2012-12-30
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
2012-12-30
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
2012-12-30
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
2012-12-30
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)
Problem scalania / Problem wielkoskalowej integracji
Jak obszary mózgu odpowiedzialne za analizę różnych rodzajów bodz
ców
wpływają na siebie wzajemnie, aby stworzyć spostrzeżenia zintegrowane?
hipoteza obszarów asocjacyjnych (historyczna)
hipoteza synchronizacji aktywności różnych obszarów mózgu
(rola fal gamma, płata ciemieniowego)
J.W. Kalat, str. 99-102
uszkodzenie okolic przedczołowych: funkcje okolic przedczołowych:
- utrata hamulców społecznych - utrzymanie pamięci roboczej
- nieprzestrzeganie norm - sterowanie zachowaniami zależnymi
- impulsywność od kontekstu
4
2012-12-30
METODY BADANIA BUDOWY
I FUNKCJONOWANIA
UKA
ADU NERWOWEGO
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
5
2012-12-30
1. Analiza skutków uszkodzeń mózgu 1. Analiza skutków uszkodzeń mózgu
Uszkodzenia mózgu u ludzi wskutek:
2. Analiza skutków stymulacji wybranego obszaru mózgu
- udaru mózgu
- choroby neurozwyrodnieniowej (neurodegeneracyjnej)
3. Rejestracja aktywności mózgu podczas wykonywania jakiejś
- zaburzeń genetycznych
czynności / odbioru określonych bodz
ców
- zatrucia toksynami
- niedoborów żywieniowych
4. Ustalenie korelacji pomiędzy anatomią mózgu a zachowaniem
- uszkodzenia mechanicznego (np. Phineas Gage)
Analiza anatomiczna:
- mikroskopowa (post mortem)
- neuroobrazowanie
Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (u ludzi, wyłączenie aktywności)
Technika wyłączania genów / nokaut (u myszy)
STEREOTAKSJA
- drażnienie
- elektryczne
- chemiczne
J.W. Kalat, str. 130
- osmotyczne
2. Analiza skutków stymulacji wybranego obszaru mózgu
- termiczne
- wstrzykiwanie substancji (iniekcja) Stymulacja za pomocą elektrod (u ludzi  np. podczas operacji, u zwierząt)
- kaniulacja / kaniula
Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (u ludzi, stymulacja aktywności)
- lezje (mechaniczne, elektryczne,
chemiczne, ekscytotoksyczne)
Stymulacja chemiczna (lokalnie lub obwodowo, wstrzyknięcie agonisty)
aparat stereotaktyczny
lezja  uszkodzenie części mózgu
ablacja  usunięcie części mózgu
lezja pozorna  kontrolna (bez np.
stymulacji prądem)
Radioaktywna 2-deoksyglukoza, po przemianie pozostaje w komórce
3. Rejestracja aktywności mózgu podczas wykonywania jakiejś
czynności / odbioru określonych bodz
ców
J.W. Kalat, str. 132
u zwierząt: metody elektrofizjologiczne i biochemiczne
u ludzi: metody nieinwazyjne
skrawki
błona rentgenowska
Vaucher i wsp. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism (1997) 17, 686 694
6
2012-12-30
Rezonans magnetyczny
Emisyjna tomografia pozytonowa (ang. positron emission tomography, PET)
Obrazowanie magnetyczno-rezonansowe
detekcja znacznika radioaktywnego wstrzykniętego do krwi Obrazowanie metodą jądrowego rezonansu magnetycznego
np. radioaktywna 2-deoksyglukoza (pozostaje w komórkach aktywnych) (ang. magnetic resonanse imaging, MRI)
np. ksenon (dostaje się do szczególnie ukrwionych rejonów mózgu) detekcja energii emitowanej przez cząsteczki (gł. wody) w silnym polu
magnetycznym
po stymulacji elektromagnetycznej
obrazowanie o dużej rozdzielczości
J.W. Kalat, str. 247
J.W. Kalat, str. 112
słaba rozdzielczość przestrzenna
Funkcjonalny rezonans magnetyczny
doskonała rozdzielczość czasowa
Funkcjonalne obrazowanie magnetyczno-rezonansowe
Czynnościowe obrazowanie metodą jądrowego rezonansu magnetycznego
(ang. functional magnetic resonanse imaging, fMRI)
detekcja energii emitowanej przez cząsteczki hemoglobiny w silnym polu
magnetycznym
po odłączeniu tlenu (w obszarze zwiększonej aktywności)
obrazowanie o dużej rozdzielczości
J.W. Kalat, str. 117
w czasie i przestrzeni
Magnetoencefalografia
mierzy słabe pola magnetyczne towarzyszące aktywności mózgu
J.W. Kalat, str. 170
J.W. Kalat, str. 271
Elektroencefalografia
skany fMRI podczas wykonywania mierzy aktywność elektryczną towarzyszącą aktywności mózgu
wzrokowego zadania pamięciowego
Badanie obszarów aktywności w mózgu
poziom komórki
Badanie stężenie
- elektrofizjologia (badania czynności neuronów i grup neuronów)
neuroprzekaz
ników w mózgu
J.W. Kalat, str. 317
Histologia
J.W. Kalat, str. 164
Histochemia
Immunocytochemia
z powierzchni czaszki lub ze struktur mózgu
specyficzne przeciwciała
J.W. Kalat, str. 135
- magnetoencefalografia (MEG)
- elektroencefalografia (EEG)
geny  markerowe
- metoda potencjałów wywołanych
c-fos (gen  własny myszy, szczurów,
neuroobrazowanie
koduje czynnik transkrypcyjny)
- tomografia komputerowa
zif268 (gen  własny myszy, szczurów,
- emisyjna tomografia pozytonowa (PET), radioaktywna 2-deoksyglukoza
koduje czynnik transkrypcyjny)
- rezonans magnetyczny (magnetic resonanse imaging, MRI) BrdU
NeuN
- funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI)
gfp (gen obcy)
7
2012-12-30
Technika wyłączania genów / nokaut (u myszy)
Otrzymywanie zwierząt transgenicznych
DNA szczura kodujący Strategy for
(konwencjonalna)
hormon wzrostu
generating
wprowadzenie obcego DNA
conventional
knockout mice
wprowadzenie komórek z wyłączonym genem
pipeta
przytrzymująca
mikropipeta
zygota
umieszczenie transformowanych komórek
jajowych w macicy matki zastępczej
blastocysta
myszy transgeniczne
ekspresja obcego DNA
u części potomstwa
www.ohsu.edu
www.ohsu.edu www.niaaa.nih.gov
gen białka GFP
DNA
RNA
Inne modyfikacje
- wirusy
- RNA blokujące
białko GFP
białko
gen białka GFP
DNA
RNA 4. Ustalenie korelacji pomiędzy anatomią mózgu a zachowaniem
J.W. Kalat, str. 77-78
Frenologia głosiła związek
białko
kształtu czaszki ze
zdolnościami umysłowymi.
Franz Joseph Gall
8
2012-12-30
Anatomią mózgu a zachowanie, przykłady
1. Kora somatosensoryczna skrzypków
2. Formacja hipokampa taksówkarzy
3. Podwzgórze u kobiet, mężczyzn, heteroseksualistów vs. homoseksualistów
4. Mózg Alberta Einsteina
J.W. Kalat, str. 77-78
9