2013-12-28
Anatomia układu nerwowego
Biologiczne podstawy zachowań;
genetyka zachowania
Robert K. Filipkowski
- somatyczny
(sterowanie mięśniami zależne od woli,
[e-mail]
odbiór informacji czuciowej)
- autonomiczny
- współczulny (wydatkowanie energii)
J.W. Kalat, str. 73-105
- przywspółczulny (gromadzenie energii)
J.W. Kalat, str. 80
mózgowie
przodomózgowie (mózg) pień mózgu
przodomózgowie kresomózgowie
śródmózgowie
kresomózgowie międzymózgowie śródmózgowie tyłomózgowie
tyłomózgowie
międzymózgowie
przodomózgowie
kresomózgowie
cewka śródmózgowie
międzymózgowie
nerwowa
rdzeń kręgowy tyłomózgowie
śródmózgowie
rdzeń kręgowy
tyłomózgowie
kresomózgowie międzymózgowie śródmózgowie tyłomózgowie rdzeń kręgowy
Płaty mózgu, powierzchnia boczna Kora mózgowa, obszary czynnościowe
J.W. Kalat, str. 88-91
kresomózgowie
WSiP
szczelina podłużna
(centralna)
kresomózgowie międzymózgowie śródmózgowie tyłomózgowie rdzeń kręgowy
1
2013-12-28
zakręt obręczy (prawy)
zakręt obręczy (lewy)
kresomózgowie kresomózgowie
- kora mózgowa - kora mózgowa
sklepienie
- kora węchowa - opuszka węchowa
kresomózgowie (powiązane z f. hipokampa)
- opuszka węchowa - formacja hipokampa
- formacja hipokampa - ciało migdałowate
formacja hipokampa
- ciało migdałowate - przegroda
- przegroda - jądro prążka krańcowego
przegroda ciało migdałowate
formacja hipokampa
spoidło wielkie
zakręt obręczy
przegroda
ciało migdałowate
opuszka węchowa
kresomózgowie międzymózgowie śródmózgowie tyłomózgowie rdzeń kręgowy kresomózgowie międzymózgowie śródmózgowie tyłomózgowie rdzeń kręgowy
spoidło wielkie (ciało modzelowate, łać. corpus callosum)
skorupa
jądro ogoniaste
(ogon)
kresomózgowie cd., struktury podkorowe
- gałka blada jądro ogoniaste
(głowa)
- jądro ogoniaste ciało
prążkowane
- jądro półleżące
- skorupa
gałka blada
ciało migdałowate
jądro ogoniaste
gałka blada
kresomózgowie międzymózgowie śródmózgowie tyłomózgowie rdzeń kręgowy
J.W. Kalat, str. 88-91
wzgórze (prawe) wzgórze (lewe) J.W. Kalat, str. 88
międzymózgowie śródmózgowie
wzgórki
- wzgórze podwzgórze - wzgórki czworacze
czworacze
wzgórki
- podwzgórze górne (górne i dolne)
czworacze
wzgórki
(gł. jądro niskowzgórzowe) górne - nakrywka
czworacze
- ciała suteczkowate istota szara dolne - istota czarna
okołowodociągowa
- przysadka - istota szara okołowodociągowa
pokrywa
- szyszynka - pole brzuszne nakrywki
twór siatkowaty
- siatkówka oka - twór siatkowaty
- jądro czerwienne
nakrywka
jądro czerwienne
ciało
suteczkowate
istota czarna
wzgórki
czworacze
szyszynka
górne dolne
wzgórze
nakrywka
podwzgórze
przysadka
kresomózgowie międzymózgowie śródmózgowie tyłomózgowie rdzeń kręgowy kresomózgowie międzymózgowie śródmózgowie tyłomózgowie rdzeń kręgowy
2
2013-12-28
przegroda
kora
przedczołowa
J.W. Kalat, str. 85-87
tyłomózgowie
- most
- miejsce sinawe
- rdzeń przedłużony
- jądro wielkie szwu
- jądro samotne (pasma samotnego)
most
móżdżek - jądro nerwu błędnego
- móżdżek
jądro
twór siatkowaty rdzeń przedłużony
półleżące
ciało
migdałowate
pole brzuszne
nakrywki
móżdżek
jądro półleżące
rdzeń
most
ciało migdałowate podwzgórze
przedłużony
nakrywka
pęczek przyśrodkowy przodomózgowia
kresomózgowie międzymózgowie śródmózgowie tyłomózgowie rdzeń kręgowy kresomózgowie międzymózgowie śródmózgowie tyłomózgowie rdzeń kręgowy
tyłomózgowie
- most
- rdzeń przedłużony
J.W. Kalat, str. 80-93
- móżdżek
struktury mózgowia i ich funkcje
most
móżdżek
twór siatkowaty rdzeń przedłużony
twór siatkowaty
kresomózgowie międzymózgowie śródmózgowie tyłomózgowie rdzeń kręgowy
Cytoarchitektonika kory mózgowej
wg. podziału Brodmanna
J.W. Kalat, str. 94-105
budowa warstwowa
brak u J.W. Kalata!
