemiczne;



uwalniają się z pęcherzyków do szczeliny synaptycznej,

podczas przewodzenia impulsu przez synapsę



wiążą się z receptorami postsynaptycznymi ;

Synapsa



Komórka nerwowa może uwalniać na swych

zakończeniach synaptycznych jednocześnie

kilka przekaźników chemicznych o silnym

biologicznym działaniu;



Można je podzielić na:



a) transmitery synaptyczne — związki o

małej cząsteczce;



b) modulatory synaptyczne — związki o

większej cząsteczce, do których zalicza się

kilkadziesiąt peptydów;

Transmitery



Transmitery pobudzające - zalicza się:



acetylocholinę



aminy (dopamina, noradrenalina, serotonina);



adenozynę;



aminokwasy pobudzające (sole kw.

asparaginowego i glutaminowego)



Transmitery hamujące:



kwas gamma-aminomasłowego GABA;



postsynaptyczny potencjał hamuje poprzez

hiperpolaryzację błony postsynaptycznej)



tworzy się on w neuronach w wyniku dekarboksylacji

aminokwasu — kwasu glutaminowego; •

POTENCJAŁ SPOCZYNKOWY

W okresie spoczynkowym jony K

przemieszczone są do wnętrza komórki, a

sodowe wypompowane są na zewnątrz

komórki

•

Kiedy komórka jest w stanie równowagi

dynamicznej to jony K przemieszczają się

na zewnątrz komórki, a jony Na do jej

wnętrza;



Pompa Na-K usuwa 3 jony Na na zewnątrz i

wprowadza 2 jony K do wnętrza komórki;

Pompa Na-K



Utrzymanie wewnątrz komórki dużego stężenia K i

małego Na wymaga aktywnego transportu obu tych

kationów przez błonę komórkową przeciwko

gradientowi stężeń



Enzym zwany adenozynotrifosfataza aktywowana

przez sód i potas (Na- K-ATP-aza) czerpie energię z

hydrolizy ATP do ADP, aktywowany jest przez jony Na

i K;



Energia wyzwolona z rozpadu 1 mola ATP do ADP

wykorzystana jest na antyport 3 moli Na z komórki i

2 moli K do komórki;



Napęd pompy Na-K jest związany z metabolizmem

wewnątrzkomórkowym (zużywane jest ok.30%

całego metabolizmu tkanek pobudliwych będących w

spoczynku);

Pompa Na-K



Optymalna praca pompy Na-K (optymalna

pobudliwość) jest wtedy, gdy:



1. stały dopływ tlenu i substancji odżywczych

(glukoza);



2. stały rozpad ATP do ADP i fosforanu w

procesie oddychania komórkowego;



3. odprowadzanie z komórki C0

(ostateczny

produkt rozpadu substancji energetycznych);



4. odpowiedni stosunek kationów Na do K w

płynie zewnątrzkomórkowym;



5. odpowiednia temperatura dla procesów

enzymatycznych (37°C);

POTENCJAŁ CZYNNOŚCIOWY

Przejściowa zmiana potencjału błony związana z

przekazywaniem informacji (np. w układzie

nerwowym);



Występuje w komórkach elektrycznie pobudliwe (np.

neurony lub komórki mięśniowe) wytwarzają potencjał

czynnościowy w wyniku zmiany potencjału błonowego



Do wnętrza neuronu przez otwierające się kanały dla

prądu jonów Na napływają jony Na co powoduje

wyrównanie ładunków elektrycznych między wnętrzem

a zewnętrzną stroną komórki (depolaryzacja błony

komórkowej);

POTENCJAŁ CZYNNOŚCIOWY



a) jony Na początkowo wnikają do wnętrza neuronu w

miejscu, gdzie zadziałał bodziec;



b) w momencie wyrównania ładunków elektrycznych

w tym miejscu, depolaryzacja zaczyna rozszerzać się

na sąsiednie odcinki błony (przesuwając się również

wzdłuż aksonów);



c) przesuwanie się fali depolaryzacji od miejsca

zadziałania bodźca na błonę komórkową aż do

zakończeń neuronów nazywa się impulsem

nerwowym;



impulsy nerwowe z jednej komórki na drugą

przekazywane są przez aksony



Synapsa — miejsce stykania się ze sobą błony

komórkowej zakończenia jednego aksonu a

początkiem błony komórkowej drugiej komórki;

