Podział tematyczny ćwiczeń z neurofizjologii (ćwiczenia 1-9) dla studentów II roku
Prowadzący ćwiczenia:
dr hab. Dariusz Soszyński, prof. A.M.
dr Piotr Złomańczuk
Ćwiczenie nr 1: Podstawy neurofizjologii.
Zakres tematyczny:
Informacja i jej kodowanie. Budowa błony komórkowej. Pompy jonowe. Budowa i rodzaje kanałów jonowych. Selektywność kanałów jonowych. Molekularne mechanizmy otwierania kanałów jonowych. Budowa neuronu. Gradienty stężeń najważniejszych jonów nieorganicznych (K+, Na+, Cl-, Ca++). Jonowe mechanizmy regulacji potencjału błony komórkowej. Charakterystyka potencjałozależnych kanałów jonowych występujących w błonie aksonu. Geneza, charakterystyczne cechy i znaczenie potencjałów spoczynkowego, lokalnego i czynnościowego. Mechanizm progowości bodźca. Propagacja potencjału czynnościowego. Strukturalne i funkcjonalne konsekwencje obecności osłonki mielinowej. Przewodzenie i integracja informacji w obrębie neuronu.
Ważne pojęcia:
kodowanie analogowe, kodowanie cyfrowe, potencjał równowagi (równanie Nernsta), potencjał spoczynkowy (równanie Goldmana), depolaryzacja, hyperpolaryzacja, płynność błony, pompy jonowe, kanały jonowe (wyciekowe, potencjałozależne, ligandozależne, mechaniczne), potencjał lokalny, potencjał czynnościowy, bodźce (depolaryzacje) podprogowe, progowe i nadprogowe, cykl Hodkina, inaktywacja sodowa, refrakcja bezwzględna, refrakcja względna, sprzężenie zwrotne dodatnie, sprzężenie zwrotne ujemne, „przewodzenie skokowe” - propagacja potencjału czynnościowego, antydromowy i ortodromowy kierunek przewodzenia, pobudliwość, , „voltage-clamp”
Ćwiczenie nr 2: Przewodnictwo synaptyczne.
Zakres tematyczny:
Komunikacja między neuronami. Synteza i transport białek neuronalnych. Budowa i rodzaje synaps chemicznych. Geneza i rodzaje potencjałów postsynaptycznych. Molekularny mechanizm uwalniania przekaźnika synaptycznego. Porównanie synapsy chemicznej z elektryczną. Mechanizmy integrujące w synapsach chemicznych. Rodzaje przekaźników synaptycznych, ich synteza i molekularny mechanizm działania. Modulacja przewodnictwa synaptycznego przez komórki glejowe.
Ważne pojęcia:
komunikacja efaptyczna, synapsa elektryczna, synapsa chemiczna, sprzężenie elektryczno-wydzielnicze, sprzężenie chemiczno-elektryczne, strefa aktywna, system białek „SNARE”, postsynaptyczny potencjał pobudzający, postsynaptyczny potencjał hamujacy, receptory jonotropowe, receptory metabotropowe, przekaźnik drugiego stopnia, sumowanie w czasie, sumowanie w przestrzeni, torowanie, długotrwałe wzmocnienie synaptyczne (LTP - „long term potentiation”), engram, „patch-clamp”
Ćwiczenie nr 3: Repetytorium - symulacja eksperymentów elektrofizjologicznych przy pomocy programu „Neuron”.
Zakres tematyczny ćwiczenia nr 3 pokrywa się z zakresem tematycznym ćwiczen nr 1 i 2. Zajęcia kładą nacisk na wykorzystanie dotychczas uzyskanej wiedzy do interpretacji zjawisk elektrofizjologicznych obserwowanych za pomocą programu „Neuron”. Program ten pozwala na wykonanie symulowanych eksperymentów na pojedynczej komórce nerwowej. Warunkiem zaliczenia ćwiczen jest właściwa interpretacja obserwowanych zjawisk.
Ćwiczenie nr 4: Fizjologia mięśni szkieletowych i gładkich. Automatyzm i regulacja czynności serca. Autonomiczny układ nerwowy.
Zakres tematyczny:
Budowa mięśnia szkieletowego, gładkiego i sercowego. Rodzaje skurczów mięśnia szkieletowego. Molekularny mechanizm skurczu mięśnia szkieletowego. Unerwienie ruchowe mięśni szkieletowych. Mechanizm skurczu mięśni gładkich. Anatomiczny i funkcjonalny podział autonomicznego układu nerwowego.