budowa kolumnowa
budowa warstwowa:
J.W. Kalat, Rys. 4.22
6 warstw
warstwa IV   wejście
warstwa V   wyjście
J.W. Kalat, Rys. 4.23
budowa kolumnowa
- kolumny prostopadłe do warstw
- podobne cechy i liczne połączenia komórek w obrębie kolumn
3
2013-12-28
Płaty mózgu, powierzchnia boczna Kora mózgowa, obszary czynnościowe
Płat potyliczny
- pierwszorzędowa kora wzrokowa (kora prążkowana)
WSiP
Płat ciemieniowy
J.W. Kalat, str. 97
- pierwszorzędowa kora somatosensoryczna (zakręt zaśrodkowy)
homunkulus
Płat skroniowy
odwzorowanie kontralateralne
- pierwszorzędowa kora słuchowa; rozumienie mowy, spostrzeganie ruchu,
rozpoznawanie twarzy, emocje i motywacje
Płat czołowy
- pierwszorzędowa kora ruchowa (zakręt przedśrodkowy)
- kora przedczołowa
Płat czołowy Phineas Gage
- pierwszorzędowa kora ruchowa (zakręt przedśrodkowy)
- kora przedczołowa
- rozwinięta zwłaszcza u człowiekowatych
- obszary odbierające sygnały z pierwszorzędowych ośrodków czuciowych
- neurony z dłuższymi dendrytami, zwiększona liczba synaps
- integracja informacji
Lobotomia przedczołowa
- odcięcie korzy przedczołowej od reszty mózgu
(przecięcie spoidła wielkiego to komisurotomia)
METODY BADANIA BUDOWY
I FUNKCJONOWANIA
UKA
ADU NERWOWEGO
uszkodzenie okolic przedczołowych: funkcje okolic przedczołowych:
- utrata hamulców społecznych - utrzymanie pamięci roboczej
- nieprzestrzeganie norm - sterowanie zachowaniami zależnymi
- impulsywność od kontekstu
4
2013-12-28
Eksperyment
grupy (kontrolna, eksperymentalna)
J.W. Kalat, str. 20-24
zmienne (zależna, niezależna)
1. Podstawowe mechanizmy zachowania są podobne u wielu gatunków
eksperyment ostry
i czasami łatwiej badać je u zwierząt.
eksperyment chroniczny (badania behawioralne)
2. Interesujemy się zwierzętami dla nich samych.
3. Wiedza o zwierzętach rzuca światło na ewolucję człowieka
4. W niektórych eksperymentach ludzie nie mogą brać udziału ze względu
na ograniczenia prawne lub etyczne.
Badania anatomiczne 1. Analiza skutków uszkodzeń mózgu
- mikroskopowe
2. Analiza skutków stymulacji wybranego obszaru mózgu
- tomografia komputerowa (TK)
(prześwietlenie głowy promieniami rentgenowskimi)
3. Rejestracja aktywności mózgu podczas wykonywania jakiejś
J.W. Kalat, str. 74 czynności / odbioru określonych bodz
ców
4. Ustalenie korelacji pomiędzy anatomią mózgu a zachowaniem
STEREOTAKSJA
- drażnienie
- elektryczne
- chemiczne
- osmotyczne J.W. Kalat, str. 130
1. Analiza skutków uszkodzeń mózgu
- termiczne
Uszkodzenia mózgu u ludzi wskutek:
- udaru mózgu - wstrzykiwanie substancji (iniekcja)
- choroby neurozwyrodnieniowej (neurodegeneracyjnej)
- kaniulacja / kaniula
- zaburzeń genetycznych
- lezje (mechaniczne, elektryczne,
- zatrucia toksynami
chemiczne, ekscytotoksyczne)
- niedoborów żywieniowych
- uszkodzenia mechanicznego (np. Phineas Gage)
Analiza anatomiczna: aparat stereotaktyczny
- mikroskopowa (post mortem)
- neuroobrazowanie
lezja  uszkodzenie części mózgu
ablacja  usunięcie części mózgu
Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (u ludzi, wyłączenie aktywności)
lezja pozorna  kontrolna (bez np.