Fazy potencjału

czynnościowego



1. potencjał progowy —



komórki pobudliwe ulegają szybkiej depolaryzacji

po podwyższeniu ich potencjału do poziomu

depolaryzacji krytycznej (tzn. potencjału

progowego);



depolaryzacja występująca po osiągnięciu poziomu

potencjału progowego zachodzi samoistnie;



potencjał czynnościowy jest odpowiedzią „wszystko

albo nic” na działający bodziec —



oznacza to, że dostatecznie silny bodziec

doprowadzający potencjał błonowy do poziomu

depolaryzacji krytycznej wywołuje w danej

komórce zawsze taki sam potencjał czynnościowy.

Fazy potencjału

czynnościowego



2. potencjał iglicowy (szybka faza

depolaryzacji) — szybka depolaryzacja błony

powstająca po przekroczeniu, potencjału

progowego nazywa się fazą depolaryzacji —

wywołana jest napływem jonów Na do wnętrza

komórki



3. nadstrzał — faza potencjału

czynnościowego, w której potencjał błonowy

jest dodatni, nazywa się nadstrzałem lub

odwróceniem polaryzacji (w swoim szczycie

osiąga +35 mV)

Fazy potencjału

czynnościowego



4.Repolaryzacja (spadek potencjału

czynnościowego) —szybki powrót potencjału

błony w kierunku potencjału spoczynkowego

nazywa się fazą repolaryzacji —

wywołana

jest wypływem jonów K z wnętrza komórki



5. Hiperpolaryzacja następcza —w końcowej

fazie —potencjału czynnościowego potencjał

błony przejściowo staje się bardziej ujemny

niż wartość potencjału spoczynkowego (-

7OmV—potencjał spoczynkowy) - jest to faza

hiperpolaryzacji potencjału czynnościowego;

Okres refrakcji



Okres refrakcji (czas, w którym komórka jest

mniej pobudliwa) jest warunkowany przez

zachowanie się czynników bramnych

zależnych od potencjału i czasu, wyróżnia się

2 okresy:



1 .Okres refrakcji bezwzględnej:



w tym czasie komórka nie może zostać pobudzona,

niezależnie od siły bodźca;



zaczyna się razem z fazą szybkiej depolaryzacji i

trwa przez część fazy repolaryzacji



okres refrakcji kończy się, gdy liczba

zinaktywowanych kanałów Na zmniejsza się w

wyniku repolaryzacji i możliwe jest powstanie

następne potencjału czynnościowego;

Okres refrakcji



2.okres refrakcji względnej:



można wywołać następny potencjał jeśli zastosuje

się dostatecznie silny bodziec;



zaczyna się natychmiast po okresie refrakcji

bezwzględnej;



potencjał czynnościowy powstający w tym okresie

ma niższą szybkość narastania fazy szybkiej

depolaryzacji oraz nadstrzał niższy niż normalny

potencjał czynnościowy (ponieważ większa jest

liczba zinaktywowanych kanałów Na i

aktywowanych kanałów K w porównaniu ze

stanem spoczynkowym);

Przewodzenie



Przewodzenie (odbywa się wzdłuż aksonu):



•

potencjał czynnościowy powstający w danym

miejscu aksonu stanowi bodziec pobudzający

powstanie potencjału czynnościowego w przyległej

części aksonu (wielkość potencjału czynnościowego

nie zmienia się, podczas przewodzenia)



•

szybkość przewodzenia potencjału

czynnościowego zależy od typu włókna nerwowego;



•

przewodzenie we włóknach otoczonych osłonką

mielinową jest szybsze niż w bezmielinowych (6-

120m/s vs. 1m/s)

Przewodnictwo nerwowo -

mięśniowe



Neuron ruchowy alfa unerwia od kilku do

kilku tysięcy włókien



Każde włókno szkieletowe jest unerwione

przez neuron ruchowy



Zakończenie aksonu jest we wgłębieniu

sarkolemmy włókna mięśniowego —

szczeliny synaptycznej



W zakończeniach presynaptycznych

pęcherzyki zawierają Ach



Błona postsynaptyczna ma liczne fałdy

złącza, w pobliżu ich są receptory

postsynaptyczne dla Ach

Budowa mm poprzecznie

prążkowanych



Zbudowane są z wielojądrzastych wrzecionowatych włókien

mięśniowych, mają one średnicę 10-100

m, a ich długość

sięga kilku centymetrów;