Ważne pojęcia:
płytka nerwowo-mięśniowa, skurcz izotoniczny, skurcz izometryczny, skurcz auksotoniczny, skurcz pojedynczy, skurcz tężcowy zupełny i niezupełny, jednostka motoryczna, długość optymalna mięśnia szkieletowego, sprzężenie elektryczno-mechaniczne, sprzężenie chemiczno-mechaniczne, konfiguracja rigor, szybkie i wolne włókna mięśniowe, czynniki inotropowe i chronotropowe, powolna spoczynkowa depolaryzacja, plateau potencjału czynnościowego mięśnia sercowego.
Ćwiczenie nr 5: Fizjologia narządów zmysłów. Czucie i percepcja.
Ćwiczenie nr 5 w przeważającej części polega na wykonywaniu przez grupy studentów doświadczeń dotyczących tematyki ćwiczeń. Ze względu na ograniczony czas, który może być przeznaczony na wyjaśnienia dotyczące podstaw teoretycznych fizjologii narządów zmysłów, studenci proszeni są o wcześniejsze samodzielne zapoznanie się z zagadnieniami zawartymi w Zakresie tematycznym.
Zakres tematyczny:
Geneza i cechy charakterystyczne potencjału generującego receptora. Receptory toniczne i fazowe. Podział receptorów. Podział czucia. Czucie a percepcja. Molekularny mechanizm fotorecepcji. Przetwarzanie dźwięków na impulsy elektryczne w narządzie spiralnym. Czucie smaku. Węch. Czucie dotyku i ucisku. Czucie równowagi. Nocycepcja. Drogi i ośrodki czuciowe swoiste. Podział czynnościowy kory mózgowej.
Ważne pojęcia:
atrybuty bodźca (modalność, siła, czas, lokalizacja), transdukcja sensoryczna, bodziec adekwatny, układy swoiste i nieswoiste, eksteroreceptory, proprioreceptory, interoreceptory, telereceptory, nocyreceptory, mapy somatotopowe, unimodalne i multimodalne obszary kory mózgowej, kończyny fantomowe, adaptacja, prawo Webera
Ćwiczenie nr 6: Wyższe czynności ośrodkowego układu nerwowego.
Ćwiczenie nr 6 ma charakter seminarium, na którym studenci przedstawiają wybrane przez siebie tematy z zakresu tematycznego tego ćwiczenia. Wybrany temat powinien dotyczyć szczegółowego zagadnienia z bieżącej literatury naukowej. Przedstawiany temat powinien być uzgodniony z prowadzącym ćwiczenia nie później niż jeden tydzień przed terminem ćwiczenia nr 6. Tematy są przygotowywane w grupach 2-3 osobowych. Czas prezentacji nie powinien przekraczać 20 min.
Zakres tematyczny:
Fizjologiczne mechanizmy uczenia się i pamięci: natura engramu, typy pamięci, fazy pamięci, proste i złożone formy uczenia się. Odruchy warunkowe. Zaburzenia pamięci. Choroba Alzheimera. Fizjologiczne mechanizmy zachowania: ośrodki motywacji, system regulacji emocjonalnej - układ limbiczny. Współczesne definicje i koncepcje stresu. Neurofizjologiczne podstawy stresu. Stres a ból.
Ćwiczenia 7-9 mają charakter seminariów przedstawianych przez prowadzącego z udziałem studentów opartym na ich wiedzy zdobytej na dotychczasowych zajęciach z fizjologii.
Ćwiczenie nr 7: Mózg a odporność - anatomiczne i funkcjonalne podstawy współdziałania układu neuroendokrynnego z układem immunologicznym.
Anatomiczne i funkcjonalne połączenia między układem neuroendokrynnym i odpornościowym. Cytokiny i ich receptory w ośrodkowym układzie nerwowym. Hormony i neuropeptydy jako eferentne ogniwa neuroimmunomodulacji. Składowe syndromu „sickness behavior”. Aktywacja osi immunosupresyjnej.
Ćwiczenie nr 8: Termoregulacja oraz stany termiczne organizmu wg teorii punktu nastawczego (set-point). Patogeneza i znaczenie gorączki.
Mechanizmy termoregulacyjne: fizjologiczne i behavioralne. Podwzgórzowy ośrodek termoregulacyjny. Molekularne ogniwa patogenezy gorączki: pirogeny egzogenne i endogenne, prostaglandyny. Endogenna antypireza. Znaczenie gorączki.
Ćwiczenie nr 9: Zegary biologiczne - cechy formalne i podstawy neurofizjologiczne.
Typy rytmów biologicznych. Cechy rytmów okołodobowych. Jądro nadskrzyżowaniowe (SCN) jako generator rytmów okołodobowych u ssaków -fizjologia i biologia molekularna neuronów SCN. Centralne i obwodowe regulatory rytmów okołodobowych. Znaczenie rytmów biologicznych - chronopatologia i chronofarmakologia.