Technika wyłączania genów / nokaut (u myszy)
stymulacji prądem)
5
2013-12-28
3. Rejestracja aktywności mózgu podczas wykonywania jakiejś
2. Analiza skutków stymulacji wybranego obszaru mózgu
czynności / odbioru określonych bodz
ców
Stymulacja za pomocą elektrod (u ludzi  np. podczas operacji, u zwierząt)
u zwierząt: metody elektrofizjologiczne i biochemiczne
u ludzi: metody nieinwazyjne
Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (u ludzi, stymulacja aktywności)
Stymulacja chemiczna (lokalnie lub obwodowo, wstrzyknięcie agonisty)
Radioaktywna 2-deoksyglukoza, po przemianie pozostaje w komórce
Emisyjna tomografia pozytonowa (ang. positron emission tomography, PET)
detekcja znacznika radioaktywnego wstrzykniętego do krwi
np. radioaktywna 2-deoksyglukoza (pozostaje w komórkach aktywnych)
np. ksenon (dostaje się do szczególnie ukrwionych rejonów mózgu)
J.W. Kalat, str. 132
skrawki
J.W. Kalat, str. 247
błona rentgenowska
Vaucher i wsp. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism (1997) 17, 686 694
Rezonans magnetyczny Funkcjonalny rezonans magnetyczny
Obrazowanie magnetyczno-rezonansowe Funkcjonalne obrazowanie magnetyczno-rezonansowe
Obrazowanie metodą jądrowego rezonansu magnetycznego Czynnościowe obrazowanie metodą jądrowego rezonansu magnetycznego
(ang. magnetic resonanse imaging, MRI) (ang. functional magnetic resonanse imaging, fMRI)
detekcja energii emitowanej przez cząsteczki (gł. wody) w silnym polu detekcja energii emitowanej przez cząsteczki hemoglobiny w silnym polu
magnetycznym magnetycznym
po stymulacji elektromagnetycznej po odłączeniu tlenu (w obszarze zwiększonej aktywności)
obrazowanie o dużej rozdzielczości
obrazowanie o dużej rozdzielczości
w czasie i przestrzeni
J.W. Kalat, str. 170
J.W. Kalat, str. 112
skany fMRI podczas wykonywania
wzrokowego zadania pamięciowego
6
2013-12-28
słaba rozdzielczość przestrzenna
Badanie obszarów aktywności w mózgu
doskonała rozdzielczość czasowa
poziom komórki
- elektrofizjologia (badania czynności neuronów i grup neuronów)
J.W. Kalat, str. 164
J.W. Kalat, str. 117
Magnetoencefalografia
z powierzchni czaszki lub ze struktur mózgu
mierzy słabe pola magnetyczne towarzyszące aktywności mózgu
- magnetoencefalografia (MEG)
- elektroencefalografia (EEG)
- metoda potencjałów wywołanych
neuroobrazowanie
- tomografia komputerowa
- emisyjna tomografia pozytonowa (PET), radioaktywna 2-deoksyglukoza
J.W. Kalat, str. 271
- rezonans magnetyczny (magnetic resonanse imaging, MRI)
Elektroencefalografia
- funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI)
mierzy aktywność elektryczną towarzyszącą aktywności mózgu
Otrzymywanie zwierząt transgenicznych
DNA szczura kodujący
hormon wzrostu
wprowadzenie obcego DNA
Badanie stężenie
neuroprzekaz
ników w mózgu
J.W. Kalat, str. 317
pipeta
przytrzymująca
Histologia
mikropipeta
Histochemia
zygota
Immunocytochemia
specyficzne przeciwciała umieszczenie transformowanych komórek
J.W. Kalat, str. 135
jajowych w macicy matki zastępczej
geny  markerowe
c-fos (gen  własny myszy, szczurów,
koduje czynnik transkrypcyjny)
zif268 (gen  własny myszy, szczurów,
koduje czynnik transkrypcyjny)
BrdU
NeuN myszy transgeniczne
gfp (gen obcy) ekspresja obcego DNA
u części potomstwa
www.ohsu.edu
Technika wyłączania genów / nokaut (u myszy)
Strategy for
(konwencjonalna)
generating
conventional
knockout mice
wprowadzenie komórek z wyłączonym genem
Inne sposoby modyfikacji ekspresji genów
- wirusy
- RNA blokujące
blastocysta
www.ohsu.edu
www.niaaa.nih.gov
7
2013-12-28
gen białka GFP gen białka GFP
DNA DNA
RNA RNA
białko GFP
białko białko
Technika wyłączania genów / nokaut (u myszy)
(indukowana); system Cre-loxP
OPTOGENETYKA
loxP loxP
Cre
gen do wycięcia
promotor
specyficzny
np. dla tkanki, struktury
Cre
loxP loxP
Cre
Cre
loxP loxP
OPTOGENETYKA
Wykorzystuje przewodzenie jonowe wrażliwe na światło
(opsyny) pochodzące z glonów i archebakterii
kanałorodopsyna 2 (ChR2) reaguje na światło niebieskie,
wpuszcza jony sodu do komórki, wywołuje potencjały
czynnościowe
halorodopsyna (NpHR) reaguje na światło żółte, wpuszcza jony
chloru do komórki, hamuje/hiperpolaryzuje ich aktywność
8
2013-12-28
Anatomią mózgu a zachowanie, przykłady
1. Kora somatosensoryczna skrzypków
2. Formacja hipokampa taksówkarzy
4. Ustalenie korelacji pomiędzy anatomią mózgu a zachowaniem 3. Podwzgórze u kobiet, mężczyzn, heteroseksualistów vs. homoseksualistów
4. Mózg Alberta Einsteina
J.W. Kalat, str. 77-78
J.W. Kalat, str. 77-78
Frenologia głosiła związek
kształtu czaszki ze
zdolnościami umysłowymi.
Franz Joseph Gall
9