Włókna mięśni szkieletowych ułożone są w pęczki

zawierające ok 20 włókien i osłonięte są omięsną, (która

jest warstwą tkanki łącznej), łączy się ona z tkanką łączną

pokrywającą cały mięsień;



Omięsna przechodzi w śródmięsną otaczającą pojedyncze

włókna mięśniowe;



Śródmięsna przechodzi w sarkolemmę — warstwę

zawierającą glikoproteiny, która ściśle otacza błonę

komórkową włókna mięśniowego;



ścisłe połączenie między błoną komórkową i otaczającą

tkanką łączną umożliwia przekazanie ścięgnom siły skurczu

mięśnia;

Budowa mm poprzecznie

prążkowanych



Grube filamenty (grube nici) o średnicy 11 nm i

długości 1,6

m zawierają białko — miozynę:



•

umieszczone są w środku sarkomeru między cienkimi

filamentami, z liniami Z są połączone za pomocą nitek

białka titiny;



•

w kierunku cienkich filamentów wysuwają wypustki

zwane mostkami poprzecznymi, które pełnią

podstawową rolę w skurczu mięśnia;



cienkie filamenty (cienkie nici) o średnicy 5 nm i

długości 1

m zawierają białka: aktynę,

tropomiozynę i troponinę:



•

jeden koniec cienkiej nici przyczepiony jest do

linii Z, powoduje to, że filamenty przyczepione do

przeciwległych linii Z rozciągają się wzdłuż

sarkomeru w kierunku jego środka;

Skurcz mięśnia



Skurcz mięśnia następuje w wyniku interakcji

pomiędzy grubymi i cienkimi filamentami;



w stanie spoczynku komórki taka interakcja jest hamowana,

a wzrost stężenia jonów Ca w komórce powoduje znoszenie

hamowania;



Jony Ca wiążą się z troponiną,



która zmienia swoją strukturę przestrzenną,



co prowadzi do zmiany ułożenia tropomiozyny, odsiania

miejsca uchwytu miozyny na aktynie,



wiązanie poprzecznego mostka grubej nici miozyny

z aktyną cienkiej nici;



wzrost stężenia wapnia wewnątrz komórki z 0,1 do

mol/l jest wystarczający do aktywacji wszystkich

białek występujących we włóknach mięśni

szkieletowych;

Mięsień sercowy



Błony komórkowe sąsiednich komórek ściśle

do siebie przylegają w miejscach

występowania prążków Z, tworząc

pozazębianą błonkę zwaną wstawką;



Dzięki tym wstawkom i połączeniom

komunikującym pobudzenie przenosi się z

jednej komórki na drugą



Mięsień sercowy stanowi syncytium

fizjologiczne, odpowiada on na bodziec

maksymalnym skurczem („wszystko albo nic”)



Potencjał spoczynkowy komórki wynosi 90

mV;

Fazy pobudzenia mięśnia

sercowego

1. faza 0:



bardzo szybko zachodząca depolaryzacja;



wywołana dokomórkowym szybkim prądem

jonów sodowych i w niewielkim stopniu przez

dokomórkowy wolny prąd jonów wapniowych;



2. faza 1:



nieznaczna repolaryzacja;



w komórkach mięśnia przedsionków wiąże się

z odkomórkowym prądem potasowym;



w komórkach mięśnia komór jest wywołana

przez dokomórkowy prąd jonów chlorowych;

Fazy pobudzenia mięśnia

sercowego



3. faza2:



charakteryzuje się utrzymywaniem stałej

depolaryzacji w



czasie ok 300 ms;



równowaga pomiędzy dokomórkowym prądem

jonów



wapniowych i odkomórkowym prądem jonów K;



4. faza3:



powrót do potencjału spoczynkowego;



przewaga odkomórkowych prądów jonów

dodatnich, głównie wywołana przez jony K i powrót

ujemnego potencjału w komórce;

Skurcz m. sercowego



okres bezwzględnej niewrażliwości

(bezwzględna refrakcja)



obejmuje fazy 0, 1 i 2;



okres względnej niewrażliwości (względna

refrakcja) przypada na fazę 3.



Łącznie oba te okresy niewrażliwości są

dłuższe od czasu skurczu mięśnia sercowego,

dzięki czemu w warunkach prawidłowych w

mięśniu nie dochodzi do skurczów tężcowych;



siła skurczu zależy od początkowej długości

komórek mięśnia, podobnie jak w mięśniach

poprzecznie prążkowanych;

Skurcz m. sercowego



Przy optymalnym wypełnieniu jam serca i

optymalnym rozciągnięciu komórek

mięśnia występują maksymalne skurcze

zgodne z tzw. prawem Starlinga;



Energię potrzebną do skurczów mięsień

sercowy czerpie ze składników odżywczych

(60% - kw. tłuszczowe, 35% -

węglowodany oraz aminokwasy, ciała

ketonowe, kwas mlekowy i kwas

pirogronowy)

Czynność bioelektryczna

mózgu



EEG - Potencjały elektryczne zarejestrowane na taśmie

papieru mają postać fal o różnej amplitudzie i

częstotliwości; EEG jest sumą potencjałów wytwarzanych

pobudzone ciała neuronów i ich wypustki;



Wyróżnia się fale EEG:



a) alfa – występują przeważnie w okolicy ciemieniowo -

potylicznej z częstotliwością od 8 do 13 Hz i amplitudzie do



b) beta – występują w okolicy czołowej z częstotliwością od

14 do 60 Hz o amplitudzie do 13



c) theta;



d) delta.



fale alfa i beta są rejestrowane u człowieka czuwającego,

spoczywającego, siedzącego lub leżącego nieruchomo z

zamkniętymi oczami;

Potencjały wywołane



Wzrokowy potencjał wywołany - VEP



Działając na siatkówkę błyskami lampy stroboskopowej,

gdy powieki są zamknięte, uzyskuje się je w okolicy

potylicznej kory mózgu



Słuchowy potencjał wywołany - AEP;



Powtarzane bodźce słuchowe pozwalają się

zarejestrować w okolicy skroniowej kory mózgu



czuciowy potencjał wywołany - SSEP;



Wywołane przez powtarzane bodźce czuciowe

Potencjał wywołany

charakteryzuje się szeregiem

załamków ujemnych i dodatnich, załamki te występują w

okresie od kilku do kilkuset ms od początku zadziałania

bodźca;

Odruchy

Czynność odruchowa - odbieranie bodźców i

odpowiednie reagowanie na nie; jest najbardziej

istotnym i podstawowym przejawem funkcji OUN;



Odruch - odpowiedź efektora wywołana przez

bodziec działający na receptor i wyzwolona za

pośrednictwem układu nerwowego;



Łuk odruchowy - droga, jaką przebywa impuls

nerwowy od receptora do efektora;



Dzięki wrodzonym połączeniom bodziec

działający na określony receptor wyzwała

odpowiedź określonego efektora;



odruch bezwarunkowy (UR) - odpowiedź na

bodziec, jest odruchem wrodzonym;

Odruchy (c.d.)



Odruchy warunkowe lub odruchy nabyte -

wytworzenie nowych połączeń pomiędzy

różnymi ośrodkami powoduje pojawienie

się nowych odruchów (z którymi człowiek

się nie urodził);



Odruchy nabyte charakteryzują się dużą

zmiennością odpowiedzi na bodźce,



inaczej niż w odruchach wrodzonych, które

dają zawsze tę samą odpowiedź na ten

sam bodziec.

Łuk odruchowy

Droga jaką przebywa impuls nerwowy od receptora do

efektora;



•

składa się z 5 części:



a) receptora;



b) aferentnego włókna nerwowego (dośrodkowego);



c) ośrodka nerwowego;



d) eferentnego włókna nerwowego (odśrodkowego);



e) efektora.



Odruchy dzielą się na proste i złożone, w zależności od

liczby neuronów w OUN, przewodzących impuls

nerwowy od receptora do efektora;



Odruchy proste są to głównie rdzeniowe; łuki

odruchowe odruchów prostych składają się z 2 lub 3

komórek nerwowych;

Document Outline